CN105950104A - 一种耐高温led灯丝封装胶 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温LED灯丝封装胶，包括A组分和B组分；所述A组分由97.5‑99重量份乙烯基硅油、1‑2.5重量份催化剂组成；所述B组分由50‑88.2重量份乙烯基硅油、5‑40重量份乙烯基硅树脂、2‑5.5重量份含氢硅油、3.5‑7重量份触变剂、0.5‑1.5重量份羟基清除剂、0.01‑0.02重量份抑制剂、0.8‑1.5重量份增粘剂组成；使用时，A组分和B组分按质量比1:10混合。本发明的LED封装胶具有优异的耐热稳定性，适用于LED灯丝封装，耐高温开裂，长期点亮出油少。

Description

一种耐高温LED灯丝封装胶
技术领域
本发明涉及有机硅LED封装胶领域，尤其涉及一种耐高温LED灯丝封装胶。
背景技术
LED照明具有体积小、亮度高、能耗低的特点，有望取代白炽灯荧光灯，成为主流的室内照明光源。近年来，LED灯丝灯异军突起，受到了用户和厂家的追捧。以往的LED光源，比如直插LED、贴片LED、COB等LED灯珠，在不加透镜等光学器件情况下，都只能是平面光源，而LED灯丝灯可以实现了360度全角度立体发光；另一方面LED灯丝灯的生产制造工艺与白炽灯接近，使得白炽灯厂家也可以利用大量原有设备，转型进入LED领域。
迫于成本压力，目前单根LED灯丝的功率越做越大，导致长期点亮后出油现象也越来越严重。由于结构所限，LED灯丝灯没有散热体，只能靠球泡内的惰性气体热传导散热，这就造成了相比于其他封装形式，LED灯丝工作温度要更高，封装胶表面温度可以达到150℃左右。在长期高温下，一方面，原料中的小分子低沸物会不断挥发出来；另一方面，市售原料中残留较多的硅羟基，高温下羟基会通过“回咬”反应使硅橡胶发生解扣式降解，产生D3、D4等小分子环体。这些小分子都会冷凝到球泡内壁，造成雾状物或者小液滴，影响美观性，甚至降低光效。
并且由于灯丝功率的增加，对灯丝胶高温下耐开裂的性能也提出了更高的要求。常规封装胶由于交联密度较高，长期在高温下易开裂，导致光效降低甚至金线断裂，出现死灯。
专利CN201510032688.6公开了一种用于LED灯丝封装的有机硅封装胶。专利中使用的含氢硅油分子链中每个重复单元都含活性氢，端部不含活性氢，这容易导致交联密度过大，影响高温下的耐开裂性能。专利中没有提及出油问题。
发明内容
针对目前因原料中残留的硅羟基导致封装胶耐热性不佳的问题，本发明提供一种耐高温LED灯丝封装胶。本发明在体系中引入了羟基清除剂来降低羟基含量，从而提高了封装胶的热稳定性，可在高温下长期工作不开裂而且出油较少。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种耐高温LED灯丝封装胶，其包括A组分和B组分；所述A组分由以下成分组成：97.5-99重量份乙烯基硅油、1-2.5重量份催化剂；所述B组分由以下成分组成：50-88.2重量份乙烯基硅油、5-40重量份乙烯基硅树脂、2-5.5重量份含氢硅油、3.5-7重量份触变剂、0.5-1.5重量份羟基清除剂、0.01-0.02重量份抑制剂、0.8-1.5重量份增粘剂；使用时，A组分和B组分按质量比1:10混合。
进一步地，所述的一种耐高温LED灯丝封装胶，其特征在于：所述催化剂为甲基乙烯基硅氧烷配位的铂络合物，铂含量为3000ppm或5000ppm。
进一步地，所述的一种耐高温LED灯丝封装胶，其特征在于：所述增粘剂选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
进一步地，所述的一种耐高温LED灯丝封装胶，其特征在于：所述抑制剂由1-乙炔基环己醇、3-甲基-1-丁炔-3-醇，3-辛基-1-丁炔-3-醇中的一种或几种按任意配比混合组成。
进一步地，所述的一种耐高温LED灯丝封装胶，其特征在于：所述羟基清除剂由六甲基二硅氮烷，八甲基环四硅氮烷，三甲基三苯基环三硅氮烷，六甲基环三硅氮烷中的一种或几种按任意配比混合组成。
进一步地，所述的一种耐高温LED灯丝封装胶，其特征在于：所述乙烯基硅油为乙烯基封端的线性聚二甲基硅氧烷，乙烯基质量百分数为0.14％-0.5％，粘度为350cs-10000cs，挥发份小于0.5％。
进一步地，所述的一种耐高温LED灯丝封装胶，其特征在于，所用乙烯基硅树脂为乙烯基MQ硅树脂，乙烯基质量百分数为0.5％-1.3％，粘度为1500cs-9000cs，挥发份小于0.5％。
进一步地，所述的一种耐高温LED灯丝封装胶，根据权利要求1所述的一种耐高温LED灯丝封装胶，其特征在于，所用含氢硅油为分子链中和端部都含活性氢的线性甲基含氢硅油，粘度为40cs-100cs，活性氢质量百分数为0.30％-0.80％。
进一步地，所述的一种耐高温LED灯丝封装胶，其特征在于，所述的触变剂为表面改性的气相二氧化硅，比表面积大于200m2/g。优选的，所述触变剂为D4改性的气相二氧化硅、HMDS改性的气相二氧化硅或者二甲基二氯硅烷改性的气相二氧化硅。
进一步地，所述的一种耐高温LED灯丝封装胶，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)制备A组分：将97.5-99重量份的乙烯基硅油、1-2.5重量份的铂催化剂真空脱泡混合均匀，制得A组份备用。
(2)制备B组分：将50-88.2重量份的乙烯基硅油，5-40重量份的乙烯基硅树脂，0.5-1.5重量份的羟基清除剂混合均匀，氮气氛围下120℃-150℃反应3-5小时。冷却后加入2-5.5重量份的含氢硅油，0.01-0.02重量份抑制剂，0.8-1.5重量份增粘剂混合均匀，加入3.5-7重量份的触变剂混合均匀。将物料转移至三辊机研磨，使用刮板细度计测试细度，研磨至细度小于5微米为止，制得B组份备用。
(3)使用时，将A组分和B组分按质量比1:10混合，即得耐高温LED灯丝封装胶。
本发明的有益效果是：
1.本发明通过羟基清除剂降低了封装胶中的硅羟基含量，减轻了在高温下由于羟基导致的解扣式降解，配合低挥发分的原料，缓解了灯丝出油的情况。
2.本发明灯丝封装胶硅羟基含量低，减少了灯丝在封装后储存过程中的吸水，降低了封球泡时水汽被引入的风险，从而降低了因为吸潮带来的高温下封装胶开裂的风险。
3.本发明中采用了氢封端的含氢硅油，交联固化过程中起到了扩链的作用，增加了交联点间的分子量，有效降低了封装胶的交联密度，提高了封装胶的柔性，使得封装胶在高温下不易开裂。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实例仅为阐述本发明，而不是为了限制本发明的范围。
其中挥发份指标参照GB/T 6740—1986。
实施例1
A组分制备：将97.5份乙烯基硅油(乙烯基含量0.50％，粘度350cs，挥发份0.4％)，2.5份铂催化剂(铂含量2000ppm)真空脱泡混合均匀。
B组分制备：将88.2份乙烯基硅油(乙烯基含量0.16％，粘度3500cs，挥发份0.5％)，5份乙烯基硅树脂(乙烯基含量0.6％，粘度6000cs，挥发份0.5％)，0.5份羟基清除剂(六甲基二硅氮烷)混合均匀，氮气氛围下120℃反应4小时。冷却后加入2份含氢硅油(粘度40cs，活性氢含量0.5％)，0.01份抑制剂(3-辛基-1-丁炔-3-醇)，0.8份增粘剂(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)混合均匀，加入3.5份触变剂(D4处理的疏水气相白炭黑，比表面积260m2/g)混合均匀。将物料转移至三辊机研磨，使用刮板细度计测试细度，研磨至细度小于5微米为止，制得B组份。
实施例2
A组分制备：将99份乙烯基硅油(乙烯基含量0.26％，粘度1500cs，挥发份0.4％)，1份铂催化剂(铂含量2000ppm)真空脱泡混合均匀。
B组分制备：将72.8份乙烯基硅油(乙烯基含量0.26％，粘度1500cs，挥发份0.4％)，15份乙烯基硅树脂(乙烯基含量0.97％，粘度7000cs，挥发份0.5％)，1.5份羟基清除剂(八甲基环四硅氮烷)混合均匀，氮气氛围下140℃反应3小时。冷却后加入2.2份含氢硅油(粘度70cs，活性氢含量0.8％)，0.015份抑制剂(1-乙炔基环己醇)，1.5份增粘剂(乙烯基三乙氧基硅烷)混合均匀，加入7份触变剂(HMDS处理的疏水气相白炭黑，比表面积220m2/g)混合均匀。将物料转移至三辊机研磨，使用刮板细度计测试细度，研磨至细度小于5微米为止，制得B组份。
实施例3
A组分制备：将99份乙烯基硅油(乙烯基含量0.27％，粘度1000cs，挥发份0.4％)，1份铂催化剂(铂含量5000ppm)真空脱泡混合均匀。
B组分制备：将59.8份乙烯基硅油(乙烯基含量0.26％，粘度1500cs，挥发份0.4％)，30份乙烯基硅树脂(乙烯基含量1.3％，粘度5000cs，挥发份0.5％)，1份羟基清除剂(八甲基环四硅氮烷)混合均匀，氮气氛围下130℃反应4小时。冷却后加入3份含氢硅油(粘度70cs，活性氢含量0.8％)，0.015份抑制剂(1-乙炔基环己醇)，1.2份增粘剂(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)混合均匀，加入5份触变剂(二甲基二氯硅烷处理的疏水气相白炭黑，比表面积210m2/g)混合均匀。将物料转移至三辊机研磨，使用刮板细度计测试细度，研磨至细度小于5微米为止，制得B组份。
实施例4
A组分制备：将98.5份乙烯基硅油(乙烯基含量0.16％，粘度3500cs，挥发份0.5％)，1.5份铂催化剂(铂含量5000ppm)真空脱泡混合均匀。
B组分制备：将50份乙烯基硅油(乙烯基含量0.14％，粘度10000cs，挥发份0.5％)，40份乙烯基硅树脂(乙烯基含量0.65％，粘度1500cs，挥发份0.4％)，0.5份羟基清除剂(六甲基环三硅氮烷)混合均匀，氮气氛围下130℃反应5小时。冷却后加入4份含氢硅油(粘度50cs，活性氢含量0.42％)，0.02份抑制剂(1-乙炔基环己醇)，1.5份增粘剂(γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷)混合均匀，加入4份触变剂(D4处理的疏水气相白炭黑，比表面积260m2/g)混合均匀。将物料转移至三辊机研磨，使用刮板细度计测试细度，研磨至细度小于5微米为止，制得B组份。
实施例5
A组分制备：将98份乙烯基硅油(乙烯基含量0.27％，粘度1000cs，挥发份0.4％)，2份铂催化剂(铂含量2000ppm)真空脱泡混合均匀。
B组分制备：将67.5份乙烯基硅油(乙烯基含量0.14％，粘度10000cs，挥发份0.5％)，20份乙烯基硅树脂(乙烯基含量0.5％，粘度9000cs，挥发份0.5％)，1份羟基清除剂(三甲基三苯基环三硅氮烷)混合均匀，氮气氛围下150℃反应4小时。冷却后加入5.5份含氢硅油(粘度100cs，活性氢含量0.30％)，0.01份抑制剂(3-甲基-1-丁炔-3-醇)，1份增粘剂(乙烯基三乙氧基硅烷)混合均匀，加入5份触变剂(D4处理的疏水气相白炭黑，比表面积260m2/g)混合均匀。将物料转移至三辊机研磨，使用刮板细度计测试细度，研磨至细度小于5微米为止，制得B组份。
实施例6
A组分制备：将99份乙烯基硅油(乙烯基含量0.50％，粘度350cs，挥发份0.4％)，1份铂催化剂(铂含量5000ppm)真空脱泡混合均匀。
B组分制备：将67.5份乙烯基硅油(乙烯基含量0.50％，粘度350cs，挥发份0.4％)，20份乙烯基硅树脂(乙烯基含量1.08％，粘度13000cs，挥发份0.5％)，1.5份羟基清除剂(八甲基环四硅氮烷)混合均匀，氮气氛围下150℃反应3小时。冷却后加入3.5份含氢硅油(粘度70cs，活性氢含量0.8％)，0.02份抑制剂(1-乙炔基环己醇)，1.5份增粘剂(γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷)混合均匀，加入6份触变剂(D4处理的疏水气相白炭黑，比表面积260m2/g)混合均匀。将物料转移至三辊机研磨，使用刮板细度计测试细度，研磨至细度小于5微米为止，制得B组份。
对比实施例1
A组分制备：将99份乙烯基硅油(乙烯基含量0.50％，粘度350cs，挥发份0.4％)，1份铂催化剂(铂含量2000ppm)真空脱泡混合均匀。
B组分制备：将69份乙烯基硅油(乙烯基含量0.50％，粘度350cs，挥发份0.4％)，20份乙烯基硅树脂(乙烯基含量1.08％，粘度13000cs)，3.5份含氢硅油(分子链中部与端部均含活性氢，氢含量0.80％)，0.02份抑制剂(1-乙炔基环己醇)，1.5份增粘剂(γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷)混合均匀，加入6份触变剂(D4处理的疏水气相白炭黑，比表面积260m2/g)混合均匀。将物料转移至三辊机研磨，使用刮板细度计测试细度，研磨至细度小于5微米为止，制得B组份。
对比实施例2
A组分制备：将99份乙烯基硅油(乙烯基含量0.50％，粘度350cs，挥发份0.4％)，1份铂催化剂(铂含量5000ppm)真空脱泡混合均匀。
B组分制备：将67.5份乙烯基硅油(乙烯基含量0.50％，粘度350cs，挥发份0.4％)，20份乙烯基硅树脂(乙烯基含量1.08％，粘度13000cs，挥发份0.5％)，1.5份羟基清除剂(八甲基环四硅氮烷)混合均匀，氮气氛围下150℃反应3小时。冷却后加入3.5份含氢硅油(分子链端部不含活性氢，氢含量0.80％，)0.02份抑制剂(1-乙炔基环己醇)，1.5份增粘剂(γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷)混合均匀，加入6份触变剂(D4处理的疏水气相白炭黑，比表面积260m2/g)混合均匀。将物料转移至三辊机研磨，使用刮板细度计测试细度，研磨至细度小于5微米为止，制得B组份。
对比实施例3
A组分制备：将99份乙烯基硅油(乙烯基含量0.27％，粘度1000cs，挥发份0.4％)，1份铂催化剂(铂含量2000ppm)真空脱泡混合均匀。
B组分制备：将37.8份乙烯基硅油(乙烯基含量0.16％，粘度3500cs，挥发份0.5％)，50份乙烯基硅树脂(乙烯基含量1.3％，粘度5000cs，挥发份0.5％)，0.1份羟基清除剂(八甲基环四硅氮烷)混合均匀，再加入5份含氢硅油(分子链中部与端部均含活性氢，氢含量0.8％)，0.015份抑制剂(1-乙炔基环己醇)，1.2份增粘剂(γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷)混合均匀，加入5份触变剂(二甲基二氯硅烷处理的疏水气相白炭黑，比表面积230m2/g)混合均匀。将物料转移至三辊机研磨，使用刮板细度计测试细度，研磨至细度小于5微米为止，制得B组份。
将实施例1-6和对比实施例的1、2、3的A、B组分分别按重量比1:10的比例混合均匀，真空脱泡10分钟后取出，测试粘度，压制成不同厚度测试样品，并点胶于带封装灯丝支架上，100℃固化1h，150℃固化3h。测试各项性能。
触变指数：使用旋转流变仪测试胶水在剪切速度分别为5S-1和50S-1下的粘度的比值。
邵氏硬度：使用邵氏硬度计测试6mm厚样品硬度。
高温开裂：将封装好的灯丝置于300℃烘箱中烘烤12h，观察灯丝表面是否开裂。
高温热失重：取5g左右的2mm厚样品，精确称重，将样品置于300℃烘箱中烘烤12h，冷却后称重，计算质量损失率。
测试数据见表1：
表1：性能指标表
触变指数 邵氏硬度 高温开裂 高温热失重
实施例1 2.5 40A 无开裂 1.80％
实施例2 2.8 46A 无开裂 1.50％
实施例3 2.6 60A 无开裂 1.36％
实施例4 3.1 30A 无开裂 1.63％
实施例5 2.4 55A 无开裂 0.90％
实施例6 2.9 48A 无开裂 1.06％
对比实施例1 2.8 35A 无开裂 4.20％
对比实施例2 1.9 55A 开裂 1.10％
对比实施例3 2.6 48A 开裂 3.00％
比较实施例6和对比实施例1，可知，在体系中引入羟基清除剂，可以有效减少高温下热失重，说明减少了高温下产生的挥发物。
比较实施例6和对比实施例2，可知，使用端部含活性氢的含氢硅油，可以降低封装胶硬度，提升封装胶在高温下耐开裂的性能。
比较实施例3和对比实施例5，可知，羟基清除剂量太少、反应不充分，对于高温下热失重的改善情况会削弱。同时树脂量太多会导致交联点太多，不利于高温下耐开裂。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，不能以此来限定本发明的保护范围。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求的保护的范围。

Claims (10)

1.一种耐高温LED灯丝封装胶，其特征在于：包括A组分和B组分；所述A组分由以下成分组成：97.5-99重量份乙烯基硅油、1-2.5重量份催化剂；所述B组分由以下成分组成：50-88.2重量份乙烯基硅油、5-40重量份乙烯基硅树脂、2-5.5重量份含氢硅油、3.5-7重量份触变剂、0.5-1.5重量份羟基清除剂、0.01-0.02重量份抑制剂、0.8-1.5重量份增粘剂；使用时，将A组分和B组分按质量比1:10混合，即得耐高温LED灯丝封装胶。
2.根据权利要求1所述耐高温LED灯丝封装胶，其特征在于：所述催化剂为甲基乙烯基硅氧烷配位的铂络合物，铂含量约为3000ppm或5000ppm。
3.根据权利要求1所述耐高温LED灯丝封装胶，其特征在于：所述增粘剂选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷等。
4.根据权利要求1所述耐高温LED灯丝封装胶，其特征在于：所述抑制剂由1-乙炔基环己醇、3-甲基-1-丁炔-3-醇，3-辛基-1-丁炔-3-醇中的一种或几种按任意配比混合组成。
5.根据权利要求1所述耐高温LED灯丝封装胶，其特征在于：所述羟基清除剂由六甲基二硅氮烷，八甲基环四硅氮烷，三甲基三苯基环三硅氮烷，六甲基环三硅氮烷中的一种或几种按任意配比混合组成。
6.根据权利要求1所述耐高温LED灯丝封装胶，其特征在于：所述乙烯基硅油为乙烯基封端的线性聚二甲基硅氧烷，乙烯基质量百分数为0.14％-0.5％，粘度约为350cs-10000cs，挥发份小于0.5％。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温LED灯丝封装胶，其特征在于，所用乙烯基硅树脂为乙烯基MQ硅树脂，乙烯基质量百分数为0.5％-1.3％，粘度约为1500cs-9000cs，挥发份小于0.5％。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温LED灯丝封装胶，其特征在于，所用含氢硅油为分子链中和端部都含活性氢的线性甲基含氢硅油，粘度约为40cs-100cs，活性氢质量百分数为0.30％-0.80％。
9.根据权利要求1所述的一种耐高温LED灯丝封装胶，其特征在于，所述的触变剂为表面改性的气相二氧化硅，比表面积大于200m2/g；优选地，所述触变剂为D4改性的气相二氧化硅、HMDS改性的气相二氧化硅或者二甲基二氯硅烷改性的气相二氧化硅。
10.一种权利要求1所述的耐高温LED灯丝封装胶的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)制备A组分：将97.5-99重量份的乙烯基硅油、1-2.5重量份的铂催化剂真空脱泡混合均匀，制得A组份备用。
(2)制备B组分：将50-88.2重量份的乙烯基硅油，5-40重量份的乙烯基硅树脂，0.5-1.5重量份的羟基清除剂混合均匀，氮气氛围下120℃-150℃反应3-5小时。冷却后加入2-5.5重量份的含氢硅油，0.01-0.02重量份抑制剂，0.8-1.5重量份增粘剂混合均匀，加入3.5-7重量份的触变剂混合均匀。将物料由三辊机研磨至细度小于5微米，制得B组份备用。
(3)使用时，将A组分和B组分按质量比1:10混合，即得耐高温LED灯丝封装胶。
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