CN106832958A - 光固化加成型有机聚硅氧烷组合物及其在led元件封装上的应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光固化加成型聚硅氧烷组合物，包括如下含重量份数计的组分：含烯基网状或链状聚硅氧烷 80~90份；含硅氢键的聚硅氧烷 8~19.5份；UV光引发催化剂 2~60 ppm份；光引发助剂 0.5~2份；阻聚剂 2~50ppm份。本发明采用了室温光固化的方式对硅氧烷材料进行固化. 与现有技术相比，本发明不需要进行长时间高温加热，消除了传统材料制备方式里加热时间长，总反应时间长的缺陷，并且可适用于低温不耐热的基材，从而节省了反应时间和提高了反应速率，降低了对不耐热基材的伤害。

Description

光固化加成型有机聚硅氧烷组合物及其在LED元件封装上的 应用

技术领域

本发明属于有机硅高分子材料技术领域，更具体地，涉及一种光固化加成型聚硅氧烷组合物及其在LED元件封装上的应用。

背景技术

随着近年来LED技术的快速发展，LED已经被誉为继白炽灯，荧光灯，高强度气体放电灯之后的第四代光源. 目前LED的传统封装材料大多数采用环氧树脂或者有机硅材料.其中环氧树脂制成的分装材料具有易黄变，耐热性差等问题。 而采用有机硅材料制作的封装材料具有出色的耐热和耐紫外老化等性能，已经被广泛认同为LED封装胶的最佳材料.目前为止，LED有机硅封装胶在点胶完成后都是要经过数小时150℃以上的高温固化，长时间的高温固化对LED电子元件及其基材都会产生不良影响。而且长时间的高温固化也严重影响到LED封装厂的生产效率及耗能成本。

发明内容

为了克服现有技术中制备材料耗时时间长，反应温度较高等缺陷，本发明提供光固化加成型聚硅氧烷组合物，主要包含含烯基网状或链状或链状聚硅氧烷，含氢基网状或链状或链状聚硅氧烷，与UV光引发催化剂及功能材料在室温下通过光照射完成固化成型.该光照成型的聚硅氧烷材料特别适用于LED元件封装材料。

本发明的技术目的通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种光固化加成型聚硅氧烷组合物，包括如下含重量份数计的组分：

含烯基网状或链状聚硅氧烷 80~90份

含硅氢键的聚硅氧烷 8~19.5份

UV光引发催化剂 2~60 ppm份

光引发助剂 0.5~2份

阻聚剂 2~50ppm份。

其中，本发明中含烯基网状或链状聚硅氧烷和含硅氢键的聚硅氧烷的制备可以参见中国专利201310331292.2。

优选地，所述的含烯基网状或链状聚硅氧烷的结构式如式（1）所示：

R¹ _mR² _nSiO_{（4-m-n）/2} (1)

式（1）中，R¹为彼此独立的为不具有取代基或者具有单取代基的单价脂肪烃基、脂环烃基、羟基、烷氧基或苯；.

式（1）中，R²为含有一个不饱和双键的单价烃基；

式（1）中，0<m<2，0<n<2，且0<m+n≤2。

优选地，R²为乙烯基或烯丙基，式（1）中含有两个或两个以上相同或不相同的R²基团。

优选地，碳碳双键和Si-H键的物质量之比为1:1。

优选地，所述含硅氢键的聚硅氧烷的结构式如式（2）所示：

R³ _aH_bSiO_{（4-a-b）/2} (2)

R³ 彼此独立的为不具有取代基或者具有取代基的单价脂肪烃基、脂环烃基、羟基、烷氧基或苯基，但不包括烯烃基，其中：a为0<n<2，b为0<n<2，且0<a+b≤2。

优选地，所述UV光引发催化剂为 铂系铱系或者钯系催化剂中的一种或者多种。包括并不限于：乙酰丙酮铂，乙酰丙酮铱，(1,5-环辛二烯)氯化铂，1,1-环丁烷二羧酸二氨铂，三苯基膦氯化铂，二(三叔丁基膦)钯，1,2-双二苯基膦乙烷氯化钯中的一种或几种混合。

优选地，所述光引发助剂为蒽系或者萘系光敏剂，包括但不限于：蒽，邻氧萘酮，二苯甲酮等一种或多种。

本发明通过在体系中添加光引发助剂，能够促进光固化的效果，同时，通过调控该光引发助剂的用量，实现了最优的光固化效果。

同时，在本发明体系中我们发现，在缺失了光引发助剂后，不仅对光固化效率产生了影响，同时对光固化后的性能，例如耐湿性能产生了较大的影响。

本发明同时保护所述的光固化加成型有机聚硅氧烷组合物在LED元件封装上的应用。

优选地，LED元件封装上使用的光源为250~760nm中的一种或多种。

优选地，所述光源为高压汞灯、UV-LED灯、金属卤化灯或氙气灯中的一种或多种。

此外，本发明组合物中可以根据不同的需要，例如，可将粘结促进剂加入到本发明的组合物中以增强其粘结性能。这种粘结促进剂在结构上通常含有烷氧基、环氧烷基或者3-甲基丙烯酰氧基丙基的有机硅化合物。该烷氧基包括但不限于：甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基和甲氧基乙氧基或类似烷氧基团，最优选甲氧基。环氧烷基包括但不限于：3-环氧丙氧基丙基、4-环氧丙氧基丁基、2-(3,4-环氧基环己基)乙基、3-(3,4-环氧基环己基)丙基、4-环氧基丁基或类似环氧烷基。以下是上述有机硅化合物的实例：3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或类似硅烷化合物。

所述阻聚剂为加成型硅橡胶中常用阻聚剂，优选炔醇类阻聚剂。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

本发明采用了室温光固化的方式对硅氧烷材料进行固化. 与现有技术相比，本发明不需要进行长时间高温加热，消除了传统材料制备方式里加热时间长，总反应时间长的缺陷，并且可适用于低温不耐热的基材，从而节省了反应时间和提高了反应速率，降低了对不耐热基材的伤害。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制。

除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

实施例1：

一种本发明所述的光固加成型有机聚硅氧烷材料，制备方法如下：

在带有温度计及搅拌装置的烧瓶中加入80份乙烯基苯基硅树脂{Me₂(CH₂=CH-)SiO_1/2}_0.13{(CH₂=CH-)MeSiO_2/2}_0.02(Ph₂SiO_2/2)_0.17(Me₂SiO_2/2)_0.1(PhSiO_3/2)_0.58，19份氢基苯基硅树脂(HMe₂SiO_1/2)_0.63(Ph₂SiO_2/2)_0.05(Me₂SiO_2/2)_0.04(PhSiO_3/2)_0.28，其中碳碳双键和Si-H键的物质量之比=1:1，1.2份邻氧萘酮，2份3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，4ppm 1-乙炔环己醇，加入折算成金属元素质量为6ppm 的UV光引发催化剂乙酰丙酮铂，将上述混合物室温搅拌均匀后再真空脱泡，所得产品折射率为1.53。

实施例2：

一种本发明所述的光固加成型有机聚硅氧烷材料，制备方法如下：

在带有温度计及搅拌装置的烧瓶中加入60份乙烯基甲基硅树脂{Me₂(CH₂=CH-)SiO_1/2}_0.12(Me₃SiO_1/2)_0.33(SiO_4/2)_0.55，20份乙烯基甲基硅油{Me₂(CH₂=CH-)SiO_1/2}_0.05(Me₂SiO_2/2)_0.95，12份氢基甲基硅油(HMe₂SiO_1/2)_0.075(HMeSiO_2/2)_0.6 (Me₂SiO_2/2)_0.325，其中碳碳双键和Si-H键的物质量之比=1:1，1份邻氧萘酮，2份3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，4ppm 1-乙炔环己醇，加入折算成金属元素质量为5ppm的UV光引发催化剂乙酰丙酮铂，将上述混合物室温搅拌均匀后再真空脱泡，所得产品折射率为1.41。

比较例1a：

一种本发明所述的光固加成型有机聚硅氧烷材料，制备方法如下：

在带有温度计及搅拌装置的烧瓶中加入80份乙烯基苯基树脂{Me₂(CH₂=CH-)SiO_1/2}_0.13{(CH₂=CH-)MeSiO_2/2}_0.02(Ph₂SiO_2/2)_0.17(Me₂SiO_2/2)_0.1(PhSiO_3/2)_0.58，19份氢基苯基硅树脂(HMe₂SiO_1/2)_0.63(Ph₂SiO_2/2)_0.05(Me₂SiO_2/2)_0.04(PhSiO_3/2)_0.28，其中碳碳双键和Si-H键的物质量之比=1:1，2份3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，4ppm 1-乙炔环己醇，加入折算成金属元素质量为5ppm的UV光引发催化剂乙酰丙酮铂，将上述混合物室温搅拌均匀后再真空脱泡，所得产品折射率为1.53。

比较例1b：

一种本发明所述的光固加成型有机聚硅氧烷材料，制备方法如下：

在带有温度计及搅拌装置的烧瓶中加入80份乙烯基苯基树脂{Me₂(CH₂=CH-)SiO_1/2}_0.13{(CH₂=CH-)MeSiO_2/2}_0.02(Ph₂SiO_2/2)_0.17(Me₂SiO_2/2)_0.1(PhSiO_3/2)_0.58，19份氢基苯基硅树脂(HMe₂SiO_1/2)_0.63(Ph₂SiO_2/2)_0.05(Me₂SiO_2/2)_0.04(PhSiO_3/2)_0.28，其中碳碳双键和Si-H键的物质量之比=1:1，2份3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，150ppm 1-乙炔环己醇，加入折算成金属元素质量为10ppm的karstedt催化剂，将上述混合物室温搅拌均匀后再真空脱泡，所得产品折射率为1.53。

比较例2a：

一种本发明所述的光固加成型有机聚硅氧烷材料，制备方法如下：

在带有温度计及搅拌装置的烧瓶中加入60份乙烯基甲基硅树脂{Me₂(CH₂=CH-)SiO_1/2}_0.12(Me₃SiO_1/2)_0.33(SiO_4/2)_0.55，20份乙烯基甲基硅油{Me₂(CH₂=CH-)SiO_1/2}_0.05(Me₂SiO_2/2)_0.95，12份氢基甲基硅油(HMe₂SiO_1/2)_0.075(HMeSiO_2/2)_0.6 (Me₂SiO_2/2)_0.325，其中碳碳双键和Si-H键的物质量之比=1:1，2份3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，4ppm 1-乙炔环己醇，加入折算成金属元素质量为5ppm的UV光引发催化剂乙酰丙酮铂，将上述混合物室温搅拌均匀后再真空脱泡，所得产品折射率为1.41。

比较例2b：

一种本发明所述的光固加成型有机聚硅氧烷材料，制备方法如下：

在带有温度计及搅拌装置的烧瓶中加入60份乙烯基甲基硅树脂{Me₂(CH₂=CH-)SiO_1/2}_0.12(Me₃SiO_1/2)_0.33(SiO_4/2)_0.55，20份乙烯基甲基硅油{Me₂(CH₂=CH-)SiO_1/2}_0.05(Me₂SiO_2/2)_0.95，12份氢基甲基硅油(HMe₂SiO_1/2)_0.075(HMeSiO_2/2)_0.6 (Me₂SiO_2/2)_0.325，其中碳碳双键和Si-H键的物质量之比=1:1，2份3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，150ppm 1-乙炔环己醇，加入折算成金属元素质量为6ppm的karstedt催化剂，将上述混合物室温搅拌均匀后再真空脱泡，所得产品折射率为1.41。

采用现有的常规技术手段，对上述实施例1、2，及其对比例1a、1b、2a、2b所得到的产品点在市场通用的LED支架上进行固化，然后对固化件的性能进行了系统评价，其结果如下表所示:

固化方式

固化条件

折射率

透光率

耐冷热冲击

耐湿性

耐紫外测试

实施例1

5min

1.53

>90%

无剥落

优秀

优秀

比较例 1a

15min

1.53

>90%

无剥落

差

优秀

比较例 1b

加热

80℃*1小时+150℃*3小时

1.53

>90%

无剥落

优秀

优秀

实施例 2

5min

1.41

>90%

无剥落

优秀

优秀

比较例 2a

15min

1.41

>90%

无剥落

差

优秀

比较例 2b

加热

80℃*1小时+150℃*3小时

1.41

>90%

无剥落

优秀

优秀

从比较例1a和比较例2a中可以看出，光引发助剂的缺失，不仅对光固化时间产生较大的影响，同时在进行光固化过程后，对产品的性能（耐湿性能）产生了较大的影响。

由以上数据可知，本发明采用的光固化方式制备的聚硅氧烷组合物，能够满足对传统封装胶的要求. 本发明采用的光固化方式，具有整体耗能明显降低，固化速度快，生产效率大大提高，具有良好的应用前景。

以上所述仅为本发明的优选实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光固化加成型聚硅氧烷组合物，其特征在于，包括如下含重量份数计的组分：

含烯基网状或链状聚硅氧烷 80~90份

含硅氢键的聚硅氧烷 8~19.5份

UV光引发催化剂 2~60 ppm份

光引发助剂 0.5~2份

阻聚剂 2~50ppm份。

2.根据权利要求1所述的可UV光固化的加成型聚硅氧烷的组合物，其特征在于，所述的含烯基网状或链状聚硅氧烷的结构式如式（1）所示：

R¹ _mR² _nSiO_{（4-m-n）/2} (1)

式（1）中，R¹为彼此独立的为不具有取代基或者具有单取代基的单价脂肪烃基、脂环烃基、羟基、烷氧基或苯；.

式（1）中，R²为含有一个不饱和双键的单价烃基；

式（1）中，0<m<2，0<n<2，且0<m+n≤2。

3.根据权利要求2所述的可UV光固化的加成型聚硅氧烷的组合物，其特征在于，R²为乙烯基或烯丙基，式（1）中含有两个或两个以上相同或不相同的R²基团。

4.根据权利要求1所述的可UV光固化的加成型聚硅氧烷的组合物，其特征在于，所述含硅氢键的聚硅氧烷的结构式如式（2）所示：

R³ _aH_bSiO_{（4-a-b）/2} (2)

R³ 彼此独立的为不具有取代基或者具有取代基的单价脂肪烃基、脂环烃基、羟基、烷氧基或苯基，但不包括烯烃基，其中：a为0<n<2，b为0<n<2，且0<a+b≤2。

5.根据权利要求1所述的可UV光固化的加成型聚硅氧烷的组合物，其特征在于，所述催化剂为 铂系铱系或者钯系催化剂中的一种或者多种；所述光引发助剂为蒽系或者萘系光敏剂为蒽，邻氧萘酮，二苯甲酮等一种或多种。

6.根据权利要求3所述的可UV光固化的加成型聚硅氧烷的组合物，其特征在于，碳碳双键和Si-H键的物质量之比为1:1。

7. 根据权利要求1所述的光固加成型有机聚硅氧烷的组合物，其特征在于，还包括粘结促进剂 1~5份。

8.一种根据权利要求1至7任一所述的光固化加成型有机聚硅氧烷组合物在LED元件封装上的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，LED元件封装上使用的光源为250~760nm中的一种或多种。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述光源为高压汞灯、UV-LED灯、金属卤化灯或氙气灯中的一种或多种。