CN105131296B - 一种自交联型led封装胶树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自交联型LED封装胶树脂及制备方法。所述自交联型LED封装胶树脂按重量份数计算，将由100～105份苯基三甲氧基硅烷、100～120份二苯基二甲氧基硅烷、10～20份乙烯基环体、30～50份含氢双封头、20～60份蒸馏水、100～200份溶剂和0.03～0.05份催化剂依次加入到容器中，60‑80℃下恒温搅拌3‑5h，然后升至100‑120℃搅拌下反应4‑8h，所得的反应液调pH为7后减压蒸馏以除去溶剂及残余水分，即得具有高透光率、高折射率等特点的自交联型LED封装胶树脂，该树脂在一定条件下可实现自交联固化反应，固化物具有较高的热分解温度。

Description

一种自交联型LED封装胶树脂及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种自交联型LED封装胶树脂及其制备方法。

背景技术

近年来，大功率LED封装行业高速发展，采用高透光率，高折光率，热稳定性好的有机硅作为大功率LED封装材料。封装用的有机硅树脂一般采用双包装进行低温存放，乙烯基苯基硅树脂在一个包装，交联剂在另外一个包装，在对LED进行封装时现配现用，后经固化完成封装。这样配胶存在的问题主要有：一方面当乙烯基苯基硅树脂和交联剂的折射至相差较大时，体现出两者的分子结构方面的差异也较大，因此相容性就变差，有机硅树脂的透光率就变差；另一方面二者在混合、固化时难以做到均匀混合、充分固化，导致LED封装胶的性能下降；难以满足大功率LED封装业的发展需要。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的乙烯基苯基硅树脂和交联剂固化前混合不均、相容性差等技术问题而提供一种同时具有高折射率、高透光性、易于规模化生产的自交联型LED封装胶树脂及其制备方法，该自交联型LED封装胶树脂的分子结构中同时含有乙烯基、苯基、Si-H键等分子结构，固化时在催化剂的作用下自身分子结构的乙烯基和Si-H键发生加成反应，由于其本身分子结构中即含有Si-H键和乙烯基双键，而不需要另外加入交联剂，使封装胶的制备和固化变得十分简单。大大减少了目前双包装有机硅封装胶易出现的混合不均、相容性差等技术问题。

本发明的技术方案

一种自交联型LED封装胶树脂，按重量份数计算，其制备所用的原料组成及含量如下：

苯基三甲氧基硅烷 100～105份

二苯基二甲氧基硅烷 100～120份

乙烯基环体 10～20份

含氢双封头 30～50份

蒸馏水 20～60份

溶剂 100～200份

催化剂 0.03～0.05份；

所述的溶剂为甲苯、苯或甲苯与苯组成的混合物；

所述的催化剂为质量百分比浓度为98%的硫酸水溶液、质量百分比浓度为38%的盐酸水溶液或质量百分比浓度为98%的硫酸水溶液与质量百分比浓度为38%的盐酸水溶液组成的混合酸水溶液；

上述的一种自交联型LED封装胶树脂的制备方法，步骤如下：

将苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、乙烯基环体、含氢双封头、蒸馏水、溶剂、催化剂依次加入到容器中，升温至60-80℃，搅拌下恒温3-5h，然后升温至100-120℃，搅拌下恒温反应4-8h，所得的反应液用质量百分比浓度为10%的碳酸钠水溶液调pH为7，然后控制温度为200℃，压力为-0.096MPa下减压蒸馏2.0～3.0h，以除去溶剂及残余水分，即得自交联型LED封装胶树脂。

上述所得的自交联型LED封装胶树脂，其折光率高，按照国家标准GB/T 614-2006《化学试剂折光率通用方法》对其折光率进行了测试，室温下为1.5323～1.5415。

采用尤尼柯（上海）仪器有限公司的UV-2102PC紫外可见光分光光度计，将上述所得的自交联型LED封装胶树脂的样品置于1mm×1mm×10mm 的石英比色皿中，扫描波段为300-800nm，测试样品透光率，其透光率可达96～97%。

上述所得的自交联型LED封装胶树脂，由于其具有高透光率、高折射率、固化物耐热性好等特点，可用于LED封装领域，还可用于电子业LED室内外显示板、LED交通信号等的封装、隔绝保护等相关技术领域。

本发明的有益成果

本发明的一种自交联型LED封装胶树脂，由于在聚合物分子侧链引入了乙烯基，分子链末端基引入Si-H键，在一定条件下，在催化剂的作用下可以控制同一分子侧链上乙烯基和分子链末端Si-H键的发生加成反应，生成自交联结构，这样的自交联过程克服了目前双包装封装胶存在的混合不均、相容性差等技术问题。

进一步，本发明的一种自交联型LED封装胶树脂，通过改变苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、乙烯基环体、含氢双封头等原料的组分的含量来实现对最终所得的自交联型LED封装胶树脂中苯基含量的控制，由于苯基含量能很好的控制在40%-50%之间，因此最终所得的自交联型LED封装胶树脂在满足高透光率的同时，具有高折射率，并在一定条件下可实现自身交联固化反应。

本发明的一种自交联型LED封装胶树脂的制备方法，其制备路线短、反应温和，不需要压力反应设备，因此具有制备过程简单、操作方便、反应条件温和，适于工业化生产。

附图说明

图1、实施例1所得的自交联型LED封装胶树脂的红外光谱图；

图2、实施例1所得的自交联型LED封装胶树脂固化物的热重分析曲线图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明进一步详细描述，但并不限制本发明。

本发明各实施例所用的原料中除特殊表明的厂家及型号外，其他原料均为市售，规格均为化学纯；

含氢双封头，由上海华硅化工有限公司提供；

本发明所用的各种设备的型号及生产厂家的信息如下：

2W型阿贝折射率仪，苏州圣辉精密仪器设备有限公司 ；

Q500型热重分析仪，美国 TA 公司；

UV-2102PC紫外分光光度计，尤尼柯（上海）仪器有限公司。

实施例1

一种自交联型LED封装胶树脂，按重量份数计算，其制备所用的原料组成及含量如下：

苯基三甲氧基硅烷 100份

二苯基二甲氧基硅烷 100份

乙烯基环体 20份

含氢双封头 30份

蒸馏水 20份

溶剂 100份

催化剂 0.03份；

所述的溶剂为由甲苯和苯，按重量比计算，即甲苯：苯为1:1的比例组成的混合物；

所述的催化剂为质量百分比浓度为38%的盐酸水溶液。

上述的一种自交联型LED封装胶树脂的制备方法，步骤如下：

将100g苯基三甲氧基硅烷、100g二苯基二甲氧基硅烷、20g乙烯基环体、30g含氢双封头、20g蒸馏水、100g溶剂、0.03g催化剂依次加入到容器中，升温至80℃，搅拌下恒温3 h，然后升温至100℃，搅拌下恒温反应8h，所得的反应液用质量百分比浓度为10%的碳酸钠水溶液调pH为7，然后控制温度为200℃，压力为-0.096MPa下减压蒸馏2.0h，以除去溶剂及残余水分，即得自交联型LED封装胶树脂。

上述所得的自交联型LED封装胶树脂，其苯基含量理论值为50%，按照文献（施英，紫外分光光度法测定苯基硅油的苯基含量，分析科学学报，2012,28（1）：80）方法采用德国Ｂｒｕｋｅｒ公司，ＡＶＡＮＣＥ－5００核磁共振波谱仪对上述所得的自交联型LED封装胶树脂的苯基含量进行测定，结果表明实际苯基含量为47%。将上述所得的自交联型LED封装胶树脂通过红外色谱仪（美国Nicolet 公司380 型）进行红外光谱分析，所得的红外光谱图如图1所示，从图1中可以看出，2960 cm^-1处为C-H伸缩振动吸收峰, 1778 ~1970 cm^-1是苯环的泛频特征吸收峰，1427 cm^-1处为-CH₂-变形振动峰, 1049 cm^-1处为Si-O-Si的反对称伸缩振动峰； 2165 cm^-1为Si-H的振动吸收峰、1637 cm^-1是-CH＝CH₂碳氢的振动吸收峰。该图中可以看出自交联型LED封装胶树脂，分子结构中同时含有乙烯基、Si-H键、Si-O-Si键、苯基等基团。

上述所得的自交联型LED封装胶树脂，采用苏州圣辉精密仪器设备有限公司的2W型阿贝折射率仪，按照国家标准GB/T 614-2006《化学试剂折光率通用方法》对其折光率进行了测试，室温下其折光率为1.5415；

采用尤尼柯（上海）仪器有限公司的UV-2102PC紫外可见光分光光度计，将上述自交联型LED封装胶树脂的样品置于 1mm×1mm×10mm 的石英比色皿中，扫描波段为300-800nm，测试样品透光率，其透光率可达96%；

将上述所得的自交联型LED封装胶树脂取出2g倒入5ml透明小玻璃瓶中，滴加0.15ml络合铂催化剂，用玻璃棒搅拌均匀，放入150℃烘箱中固化2个小时，得到自交联型LED封装胶树脂固化物。

采用美国 TA 公司生产Q500型热重分析仪对上述所得的自交联型LED封装胶树脂固化物进行热失重分析，通入氮气的速度为50 ml/min；温度变化范围是 25~600℃，升温速率为10℃/min，所得的热重分析曲线图如图2所示，从图2上可以看出其起始热分解温度为311℃。

上述结果表明，实施例1所得的自交联型LED封装胶树脂具有自固化交联反应特性，在折光率、透光率及耐热性等方面满足LED封装胶应用。

实施例2

一种自交联型LED封装胶树脂，按重量份数计算，其制备所用的原料组成及含量如下：

苯基三甲氧基硅烷 105份

二苯基二甲氧基硅烷 120份

乙烯基环体 10份

含氢双封头 50份

蒸馏水 60份

溶剂 200份

催化剂 0.05份

所述的溶剂为甲苯；

所述的催化剂为质量百分比浓度为98%的硫酸水溶液。

上述的一种自交联型LED封装胶树脂的制备方法，步骤如下：

将105g苯基三甲氧基硅烷、120g二苯基二甲氧基硅烷、10g乙烯基环体、50g含氢双封头、60g蒸馏水、200g溶剂、0.05g催化剂依次加入到容器中，升温至60℃，搅拌下恒温5 h，然后升温至120℃，搅拌下恒温反应4h，所得的反应液用质量百分比浓度为10%的碳酸钠水溶液调pH为7，然后控制温度为200℃，压力为-0.096MPa下减压蒸馏3.0h，以除去溶剂及残余水分，即得自交联型LED封装胶树脂。

上述所得的自交联型LED封装胶树脂，其苯基含量理论值为40%，按照文献（施英，紫外分光光度法测定苯基硅油的苯基含量，分析科学学报，2012,28（1）：80）方法采用德国Ｂｒｕｋｅｒ公司，ＡＶＡＮＣＥ－5００核磁共振波谱对上述所得的自交联型LED封装胶树脂的苯基含量进行测定，结果表明实际苯基含量为38%。

上述所得的自交联型LED封装胶树脂，采用苏州圣辉精密仪器设备有限公司的2W型阿贝折射率仪，按照国家标准GB/T 614-2006《化学试剂折光率通用方法》对其折光率进行了测试，室温下其折光率为1.5323；

采用尤尼柯（上海）仪器有限公司的UV-2102PC紫外可见光分光光度计，将上述所得的自交联型LED封装胶树脂，置于1mm×1mm×10mm 的石英比色皿中，扫描波段为300-800nm，测试样品透光率，其透光率可达97%；

将上述所得的自交联型LED封装胶树脂取出2g倒入5ml透明小玻璃瓶中，滴加0.15ml络合铂催化剂，用玻璃棒搅拌均匀，放入150℃烘箱中固化2个小时，得到自交联型LED封装胶树脂固化物。

采用美国 TA 公司生产Q500型热重分析仪对上述自交联型LED封装胶树脂固化物进行热失重分析，通入氮气的速度为50 ml/min；温度变化范围是 25~600 ℃，升温速率为10℃/min。从所得的热重分析曲线上读取其起始热分解温度为315℃。

上述结果表明，实施例2所得的自交联型LED封装胶树脂具有自固化交联反应特性，在折光率、透光率及粘度等方面满足LED封装胶应用。

综上所述，本发明的一种自交联型LED封装胶树脂，分子结构中同时含有乙烯基、Si-H键、Si-O-Si键、苯基等基团，其制备过程中，在一定条件下，在催化剂的作用下可以控制同一分子侧链上乙烯基和分子链末端Si-H键的发生加成反应，生成自交联结构，这样的自交联结构克服了目前双包装封装胶存在的混合不均、相容性差等技术问题。自交联型LED封装胶树脂，其折光率高，经测试，室温下为1.5323～1.5415。同时具有较高的透光率，其透光率可达96～97%，对其固化物进行热失重分析表明，其初始热分解温度为311-315℃，说明其具有较高的耐热性。

以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种自交联型LED封装胶树脂，其特征在于所述的自交联型LED封装胶树脂按重量份数计算，其制备所用的原料组成及含量如下：

苯基三甲氧基硅烷 100～105份

二苯基二甲氧基硅烷 100～120份

乙烯基环体 10～20份

含氢双封头 30～50份

蒸馏水 20～60份

溶剂 100～200份

催化剂 0.03～0.05份；

所述的溶剂为甲苯、苯或甲苯与苯组成的混合物；

所述的催化剂为质量百分比浓度为98%的硫酸水溶液、质量百分比浓度为38%的盐酸水溶液、或质量百分比浓度为98%的硫酸水溶液与质量百分比浓度为38%的盐酸水溶液组成的混合酸水溶液。

2.如权利要求1所述的一种自交联型LED封装胶树脂，其特征在于按重量份数计算，其制备所用的原料组成及含量如下：

苯基三甲氧基硅烷 100份

二苯基二甲氧基硅烷 100份

乙烯基环体 20份

含氢双封头 30份

蒸馏水 20份

溶剂 100份

催化剂 0.03份；

所述的溶剂为由甲苯和苯按重量比计算，即甲苯：苯为1:1的比例组成的混合物；

所述的催化剂为质量百分比浓度为38%的盐酸水溶液。

3.如权利要求1所述的一种自交联型LED封装胶树脂，其特征在于按重量份数计算，其制备所用的原料组成及含量如下：

苯基三甲氧基硅烷 105份

二苯基二甲氧基硅烷 120份

乙烯基环体 10份

含氢双封头 50份

蒸馏水 60份

溶剂 200份

催化剂 0.05份；

所述的溶剂为甲苯；

所述的催化剂为质量百分比浓度为98%的硫酸水溶液。