CN105885427A - 一种用于led封装的增强高折射率改性硅胶材料及其制备方法 - Google Patents

一种用于led封装的增强高折射率改性硅胶材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料及其制备方法，其特征在于，按照重量份的主要原料包括：改性硅胶5‑15份、导热助剂5‑15份、铝锆酸酯类偶联剂2‑6份、芳香胺类抗氧剂1‑3份；所述改性硅胶，按照重量份的主要原料包括：有机硅胶15‑25份、二氧化硅6‑12份、乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物5‑15份；所述导热助剂，按照重量份的主要原料包括：碳酸镁5‑15份、氧化铝5‑15份、氧化锌5‑15份。本发明制备的一种用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料解决了目前现有技术所生产高折射率硅胶材料的低透明度和密封下散热低的技术问题，采用二氧化硅和乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物对有机硅胶进行改性，大大提升了LED封装材料的折射性能。

Description

一种用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种高分子材料技术领域，具体是一种用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料及其制备方法。
背景技术
有机硅材料是一类性能优异、功能独特、用途极广的新材料，是高分子新型材料中产业规模最大的材料之一，是一种关系着技术革新、国防现代化、国民经济发展及人民生活水平提高的新材料。有机硅聚合物是含有硅元素的众多高分子化合物的总称，因主链以硅氧键（-Si-O-）组成，侧链可链接各种有机基团，具有无机和有机聚合物的双重性能。有机硅产品因具有电气绝缘、阻燃、耐辐射、耐腐蚀、耐高低温，以及生物相容性好等优良特性，在航天航空、军工器械、电子电气、医疗卫生、汽车、建筑、日用化学品等领域有着广泛的应用。而有机硅胶是具有粘接和密封功能的一类硅氧烷组合物，通过采用不同的有机硅聚合物、添加剂以及填料，可以在室温、加热或辐射固化后得到各种要求的硅胶复合材料。
近年来，我国功率型和大功率LED已达到国际产业化先进技术水平，LED 领域的外延片和芯片的研究生产在快速推进，却相对忽视了对封装材料的研究。目前我国高亮度、大功率LED 封装用有机硅胶大部分需进口，价格昂贵，这极大地限制了LED产业的进一步发展。因国内资金和技术的缺乏，产品存在折射率较低、成型性较差、耐老化性能不佳等问题。因一般有机硅基料的折射率较低，仅为1.38-1.43；有机硅材料的成型性较差，开发新的偶联剂、改变填料粒子的形状、调整成型工艺，这将有益于封装胶成型性的改善；加速合成新的有机硅基料和交联剂，降低固化温度的同时缩短固化时间，提高生产效率，以提高其耐老化性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料，按照重量份的主要原料包括：改性硅胶5-15份、导热助剂5-15份、铝锆酸酯类偶联剂2-6份、芳香胺类抗氧剂1-3份；所述改性硅胶，按照重量份的主要原料包括：有机硅胶15-25份、二氧化硅6-12份、乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物5-15份；所述导热助剂，按照重量份的主要原料包括：碳酸镁5-15份、氧化铝5-15份、氧化锌5-15份。
作为本发明进一步的方案：所述的用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料，按照重量份的主要原料包括：改性硅胶10份、导热助剂10份、铝锆酸酯类偶联剂4份、芳香胺类抗氧剂2份；所述改性硅胶，按照重量份的主要原料包括：有机硅胶20份、二氧化硅9份、乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物10份；所述导热助剂，按照重量份的主要原料包括：碳酸镁10份、氧化铝10份、氧化锌10份。
作为本发明进一步的方案：所述导热助剂的粒径为30-100nm。
一种用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料的制备方法，具体步骤为：
首先，将所述改性硅胶与铝锆酸酯类偶联剂混合，得到混合物料I；其次，将导热助剂与芳香胺类抗氧剂混合，得到混合物料II；最后，将所述混合物料I加入到双螺杆挤出机的料斗中，混合物料II从侧喂料口加入，螺杆转速设定为300-600r/min，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；接着，进行真空干燥4-5h，用注塑机注塑成型，即得用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料。
作为本发明进一步的方案：具体步骤中螺杆转速设定为450r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料中乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物的添加，能够有效地降低或者抵消因折光率引起的透明性下降的问题。
（2）本用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料采用铝锆酸酯类偶联剂，这是首次将铝锆酸酯类偶联剂应用到硅胶材料中，铝锆酸酯类偶联剂对改性硅胶中的二氧化硅填充体系有良好的改性效（降低无机填充体系的粘度，改善其流动性）。
（3）本用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料的制备方法简单易行，可广泛应用于民用工业中。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料，按照重量份的主要原料包括：改性硅胶5份、导热助剂5份、铝锆酸酯类偶联剂2份、芳香胺类抗氧剂1份；所述改性硅胶，按照重量份的主要原料包括：有机硅胶15份、二氧化硅6份、乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物5份；所述导热助剂，按照重量份的主要原料包括：碳酸镁5份、氧化铝5份、氧化锌5份。
一种用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料的制备方法，具体步骤为：
首先，将所述改性硅胶与铝锆酸酯类偶联剂混合，得到混合物料I；其次，将导热助剂与芳香胺类抗氧剂混合，得到混合物料II；最后，将所述混合物料I加入到双螺杆挤出机的料斗中，混合物料II从侧喂料口加入，螺杆转速设定为300r/min，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；接着，进行真空干燥4-5h，用注塑机注塑成型，即得用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料。
实施例2
一种用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料，按照重量份的主要原料包括：改性硅胶10份、导热助剂10份、铝锆酸酯类偶联剂4份、芳香胺类抗氧剂2份；所述改性硅胶，按照重量份的主要原料包括：有机硅胶20份、二氧化硅9份、乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物10份；所述导热助剂，按照重量份的主要原料包括：碳酸镁10份、氧化铝10份、氧化锌10份。
一种用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料的制备方法，具体步骤为：
首先，将所述改性硅胶与铝锆酸酯类偶联剂混合，得到混合物料I；其次，将导热助剂与芳香胺类抗氧剂混合，得到混合物料II；最后，将所述混合物料I加入到双螺杆挤出机的料斗中，混合物料II从侧喂料口加入，螺杆转速设定为450r/min，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；接着，进行真空干燥4-5h，用注塑机注塑成型，即得用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料。
实施例3
一种用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料及其制备方法，按照重量份的主要原料包括：改性硅胶15份、导热助剂15份、铝锆酸酯类偶联剂6份、芳香胺类抗氧剂3份；所述改性硅胶，按照重量份的主要原料包括：有机硅胶25份、二氧化硅12份、乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物15份；所述导热助剂，按照重量份的主要原料包括：碳酸镁15份、氧化铝15份、氧化锌15份。
一种用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料的制备方法，具体步骤为：
首先，将所述改性硅胶与铝锆酸酯类偶联剂混合，得到混合物料I；其次，将导热助剂与芳香胺类抗氧剂混合，得到混合物料II；最后，将所述混合物料I加入到双螺杆挤出机的料斗中，混合物料II从侧喂料口加入，螺杆转速设定为600r/min，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；接着，进行真空干燥4-5h，用注塑机注塑成型，即得用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料。
对比例1
一种用于LED封装的硅胶材料，按照重量份的主要原料包括：有机硅胶10份、铝锆酸酯类偶联剂4份、芳香胺类抗氧剂2份。
一种用于LED封装的硅胶材料的制备方法，具体步骤为：
首先，将所述有机硅胶与铝锆酸酯类偶联剂混合，得到混合物料I；最后，将所述混合物料I加入到双螺杆挤出机的料斗中，芳香胺类抗氧剂从侧喂料口加入，螺杆转速设定为450r/min，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；接着，进行真空干燥4-5h，用注塑机注塑成型，即得用于LED封装的硅胶材料。
对比例2
一种用于LED封装的硅胶材料，按照重量份的主要原料包括：有机硅胶10份、铝锆酸酯类偶联剂4份、芳香胺类抗氧剂2份。
一种用于LED封装的硅胶材料的制备方法，具体步骤为：
首先，将所述有机硅胶与铝锆酸酯类偶联剂混合，得到混合物料I；最后，将所述混合物料I加入到双螺杆挤出机的料斗中，芳香胺类抗氧剂从侧喂料口加入，螺杆转速设定为450r/min，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；接着，室温下干燥4-5h，用注塑机注塑成型，即得用于LED封装的硅胶材料。
对比例3
一种用于LED封装的硅胶材料，按照重量份的主要原料包括：改性硅胶10份、导热助剂10份、铝锆酸酯类偶联剂4份、芳香胺类抗氧剂2份；所述改性硅胶，按照重量份的主要原料包括：有机硅胶20份、二氧化硅9份、乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物10份；所述导热助剂，按照重量份的主要原料包括：碳酸镁10份、氧化铝10份、氧化锌10份。
一种用于LED封装的硅胶材料的制备方法，具体步骤为：
首先，将所述改性硅胶与铝锆酸酯类偶联剂混合，得到混合物料I；其次，将导热助剂与芳香胺类抗氧剂混合，得到混合物料II；最后，将所述混合物料I加入到双螺杆挤出机的料斗中，混合物料II从侧喂料口加入，螺杆转速设定为450r/min，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；接着，室温下干燥4-5h，用注塑机注塑成型，即得用于LED封装的硅胶材料。
检测实验
取实施例1-3和对比例1-3制备的产品，透射率按GB/T2410-2008测定，折射系数按GB/T6488-2008测定，导热率按美国测试标准测试方法ASTM E1530测定。
上述实施例1-3和对比例1-3制备的材料性能如表1所示。
表1 实施例1-3和对比例1-3制备的材料性能
性能 实施例1 对比例1 实施例2 对比例2 实施例3 对比例3
透射率（%） 97.1 92.6 98.5 90.2 97.6 94.8
折射系数 1.68 1.54 1.75 1.40 1.73 1.61
导热系数（W/m.K） 8.1236 7.7621 9.0292 4.5239 8.6954 6.1956
与传统的高折射率硅胶材料相比，本发明提供的用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料的透射率在97%以上，相关折射系数在1.60-1.80，同时具有优异的导热性能（导热系数大于8.0W/m.K）。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料，其特征在于，按照重量份的主要原料包括：改性硅胶5-15份、导热助剂5-15份、铝锆酸酯类偶联剂2-6份、芳香胺类抗氧剂1-3份；所述改性硅胶，按照重量份的主要原料包括：有机硅胶15-25份、二氧化硅6-12份、乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物5-15份；所述导热助剂，按照重量份的主要原料包括：碳酸镁5-15份、氧化铝5-15份、氧化锌5-15份。
2.根据权利要求1所述的一种用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料，其特征在于，按照重量份的主要原料包括：改性硅胶10份、导热助剂10份、铝锆酸酯类偶联剂4份、芳香胺类抗氧剂2份；所述改性硅胶，按照重量份的主要原料包括：有机硅胶20份、二氧化硅9份、乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物10份；所述导热助剂，按照重量份的主要原料包括：碳酸镁10份、氧化铝10份、氧化锌10份。
3.根据权利要求1或2所述的用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料，其特征在于，所述导热助剂的粒径为30-100nm。
4.一种如权利要求1-3任一所述的用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
首先，将所述改性硅胶与铝锆酸酯类偶联剂混合，得到混合物料I；其次，将导热助剂与芳香胺类抗氧剂混合，得到混合物料II；最后，将所述混合物料I加入到双螺杆挤出机的料斗中，混合物料II从侧喂料口加入，螺杆转速设定为300-600r/min，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；接着，进行真空干燥4-5h，用注塑机注塑成型，即得用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料。
5.根据权利要求4所述的用于LED封装的增强高折射率改性硅胶材料的制备方法，其特征在于，具体步骤中螺杆转速设定为450r/min。
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