CN107779150B - 一种led显示屏用环氧灌封胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种LED显示屏用环氧灌封胶，其特征在于由下述重量配比组分组成：双酚A型环氧树脂20‑80份，脂环族环氧树脂20‑80份，二聚酸1‑30份，填充剂100‑200份，硅酸盐1‑10份，有机酸酐20‑150份，促进剂2‑10份。本发明还提供上述LED显示屏用环氧灌封胶的一种制备方法。本发明的LED显示屏用环氧灌封胶除了具有良好的耐冷热冲击性能外，同时还具有良好的气密性，用于LED显示屏封装时，能有效防止水汽渗入到LED灯珠内部，提高LED灯珠及LED显示屏的使用寿命。

Description

一种LED显示屏用环氧灌封胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及封装材料，具体涉及一种LED显示屏用环氧灌封胶及其制备方法。

背景技术

LED显示屏由LED点阵和LED PC面板组成，通过红色、蓝色、白色、绿色LED灯的亮灭来显示文字、图片、动画、视频，内容可以随时更换，各部分组件都是模块化结构的显示器件。LED显示屏亮度高、工作电压低、功耗小、大型化、寿命长、耐冲击、性能稳定，近年来发展迅速。LED显示屏用于户外广告显示时，需要经受高温高湿、昼夜大温差的考验，因而对封装材料的气密性有较高的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种LED显示屏用环氧灌封胶以及这种LED显示屏用环氧灌封胶的制备方法，这种LED显示屏用环氧灌封胶具有良好的耐冷热冲击性能和良好的气密性。采用的技术方案如下：

一种LED显示屏用环氧灌封胶，其特征在于由下述重量配比组分组成：双酚A型环氧树脂20-80份，脂环族环氧树脂20-80份，二聚酸1-30份，填充剂100-200份，硅酸盐1-10份，有机酸酐20-150份，促进剂2-10份。

上述双酚A型环氧树脂的分子主链上有许多醚健，是一种线型聚醚结构，具有柔韧性；异丙基和苯环的存在使其具有一定的刚性，使环氧灌封胶固化后不会太软；羟基的存在，容易形成氢键，从而提高环氧灌封胶与支架的粘接力，提高气密性。优选上述双酚A型环氧树脂是环氧当量为185-208、平均相对分子质量4000-6000的双酚A型环氧树脂。

上述脂环族环氧树脂是含脂环的环氧树脂的总称，脂环的存在能提高固化物的耐候性。优选上述脂环族环氧树脂是二氧化乙烯基环己烯、二甲基代二氧化乙烯基环己烯、3,4环氧基环己烷甲酸-3’,4’-环氧基环己烷甲酯、3,4环氧基6-甲基环己烷甲酸-3’，4’-环氧基6-甲基环己烷甲酯、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯、3,4-环氧环己基甲基甲基丙烯酸酯、1,2-环氧-4-乙烯基环己烷、环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯、四氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯、4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯、4-乙烯基-1-环己烯二环氧化物、双环戊二烯二环氧化物和1,4-环己烷二甲醇双(3,4-环氧环己烷甲酸)酯中的一种或其中多种的组合。

上述二聚酸主要起改善韧性的作用，优选上述二聚酸是二聚脂肪酸。

上述填充剂用于补强、增稠、增容、增硬、降低收缩性，减小环氧灌封胶的线性膨胀系数，增加环氧灌封胶的耐磨、导热性，提高环氧灌封胶的耐水性、耐热性、耐老化性，延长环氧灌封胶的适用期等，同时可以改善施工工艺性和降低成本。填充剂与环氧灌封胶中的大分子可能发生物理结合或化学结合。物理结合系靠次价键力，两者亲和性好，结合力大。化学结合是经过表面处理过的填充剂，表面引起活性基团，可与大分子形成化学键，产生少量交联结构，从而达到增强性能的效果。优选上述填充剂是硅微粉、氧化铝、石英粉、氧化钙、氧化镁、氧化锌和云母粉中的一种或其中多种的组合。

优选上述硅酸盐为片状或棒状形态（即在显微镜下看到硅酸盐呈现片状或者棒状），此片状、棒状形态的硅酸盐形成立体网络。上述片状、棒状形态的硅酸盐形成的立体网络，能够防止填充剂沉降；而且在50℃以下，含环氧基的分子链分散在该立体网络内部，减少与有机酸酐的接触，可增加环氧灌封胶的常温使用时间。优选上述硅酸盐是硅酸铝或硅酸镁。

上述有机酸酐是分子结构里含有酸酐基的固化剂类别的总称。在环氧灌封胶中，有机酸酐与树脂的环氧基进行反应，形成三维网络结构，是体系中不可或缺的一部分。优选上述有机酸酐是甲基四氢苯二甲酸酐、甲基六氢苯二甲酸酐和六氢苯二甲酸酐中的一种或其中多种的组合。

上述促进剂用于加速固化反应，降低固化温度，缩短固化时间，减少固化剂用量。优选上述促进剂是2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚、苄基二甲胺、间苯二酚、间甲酚、2-乙基4-甲基咪唑和三苯基膦中的一种或其中多种的组合。

本发明还提供上述LED显示屏用环氧灌封胶的一种制备方法，其特征在于依次包括下述步骤：

（1）按重量计，配备下述原料：双酚A型环氧树脂20-80份，脂环族环氧树脂20-80份，二聚酸1-30份，填充剂100-200份，硅酸盐1-10份，有机酸酐20-150份，促进剂2-10份；

（2）将步骤（1）配备的双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂和二聚酸加入到清洁干燥的第一反应容器中，然后在搅拌速度为1500-1800转/分钟的条件下将第一反应容器中的物料搅拌至混合均匀；再将步骤（1）配备的填充剂和硅酸盐加入到第一反应容器中，然后在搅拌速度为1200-1500转/分钟的条件下将第一反应容器中的物料搅拌至混合均匀，得到第一胶液；

（3）将步骤（1）配备的有机酸酐加入到第二反应容器中，并将促进剂加入到第二反应容器中，在搅拌速度为1000-1500转/分钟的条件下将第二反应容器中的物料搅拌至混合均匀，再使第二反应容器中的物料冷却至20-30℃，得到第二胶液；

（4）将第一胶液与第二胶液混合，并在搅拌速度为1200-1500转/分钟的条件下搅拌至混合均匀，得到第三胶液；

（5）用真空脱泡机对第三胶液进行脱泡，得到LED显示屏用环氧灌封胶。

优选上述步骤（3）中，将促进剂匀速加入到第二反应容器中，在15-20分钟内加完。

本发明的LED显示屏用环氧灌封胶除了具有良好的耐冷热冲击性能外，同时还具有良好的气密性，用于LED显示屏封装时，能有效防止水汽渗入到LED灯珠内部，提高LED灯珠及LED显示屏的使用寿命。

具体实施方式

实施例1

本实施例中，LED显示屏用环氧灌封胶的制备方法依次包括下述步骤：

（1）按重量计，配备下述原料：双酚A型环氧树脂45克（该双酚A型环氧树脂是环氧当量为200、平均相对分子质量5000），脂环族环氧树脂60克（其中3,4环氧基环己烷甲酸-3’，4’-环氧基环己烷甲酯30 克， 环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯30克），二聚酸12克（均为二聚脂肪酸），填充剂150克（其中硅微粉100克，氧化镁50克），硅酸盐2克（均为硅酸铝，该硅酸铝为片状或棒状形态），有机酸酐70克（均为甲基六氢苯二甲酸酐），促进剂3克（均为2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚）；

（2）将步骤（1）配备的双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂和二聚酸加入到清洁干燥的第一反应容器中，然后在搅拌速度为1600转/分钟的条件下将第一反应容器中的物料搅拌至混合均匀（搅拌时间约30min）；再将步骤（1）配备的填充剂和硅酸盐加入到第一反应容器中，然后在搅拌速度为1400转/分钟的条件下将第一反应容器中的物料搅拌至混合均匀（搅拌时间约30min），得到第一胶液；

（3）将步骤（1）配备的有机酸酐加入到第二反应容器中，并将促进剂加入到第二反应容器中（将促进剂匀速加入到第二反应容器中，在18分钟内加完），在搅拌速度为1200转/分钟的条件下将第二反应容器中的物料搅拌至混合均匀（搅拌时间约30min），再使第二反应容器中的物料冷却至25℃，得到第二胶液；

（4）将第一胶液与第二胶液混合，并在搅拌速度为1400转/分钟的条件下搅拌至混合均匀（搅拌时间约30min），得到第三胶液；

（5）用真空脱泡机对第三胶液进行脱泡（脱泡时间约30min），得到LED显示屏用环氧灌封胶。

制得的LED显示屏用环氧灌封胶的组成为：双酚A型环氧树脂45克，脂环族环氧树脂60克（其中3,4环氧基环己烷甲酸-3’，4’-环氧基环己烷甲酯30 克， 环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯30克），二聚酸12克（均为二聚脂肪酸），填充剂150克（其中硅微粉100克，氧化镁50克），硅酸盐2克（均为硅酸铝，该硅酸铝为片状或棒状形态），有机酸酐70克（均为甲基六氢苯二甲酸酐），促进剂3克（均为2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚）。

脱泡后获得的环氧灌封胶经测试，其粘度为1585mPa.s（30℃）；在30℃下放置4小时后经测试，其粘度为1661mPa.s（30℃）。在50℃下放置3个月，填充剂硅微粉和氧化镁没有沉降分层。

批量生产时按上述比例配备各种原料即可。

实施例2

本实施例中，LED显示屏用环氧灌封胶的制备方法依次包括下述步骤：

（1）按重量计，配备下述原料：双酚A型环氧树脂40克（该双酚A型环氧树脂是环氧当量为185、平均相对分子质量4500），脂环族环氧树脂31克（其中二氧化乙烯基环己烯26克，1,2-环氧-4-乙烯基环己烷5克），二聚酸20克（均为二聚脂肪酸），填充剂150克（其中硅微粉100克，氧化镁50克），硅酸盐3克（均为硅酸镁，该硅酸镁为片状或棒状形态），有机酸酐78克（均为甲基六氢苯二甲酸酐），促进剂3.7克（均为苄基二甲胺）；

（2）将步骤（1）配备的双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂和二聚酸加入到清洁干燥的第一反应容器中，然后在搅拌速度为1800转/分钟的条件下将第一反应容器中的物料搅拌至混合均匀（搅拌时间约30min）；再将步骤（1）配备的填充剂和硅酸盐加入到第一反应容器中，然后在搅拌速度为1200转/分钟的条件下将第一反应容器中的物料搅拌至混合均匀（搅拌时间约30min），得到第一胶液；

（3）将步骤（1）配备的有机酸酐加入到第二反应容器中，并将促进剂加入到第二反应容器中（将促进剂匀速加入到第二反应容器中，在20分钟内加完），在搅拌速度为1500转/分钟的条件下将第二反应容器中的物料搅拌至混合均匀（搅拌时间约30min），再使第二反应容器中的物料冷却至20℃，得到第二胶液；

（4）将第一胶液与第二胶液混合，并在搅拌速度为1200转/分钟的条件下搅拌至混合均匀（搅拌时间约30min），得到第三胶液；

（5）用真空脱泡机对第三胶液进行脱泡（脱泡时间约30min），得到LED显示屏用环氧灌封胶。

制得的LED显示屏用环氧灌封胶的组成为：双酚A型环氧树脂40克，脂环族环氧树脂31克（其中二氧化乙烯基环己烯26克，1,2-环氧-4-乙烯基环己烷5克），二聚酸20克（均为二聚脂肪酸），填充剂150克（其中硅微粉100克，氧化镁50克），硅酸盐3克（均为硅酸镁，该硅酸镁为片状或棒状形态），有机酸酐78克（均为甲基六氢苯二甲酸酐），促进剂3.7克（均为苄基二甲胺）。

脱泡后获得的环氧灌封胶经测试，其粘度为2100mPa.s（30℃）；在30℃下放置4小时后经测试，其粘度为2153 mPa.s（30℃）。在50℃下放置3个月，填充剂硅微粉和氧化镁没有沉降分层。

批量生产时按上述比例配备各种原料即可。

实施例3

本实施例中，LED显示屏用环氧灌封胶的制备方法依次包括下述步骤：

（1）按重量计，配备下述原料：双酚A型环氧树脂48克（该双酚A型环氧树脂是环氧当量为190、平均相对分子质量6000），脂环族环氧树脂38克（其中3,4环氧基6-甲基环己烷甲酸-3’，4’-环氧基6-甲基环己烷甲酯32克，四氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯6克），二聚酸15克（均为二聚脂肪酸），填充剂150克（其中云母粉100克,氧化镁50克），硅酸盐6克（其中硅酸铝和硅酸镁各3克，硅酸铝和硅酸镁均为片状或棒状形态），有机酸酐80克（均为甲基四氢苯二甲酸酐），促进剂4.2克（均为苄基二甲胺）；

（2）将步骤（1）配备的双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂和二聚酸加入到清洁干燥的第一反应容器中，然后在搅拌速度为1500转/分钟的条件下将第一反应容器中的物料搅拌至混合均匀（搅拌时间约30min）；再将步骤（1）配备的填充剂和硅酸盐加入到第一反应容器中，然后在搅拌速度为1500转/分钟的条件下将第一反应容器中的物料搅拌至混合均匀（搅拌时间约30min），得到第一胶液；

（3）将步骤（1）配备的有机酸酐加入到第二反应容器中，并将促进剂加入到第二反应容器中（将促进剂匀速加入到第二反应容器中，在15分钟内加完），在搅拌速度为1000转/分钟的条件下将第二反应容器中的物料搅拌至混合均匀（搅拌时间约30min），再使第二反应容器中的物料冷却至30℃，得到第二胶液；

（4）将第一胶液与第二胶液混合，并在搅拌速度为1500转/分钟的条件下搅拌至混合均匀，得到第三胶液；

（5）用真空脱泡机对第三胶液进行脱泡（脱泡时间约30min），得到LED显示屏用环氧灌封胶。

制得的LED显示屏用环氧灌封胶的组成为：双酚A型环氧树脂48克，脂环族环氧树脂38克（其中3,4环氧基6-甲基环己烷甲酸-3’，4’-环氧基6-甲基环己烷甲酯32克，四氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯6克），二聚酸15克（均为二聚脂肪酸），填充剂150克（其中云母粉100克,氧化镁50克），硅酸盐6克（其中硅酸铝和硅酸镁各3克，硅酸铝和硅酸镁均为片状或棒状形态），有机酸酐80克（均为甲基四氢苯二甲酸酐），促进剂4.2克（均为苄基二甲胺）。

脱泡后获得的环氧灌封胶经测试，其粘度为2094mPa.s（30℃）；在30℃下放置4小时后经测试，其粘度为2257 mPa.s（30℃）。在50℃下放置3个月，填充剂云母粉和氧化镁没有沉降分层。

批量生产时按上述比例配备各种原料即可。

实施例4

本实施例中，LED显示屏用环氧灌封胶的制备方法依次包括下述步骤：

（1）按重量计，配备下述原料：双酚A型环氧树脂42克（该双酚A型环氧树脂是环氧当量为205、平均相对分子质量5500），脂环族环氧树脂35克（其中双环戊二烯二环氧化物30克，1,4-环己烷二甲醇双(3,4-环氧环己烷甲酸)酯5克），二聚酸25克（均为二聚脂肪酸），填充剂165克（均为云母粉），硅酸盐8克（均为硅酸铝，该硅酸铝为片状或棒状形态），有机酸酐88克（均为六氢苯二甲酸酐），促进剂5.1克（均为间甲酚）；

（2）将步骤（1）配备的双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂和二聚酸加入到清洁干燥的第一反应容器中，然后在搅拌速度为1600转/分钟的条件下将第一反应容器中的物料搅拌至混合均匀（搅拌时间约30min）；再将步骤（1）配备的填充剂和硅酸盐加入到第一反应容器中，然后在搅拌速度为1400转/分钟的条件下将第一反应容器中的物料搅拌至混合均匀（搅拌时间约30min），得到第一胶液；

（3）将步骤（1）配备的有机酸酐加入到第二反应容器中，并将促进剂加入到第二反应容器中（将促进剂匀速加入到第二反应容器中，在16分钟内加完），在搅拌速度为1400转/分钟的条件下将第二反应容器中的物料搅拌至混合均匀（搅拌时间约30min），再使第二反应容器中的物料冷却至25℃，得到第二胶液；

（4）将第一胶液与第二胶液混合，并在搅拌速度为1400转/分钟的条件下搅拌至混合均匀（搅拌时间约30min），得到第三胶液；

（5）用真空脱泡机对第三胶液进行脱泡（脱泡时间约30min），得到LED显示屏用环氧灌封胶。

制得的LED显示屏用环氧灌封胶的组成为：双酚A型环氧树脂42克，脂环族环氧树脂35克（其中双环戊二烯二环氧化物30克，1,4-环己烷二甲醇双(3,4-环氧环己烷甲酸)酯5克），二聚酸25克（均为二聚脂肪酸），填充剂165克（均为云母粉），硅酸盐8克（均为硅酸铝，该硅酸铝为片状或棒状形态），有机酸酐88克（均为六氢苯二甲酸酐），促进剂5.1克（均为间甲酚）。

脱泡后获得的环氧灌封胶经测试，其粘度为2208 mPa.s（30℃）；在30℃下放置4小时后经测试，其粘度为2301 mPa.s（30℃）。在50℃下放置3个月，填充剂云母粉没有沉降分层。

批量生产时按上述比例配备各种原料即可。

对上述实施例1-4得到的LED显示屏用环氧灌封胶的性能进行测试，其中：

冷热冲击测试条件：-65℃*10min～150℃*10min冷热冲击300次，评估300次冷热冲击前后LED灯珠的死灯率。

气密性测试条件1：LED灯珠在85%湿度、电流10mA的条件下，进行-40℃～85℃各恒温30分钟的冷热循环测试1000小时，评估测试后的死灯率。

气密性测试条件2：使用高温高压加速老化箱，在内部压力1个大气压、温度121℃条件下，老化LED灯珠96小时，若无死灯、无裂胶、外观无发白则为测试通过。

测试结果如下表所示：

从以上测试结果可以看出，实施例1-4的LED显示屏用环氧灌封胶具有良好的耐冷热冲击性能，良好的气密性，能有效防止环境水汽渗入LED灯珠内部，从而提高LED灯珠及LED显示屏的使用寿命。

Claims (9)

1.一种LED显示屏用环氧灌封胶，其特征在于由下述重量配比组分组成：双酚A型环氧树脂20-80份，脂环族环氧树脂20-80份，二聚酸1-30份，填充剂100-200份，硅酸盐1-10份，有机酸酐20-150份，促进剂2-10份；

所述硅酸盐为片状或棒状形态；

所述LED显示屏用环氧灌封胶的制备方法依次包括下述步骤：

（1）按重量计，配备下述原料：双酚A型环氧树脂20-80份，脂环族环氧树脂20-80份，二聚酸1-30份，填充剂100-200份，硅酸盐1-10份，有机酸酐20-150份，促进剂2-10份；

（2）将步骤（1）配备的双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂和二聚酸加入到清洁干燥的第一反应容器中，然后在搅拌速度为1500-1800转/分钟的条件下将第一反应容器中的物料搅拌至混合均匀；再将步骤（1）配备的填充剂和硅酸盐加入到第一反应容器中，然后在搅拌速度为1200-1500转/分钟的条件下将第一反应容器中的物料搅拌至混合均匀，得到第一胶液；

（3）将步骤（1）配备的有机酸酐加入到第二反应容器中，并将促进剂加入到第二反应容器中，在搅拌速度为1000-1500转/分钟的条件下将第二反应容器中的物料搅拌至混合均匀，再使第二反应容器中的物料冷却至20-30℃，得到第二胶液；

（4）将第一胶液与第二胶液混合，并在搅拌速度为1200-1500转/分钟的条件下搅拌至混合均匀，得到第三胶液；

（5）用真空脱泡机对第三胶液进行脱泡，得到LED显示屏用环氧灌封胶。

2.根据权利要求1所述的LED显示屏用环氧灌封胶，其特征在于：所述双酚A型环氧树脂是环氧当量为185-208、平均相对分子质量4000-6000的双酚A型环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的LED显示屏用环氧灌封胶，其特征在于：所述脂环族环氧树脂是二氧化乙烯基环己烯、二甲基代二氧化乙烯基环己烯、3,4环氧基环己烷甲酸-3’,4’-环氧基环己烷甲酯、3,4环氧基6-甲基环己烷甲酸-3’，4’-环氧基6-甲基环己烷甲酯、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯、3,4-环氧环己基甲基甲基丙烯酸酯、1,2-环氧-4-乙烯基环己烷、环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯、四氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯、4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯、4-乙烯基-1-环己烯二环氧化物、双环戊二烯二环氧化物和1,4-环己烷二甲醇双(3,4-环氧环己烷甲酸)酯中的一种或其中多种的组合。

4.根据权利要求1所述的LED显示屏用环氧灌封胶，其特征在于：所述二聚酸是二聚脂肪酸。

5.根据权利要求1所述的LED显示屏用环氧灌封胶，其特征在于：所述填充剂是硅微粉、氧化铝、石英粉、氧化钙、氧化镁、氧化锌和云母粉中的一种或其中多种的组合。

6.根据权利要求1所述的LED显示屏用环氧灌封胶，其特征在于：所述硅酸盐是硅酸铝或硅酸镁。

7.根据权利要求1所述的LED显示屏用环氧灌封胶，其特征在于：所述有机酸酐是甲基四氢苯二甲酸酐、甲基六氢苯二甲酸酐和六氢苯二甲酸酐中的一种或其中多种的组合。

8.根据权利要求1所述的LED显示屏用环氧灌封胶，其特征在于：所述促进剂是2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚、苄基二甲胺、间苯二酚、间甲酚、2-乙基4-甲基咪唑和三苯基膦中的一种或其中多种的组合。

9.一种LED显示屏用环氧灌封胶的制备方法，其特征在于依次包括下述步骤：

（1）按重量计，配备下述原料：双酚A型环氧树脂20-80份，脂环族环氧树脂20-80份，二聚酸1-30份，填充剂100-200份，硅酸盐1-10份，有机酸酐20-150份，促进剂2-10份；

所述硅酸盐为片状或棒状形态；

（2）将步骤（1）配备的双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂和二聚酸加入到清洁干燥的第一反应容器中，然后在搅拌速度为1500-1800转/分钟的条件下将第一反应容器中的物料搅拌至混合均匀；再将步骤（1）配备的填充剂和硅酸盐加入到第一反应容器中，然后在搅拌速度为1200-1500转/分钟的条件下将第一反应容器中的物料搅拌至混合均匀，得到第一胶液；

（3）将步骤（1）配备的有机酸酐加入到第二反应容器中，并将促进剂加入到第二反应容器中，在搅拌速度为1000-1500转/分钟的条件下将第二反应容器中的物料搅拌至混合均匀，再使第二反应容器中的物料冷却至20-30℃，得到第二胶液；

（4）将第一胶液与第二胶液混合，并在搅拌速度为1200-1500转/分钟的条件下搅拌至混合均匀，得到第三胶液；

（5）用真空脱泡机对第三胶液进行脱泡，得到LED显示屏用环氧灌封胶。