CN107142075A - 一种量子点用uv固化环氧改性有机硅组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，其特征在于，其由各组份按如下重量份数混合制得：环氧改性甲基苯基硅树脂：20～100份；环氧改性甲基苯基硅油：10～50份；脂环族环氧树脂：0.1～80份；稀释剂：0.01～20份；光引发剂：0.05～5份；甲基苯基羟基硅油：1～30份。本发明的有益效果是：UV固化后胶体粘接强度高，热稳定性优异，隔水隔氧率强，能有效保证量子点的稳定性。同时适用于量子点薄膜的制备及量子点LED的制备。

Description

一种量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物
技术领域
本发明涉及密封材料领域，具体涉及一种量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物。
背景技术
将量子点显示材料和LED相结合，可以提高显示器的色域，获得更优的显示效果。这项新技术已经开始应用于液晶电视、平板电脑和手机等产品中。目前实行该技术通常有两种方案：1.在LCD和背光模组之间加入一层量子点薄膜；2.用量子点显示材料代替传统的荧光粉与LED封装胶混合直接封装于LED芯片上；这两个方案均通过量子点材料的光转换性能将蓝光LED的一部分蓝光转化为红光和绿光。与传统的LED所发出的白光相比，可以得到更多更纯的红色光和绿色光，因而显示更加明亮，色彩更丰富，能将显示器的色域从70％NTSC提高到110％NTSC。
但是量子点进行大规模应用仍存在一个重要的瓶颈，就是其寿命问题。量子点材料热稳定性差，高温环境下很容易受环境中的水汽和氧气影响导致配体脱落而发生性能衰减，因此必须对量子点材料做密封保护，尽量隔绝水汽和氧气以延长量子点材料的寿命。
量子点密封胶的组成是将量子点材料与密封胶混合，其中密封胶作为量子点材料的载体，直接包裹和接触量子点，其隔水隔氧性能对于量子点材料的发光性能和寿命至关重要。另外，由于部分显示屏使用环境恶劣，密封胶热稳定性及紫外稳定性要求也非常高。目前关于量子点密封胶鲜有专门的报导，一般密封胶也难以同时满足量子点对粘结强度、隔水隔氧性能、热稳定性能的需要。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，解决现有UV固化密封胶粘结强度弱，隔水隔氧性能差，热稳定性差的问题。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，其由各组份按如下重量份数混合制得：
所述环氧改性甲基苯基硅树脂的通式为：(R1 3SiO0.5)a(R1 2SiO)b(R1SiO1.5)c，式中，R1为甲基，苯基和γ-缩水甘油醚氧丙基或β-3，4-环氧环己基乙基，a，b，c为大于0的整数。
所述环氧改性甲基苯基硅油结构式为：
式中：x为1-200的整数，y为1-200的整数，0.3＜x/(x+y+2)＜0.6；
R为:
所述脂环族环氧树脂为3，4-环氧环己基甲基3，4-环氧环己基甲酸酯、3，4-环氧环己基甲基丙烯酸酯、3，4-环氧环己烷羧酸甲酯、双(2，3-环氧基环戊基)醚、2，3-环氧基环戊基环戊基醚、二环戊二烯二环氧化合物、1，2-环氧-4-乙烯基环己烷和双(7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯中的一种或多种。
所述稀释剂为1，4-丁二醇二缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、N，N，N’，N’-四环氧丙基-4，4’-二氨基二苯甲烷、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和1，3，5-三缩水甘油-S-三嗪三酮中的一种或多种。
所述光引发剂为阳离子光引发剂。
优选如下结构式中的一种或多种：
所述甲基苯基羟基硅油通式为(HOMe2SiO0.5)2(Ph2SiO)x(Me2SiO)y，式中，x为1-100的整数，y为1-100的整数，0.3＜x/(x+y+2)＜0.6。
所述环氧改性甲基苯基硅树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)在有机溶剂中酸或碱性催化剂的作用下，在20℃～100℃温度条件下，对硅氧烷单体混合物进行水解反应0.5～10h；所述酸或碱催化剂的用量为硅氧烷单体总量的0.01～5wt％；有机溶剂的用量为硅氧烷单体总质量的0.4～4倍；水解所用的水量为硅氧烷单体总量的3～50wt％；
(2)向步骤(1)反应完毕后的混合物中，加入六甲基二硅氧烷封端剂，在50℃～180℃条件下，进行缩合反应0.5～10h；六甲基二硅氧烷封端剂为硅氧烷单体总量的2～20mol％
(3)将步骤(2)反应完毕后的混合液水洗至中性，并在50～180℃，真空度大于0.06MPa条件下，脱除有机层中的溶剂及低沸物，脱除0.5～6h后得到环氧改性甲基苯基硅树脂。
所述硅氧烷单体为：二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷中的多种；其中，苯基单体摩尔含量为20％～70％，环氧基单体摩尔含量为1％～20％。
所述酸性催化剂为盐酸、硫酸、磷酸、三氟甲磺酸中的一种或多种；所述碱性催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、三乙胺、乙醇钠、乙醇钾、四甲基氢氧化铵中的一种或多种；所述溶剂为苯、甲苯、二甲苯中的一种或多种。
本发明的有益效果是：UV固化后胶体粘接强度高，热稳定性优异，隔水隔氧率强，能有效保证量子点的稳定性。同时适用于量子点薄膜的制备及量子点LED的制备。
具体实施方式
实施例1：一种量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，其由各组份按如下重量份数混合制得：
所述环氧改性甲基苯基硅树脂的通式为：(R1 3SiO0.5)a(R1 2SiO)b(R1SiO1.5)c，式中，R1为甲基，苯基和γ-缩水甘油醚氧丙基或β-3，4-环氧环己基乙基，a，b，c为大于0的整数。
所述环氧改性甲基苯基硅油结构式为：
式中：x为1-200的整数，y为1-200的整数，0.3＜x/(x+y+2)＜0.6；
R为：
所述脂环族环氧树脂为3，4-环氧环己基甲基3，4-环氧环己基甲酸酯、3，4-环氧环己基甲基丙烯酸酯、3，4-环氧环己烷羧酸甲酯、双(2，3-环氧基环戊基)醚、2，3-环氧基环戊基环戊基醚、二环戊二烯二环氧化合物、1，2-环氧-4-乙烯基环己烷和双(7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯中的一种或多种。
所述稀释剂为1，4-丁二醇二缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、N，N，N’，N’-四环氧丙基-4，4’-二氨基二苯甲烷、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和1，3，5-三缩水甘油-S-三嗪三酮中的一种或多种。
所述光引发剂为阳离子光引发剂。
优选如下结构式中的一种或多种：
所述甲基苯基羟基硅油通式为(HOMe2SiO0.5)2(Ph2SiO)x(Me2SiO)y，式中，x为1-100的整数，y为1-100的整数，0.3＜x/(x+y+2)＜0.6。
所述环氧改性甲基苯基硅树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)在有机溶剂中酸或碱性催化剂的作用下，在20℃～100℃温度条件下，对硅氧烷单体混合物进行水解反应0.5～10h；所述酸或碱催化剂的用量为硅氧烷单体总量的0.01～5wt％；有机溶剂的用量为硅氧烷单体总质量的0.4～4倍；水解所用的水量为硅氧烷单体总量的3～50wt％；
(2)向步骤(1)反应完毕后的混合物中，加入六甲基二硅氧烷封端剂，在50℃～180℃条件下，进行缩合反应0.5～10h；六甲基二硅氧烷封端剂为硅氧烷单体总量的2～20mol％
(3)将步骤(2)反应完毕后的混合液水洗至中性，并在50～180℃，真空度大于0.06MPa条件下，脱除有机层中的溶剂及低沸物，脱除0.5～6h后得到环氧改性甲基苯基硅树脂。
所述硅氧烷单体为：二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷中的多种；其中，苯基单体摩尔含量为20％～70％，环氧基单体摩尔含量为1％～20％。
所述酸性催化剂为盐酸、硫酸、磷酸、三氟甲磺酸中的一种或多种；所述碱性催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、三乙胺、乙醇钠、乙醇钾、四甲基氢氧化铵中的一种或多种；所述溶剂为苯、甲苯、二甲苯中的一种或多种。
实施例2：本实施例提供一种量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，其组份与实施例1基本相同，其不同之处在于：一种量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，所得环氧改性有机硅组合物黏度为2000mPaS，折射率为1.52，其由各组份按如下重量份数混合制得：
所述环氧改性甲基苯基硅油黏度为5000mPaS，折射率为1.52，其R为：
所述脂环族环氧树脂为3，4-环氧环己基甲基3，4-环氧环己基甲酸酯。
所述稀释剂为1，4-丁二醇二缩水甘油醚。
所述光引发剂为：
所述甲基苯基羟基硅油黏度为2000mPaS，折射率为1.532。
所述环氧改性甲基苯基硅树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)以甲基烷氧基硅烷、苯基烷氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基烷氧基硅烷为基础反应单体，并加入有机溶剂和水，在酸性催化剂的作用下进行水解反应；
上述甲基烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷，其用量为65.0g(0.477mol)，及二甲基二甲氧基硅烷，其用量为32.2g(0.268mol)。上述苯基烷氧基硅烷为苯基三甲氧基硅烷，其用量为182.3g(0.919mol)，及二苯基二甲氧基硅烷，其用量为53.6g(0.219mol)。上述γ-缩水甘油醚氧丙基三烷氧基硅烷为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，其用量为25.1g(0.106mol)。上述有机溶剂为甲苯，其加入量为250g，酸为0.5mol/L的稀盐酸，其加入量为25g，水用量为62.7g，于53℃下水解3h。
(2)加入六甲基二硅氧烷进行缩合封端反应；
上述六甲基二硅氧烷，其用量为48.0g(0.296mol)，于95℃缩合5h。
(3)用去离子水水洗4次，于真空度为0.096mPa下，120℃除低沸2h，得到环氧改性甲基苯基硅树脂268g，黏度为19600mPaS，折射率为1.501。
实施例3：本实施例提供一种量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，其组份与实施例1、2基本相同，其不同之处在于：一种量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，黏度为5000mPaS，折射率为1.54，由各组份按如下重量份数混合制得：
所述环氧改性甲基苯基硅油黏度为3000mPaS，折射率为1.542，其R为：
所述脂环族环氧树脂为3，4-环氧环己烷羧酸甲酯
所述稀释剂为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚。
所述光引发剂为
所述甲基苯基羟基硅油黏度为8000mPaS，折射率为1.54。
所述环氧改性甲基苯基硅树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)以甲基烷氧基硅烷、苯基烷氧基硅烷和β-(3，4-环氧环己基)乙基烷氧基硅烷为基础反应单体，并加入有机溶剂和水，在碱性催化剂的作用下进行水解反应；
上述甲基烷氧基硅烷为甲基三乙氧基硅烷，其用量为20.0g(0.112mol)，及二甲基二乙氧基硅烷，其用量为36.8g(0.249mol)。上述苯基烷氧基硅烷为苯基三甲氧基硅烷，其用量为216.2g(1.090mol)，及二苯基二甲氧基硅烷，其用量为73.2g(0.300mol)。上述β-(3，4-环氧环己基)乙基烷氧基硅烷为β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷，其用量为29.1g(0.118mol)。上述有机溶剂为二甲苯，其加入量为800g，碱为0.2mol/L的氢氧化钾溶液，其加入量为3.6g，水用量为82g，于75℃下水解7h。
(2)加入六甲基二硅氧烷进行缩合封端反应；
上述六甲基二硅氧烷，其用量为51.9g(0.391mol)，于120℃缩合5h。
(3)用去离子水水洗5次，于真空度为0.096mPa下，150℃除低沸5.5h，得到环氧改性甲基苯基硅树脂233g，黏度为120000mPaS，折射率为1.542。
实施例4：本实施例提供一种量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，其组份与实施例1、2、3基本相同，其不同之处在于：一种量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，黏度为5000mPaS，折射率为1.54，由各组份按如下重量份数混合制得：
所述环氧改性甲基苯基硅油黏度为1000mPaS，折射率为1.54，其R为：
。
所述脂环族环氧树脂1，2-环氧-4-乙烯基环己烷。
所述稀释剂为乙二醇二缩水甘油醚。
所述光引发剂为
所述甲基苯基羟基硅油黏度为4000mPaS，折射率为1.542。
所述环氧改性甲基苯基硅树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)以甲基烷氧基硅烷、苯基烷氧基硅烷和β-(3，4-环氧环己基)乙基烷氧基硅烷为基础反应单体，并加入有机溶剂和水，在酸性催化剂的作用下进行水解反应；
上述甲基烷氧基硅烷为二甲基二乙氧基硅烷，其用量为35.6g(0.241mol)，及甲基苯基二甲氧基硅烷，其用量为83.6g(0.459mol)。上述苯基烷氧基硅烷为苯基三甲氧基硅烷，其用量为242.4g(1.222mol)，及二苯基二甲氧基硅烷，其用量为67.8g(0.277mol)。上述β-(3，4-环氧环己基)乙基烷氧基硅烷为β-(3，4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷，其用量为26.2g(0.091mol)。上述有机溶剂为甲苯，其加入量为350g，酸为0.1mol/L的稀硫酸，其加入量为5.8g，水用量为106.8g，于70℃下水解4h。
(2)加入六甲基二硅氧烷进行缩合封端反应；
上述六甲基二硅氧烷，其用量为30.88g(0.191mol)，于100℃缩合4h。
(3)用去离子水水洗5次，于真空度为0.096mPa下，150℃除低沸3h，得到环氧改性甲基苯基硅树脂306g，黏度为51600mPaS，折射率为1.54。
以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例，并非用以局限本发明的专利范围，故凡运用本发明说明书内容所作的方法步骤及组分的等效变化，均包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，其特征在于，其由各组份按如下重量份数混合制得：
2.根据权利要求1所述的量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，其特征在于，所述环氧改性甲基苯基硅树脂的通式为：(R1 3SiO0.5)a(R1 2SiO)b(R1SiO1.5)c，式中，R1为甲基，苯基和γ-缩水甘油醚氧丙基或β-3，4-环氧环己基乙基，a，b，c为大于0的整数。
3.根据权利要求1所述的量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，其特征在于，所述环氧改性甲基苯基硅油结构式为：
式中：x为1-200的整数，y为1-200的整数，0.3＜x/(x+y+2)＜0.6R为：
4.根据权利要求1所述的量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，其特征在于，所述脂环族环氧树脂为3，4-环氧环己基甲基3，4-环氧环己基甲酸酯、3，4-环氧环己基甲基丙烯酸酯、3，4-环氧环己烷羧酸甲酯、双(2，3-环氧基环戊基)醚、2，3-环氧基环戊基环戊基醚、二环戊二烯二环氧化合物、1，2-环氧-4-乙烯基环己烷和双(7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，其特征在于，所述稀释剂为1，4-丁二醇二缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、N，N，N’，N’-四环氧丙基-4，4’-二氨基二苯甲烷、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和1，3，5-三缩水甘油-S-三嗪三酮中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，其特征在于，所述光引发剂为阳离子光引发剂。
7.根据权利要求1所述的量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，其特征在于，所述甲基苯基羟基硅油通式为(HOMe2SiO0.5)2(Ph2SiO)x(Me2SiO)y，式中，x为1-100的整数，y为1-100的整数，0.3＜x/(x+y+2)＜0.6。
8.根据权利要求1所述的量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，其特征在于，所述环氧改性甲基苯基硅树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)在有机溶剂中酸或碱性催化剂的作用下，在20℃～100℃温度条件下，对硅氧烷单体混合物进行水解反应0.5～10h；所述酸或碱催化剂的用量为硅氧烷单体总量的0.01～5wt％；有机溶剂的用量为硅氧烷单体总质量的0.4～4倍；水解所用的水量为硅氧烷单体总量的3～50wt％；
(2)向步骤(1)反应完毕后的混合物中，加入六甲基二硅氧烷封端剂，在50℃～180℃条件下，进行缩合反应0.5～10h；六甲基二硅氧烷封端剂为硅氧烷单体总量的2～20mol％
(3)将步骤(2)反应完毕后的混合液水洗至中性，并在50～180℃，真空度大于0.06MPa条件下，脱除有机层中的溶剂及低沸物，脱除0.5～6h后得到环氧改性甲基苯基硅树脂。
9.根据权利要求8所述的量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，其特征在于，所述硅氧烷单体为：二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷中的多种；其中，苯基单体摩尔含量为20％～70％，环氧基单体摩尔含量为1％～20％。
10.根据权利要求8所述的量子点用UV固化环氧改性有机硅组合物，其特征在于，所述酸性催化剂为盐酸、硫酸、磷酸、三氟甲磺酸中的一种或多种；所述碱性催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、三乙胺、乙醇钠、乙醇钾、四甲基氢氧化铵中的一种或多种；所述溶剂为苯、甲苯、二甲苯中的一种或多种。
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