CN105017494A - 一种led封装用掺混纳米铜的高性能有机硅树脂-聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED封装用掺混纳米铜的高性能有机硅树脂-聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，该复合材料利用乙烯基苯基硅油、含氢硅树脂、乙烯基硅树脂与甲基丙烯酸甲酯聚合固化形成一种有机硅树脂与聚甲酯丙烯酸甲酯混合优点的高性能材料，兼具良好的机械性能和突出的光学性能，同时在其中掺混的经硅烷偶联剂表面处理的氧化铝溶胶包覆的纳米铜与石墨烯复合粉体，其与树脂相容性好，分散性佳，可进一步提高材料的反射、折射、透射等光学性能以及导热性、韧性等性能，制备得到的材料机械性能好，使用寿命长，透明度高，光学性能佳，热稳定性好，尤其适合作为高功率LED封装材料。
Description
技术领域
本发明涉及LED封装材料技术领域，尤其涉及一种LED封装用掺混纳米铜的高性能有机硅树脂-聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法。
背景技术
LED封装是指发光芯片的封装，其在LED产业链中起承上启下的关键作用，其所使用的封装材料一方面用于固定和保护芯片免受环境温度、湿度、外界机械振动、冲击力等因素对组件参数产生变化，另一方面是降低芯片与空气折射率的差距以增加光效，并及时将产生的热量散发出去。常用的封装材料主要有环氧树脂、改性环氧树脂和有机硅树脂等材料，环氧类树脂主要用于低功率的LED封装材料，其在大功率的LED应用中受到限制，而有机硅树脂具备优异的耐热老化、耐紫外老化、高透过率、低应力等优点，很适合作为大功率LED封装材料。
目前市场大功率的LED对封装材料的性能要求主要有：高折射率、高透光率、高导热性、耐紫外、耐热老化以及低的热膨胀系数等等，目前国内市场对这种高性能的有机硅封装材料主要依赖进口产品，且这些产品还存在不少缺陷，比如机械强度较低、耐紫外辐射性能差、折射率、透光率、导热性以及改性填料在有机硅树脂中的分散性和相容性、封装后的稳定性等均需要进一步提升。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种LED封装用掺混纳米铜的高性能有机硅树脂-聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种LED封装用掺混纳米铜的高性能有机硅树脂-聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，该复合材料由以下重量份的原料制备得到：苯基三甲氧基硅烷70-80、有机硅乙烯基双封头剂0.4-0.5、有机硅含氢双封头剂0.2-0.3、四甲基四苯基环四硅氧烷10-12、四甲基氢氧化铵0.2-0.3、八甲基环四硅氧烷12-15、2-苯基-3-丁炔-2-醇3-5、芥酸酰胺0.1-0.2、甲苯50-60、铂催化剂0.01-0.02、浓度为30%的稀盐酸0.5-0.8、去离子水5-10、甲基丙烯酸甲酯12-15、固含量为25-30%的氧化铝溶胶4-5、纳米铜1-1.5、石墨烯0.1-0.2、硅烷偶联剂kh550 0.1-0.2、过氧化二苯甲酰0.01-0.02。
所述的一种LED封装用掺混纳米铜的高性能有机硅树脂-聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备方法，所述的制备方法为：
（1）先将四甲基四苯基环四硅氧烷、八甲基环四硅氧烷在搅拌条件下真空脱水后加入0.2-0.3重量份的有机硅乙烯基双封头剂和四甲基氢氧化铵，在氮气氛围下加热至90-100℃，反应6-8h后升温至160-180℃，恒温20-30min后，减压至0.05-0.095MPa，完全蒸出低沸点物后得乙烯基苯基硅油备用；
（2）将20-30重量份的苯基三甲氧基硅烷与有机硅含氢双封头剂、0.1-0.2重量份的稀盐酸、1-2重量份的去离子水混合，加热至70-80℃，搅拌反应4-5h，随后加入15-20重量份的甲苯并升温至100℃，使多余的去离子水完全蒸发，最后再减压至0.05-0.1MPa，完全蒸出低沸点物质，得含氢硅树脂备用；
（3）将剩余份的苯基三甲氧基硅烷、有机硅乙烯基双封头剂、稀盐酸、去离子水混合，加热至70-80℃，搅拌反应3-4h后加入剩余份的甲苯，并逐步升温至100℃蒸发掉多余的去离子水，最后再减压至0.05-0.1MPa，完全蒸出低沸点物质，得乙烯基硅树脂备用；
（4）将纳米铜、石墨烯投入氧化铝溶胶中，超声分散均匀后进行热干燥，完全除去水分，随后将所得的粉体与硅烷偶联剂kh550混合搅拌均匀，所得物料备用；
（5）依次将步骤（1）、（2）、（3）、（4）及其他剩余物料加入反应容器中，搅拌混合均匀后经脱泡处理，随后加热至70-80℃固化1.5-2h，最后再以5℃/min的速度升温至140-150℃后，恒温固化0.5-1h，即得所述复合材料。
本发明的优点是：本发明利用乙烯基苯基硅油、含氢硅树脂、乙烯基硅树脂与甲基丙烯酸甲酯聚合固化形成一种有机硅树脂与聚甲酯丙烯酸甲酯混合优点的高性能材料，兼具良好的机械性能和突出的光学性能，同时在其中掺混的经硅烷偶联剂表面处理的氧化铝溶胶包覆的纳米铜与石墨烯复合粉体，其与树脂相容性好，分散性佳，可进一步提高材料的反射、折射、透射等光学性能以及导热性、韧性等性能，制备得到的材料机械性能好，使用寿命长，透明度高，光学性能佳，热稳定性好，尤其适合作为高功率LED封装材料。
具体实施方式
实施例
该实施例的复合材料由以下重量份的原料制备得到：苯基三甲氧基硅烷70、有机硅乙烯基双封头剂0.4、有机硅含氢双封头剂0.2、四甲基四苯基环四硅氧烷10、四甲基氢氧化铵0.2、八甲基环四硅氧烷12、2苯基丁炔醇3、芥酸酰胺0.1、甲苯50、铂催化剂0.01、浓度为30%的稀盐酸0.5、去离子水5、甲基丙烯酸甲酯12、固含量为25%的氧化铝溶胶4、纳米铜1、石墨烯0.1、硅烷偶联剂kh550 0.1、过氧化二苯甲酰0.01。
所述的复合材料的制备方法为：
（1）先将四甲基四苯基环四硅氧烷、八甲基环四硅氧烷在搅拌条件下真空脱水后加入0.2重量份的有机硅乙烯基双封头剂和四甲基氢氧化铵，在氮气氛围下加热至90℃，反应6h后升温至160℃，恒温20min后，减压至0.05MPa，完全蒸出低沸点物后得乙烯基苯基硅油备用；
（2）将20重量份的苯基三甲氧基硅烷与有机硅含氢双封头剂、0.1重量份的稀盐酸、1重量份的去离子水混合，加热至70℃，搅拌反应4h，随后加入15重量份的甲苯并升温至100℃，使多余的去离子水完全蒸发，最后再减压至0.05MPa，完全蒸出低沸点物质，得含氢硅树脂备用；
（3）将剩余份的苯基三甲氧基硅烷、有机硅乙烯基双封头剂、稀盐酸、去离子水混合，加热至70℃，搅拌反应3h后加入剩余份的甲苯，并逐步升温至100℃蒸发掉多余的去离子水，最后再减压至0.05MPa，完全蒸出低沸点物质，得乙烯基硅树脂备用；
（4）将纳米铜、石墨烯投入氧化铝溶胶中，超声分散均匀后进行热干燥，完全除去水分，随后将所得的粉体与硅烷偶联剂kh550混合搅拌均匀，所得物料备用；
（5）依次将步骤（1）、（2）、（3）、（4）及其他剩余物料加入反应容器中，搅拌混合均匀后经脱泡处理，随后加热至70℃固化1.5h，最后再以5℃/min的速度升温至140℃后，恒温固化0.5h，即得所述复合材料。
本实施例所制得的复合材料制成3mm厚的试样，该试样遵循相关标准，所测得的性能指标如下：
在400-800nm可见光条件下透光率≥94%；折射率为1.732；耐紫外光老化测试的黄色指数为24；硬度：86A；耐热性：在150℃条件下烘烤24h材料无明显变化。
Claims (2)
1.一种LED封装用掺混纳米铜的高性能有机硅树脂-聚甲基丙烯酸甲酯复合材料，其特征在于，该复合材料由以下重量份的原料制备得到：苯基三甲氧基硅烷70-80、有机硅乙烯基双封头剂0.4-0.5、有机硅含氢双封头剂0.2-0.3、四甲基四苯基环四硅氧烷10-12、四甲基氢氧化铵0.2-0.3、八甲基环四硅氧烷12-15、2-苯基-3-丁炔-2-醇3-5、芥酸酰胺0.1-0.2、甲苯50-60、铂催化剂0.01-0.02、浓度为30%的稀盐酸0.5-0.8、去离子水5-10、甲基丙烯酸甲酯12-15、固含量为25-30%的氧化铝溶胶4-5、纳米铜1-1.5、石墨烯0.1-0.2、硅烷偶联剂kh550 0.1-0.2、过氧化二苯甲酰0.01-0.02。
2.如权利要求1所述的一种LED封装用掺混纳米铜的高性能有机硅树脂-聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：
（1）先将四甲基四苯基环四硅氧烷、八甲基环四硅氧烷在搅拌条件下真空脱水后加入0.2-0.3重量份的有机硅乙烯基双封头剂和四甲基氢氧化铵，在氮气氛围下加热至90-100℃，反应6-8h后升温至160-180℃，恒温20-30min后，减压至0.05-0.095MPa，完全蒸出低沸点物后得乙烯基苯基硅油备用；
（2）将20-30重量份的苯基三甲氧基硅烷与有机硅含氢双封头剂、0.1-0.2重量份的稀盐酸、1-2重量份的去离子水混合，加热至70-80℃，搅拌反应4-5h，随后加入15-20重量份的甲苯并升温至100℃，使多余的去离子水完全蒸发，最后再减压至0.05-0.1MPa，完全蒸出低沸点物质，得含氢硅树脂备用；
（3）将剩余份的苯基三甲氧基硅烷、有机硅乙烯基双封头剂、稀盐酸、去离子水混合，加热至70-80℃，搅拌反应3-4h后加入剩余份的甲苯，并逐步升温至100℃蒸发掉多余的去离子水，最后再减压至0.05-0.1MPa，完全蒸出低沸点物质，得乙烯基硅树脂备用；
（4）将纳米铜、石墨烯投入氧化铝溶胶中，超声分散均匀后进行热干燥，完全除去水分，随后将所得的粉体与硅烷偶联剂kh550混合搅拌均匀，所得物料备用；
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