CN110105914B - 一种高透明度有机硅灌封胶 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高透明有机硅电子灌封胶，包括A、B组分，所述A组分为烯烃基硅烷与硅醇在季铵碱催化剂的作用下反应制得，所述烯烃基硅烷与硅醇的质量比为1‑3:1，季铵碱催化剂的用量为硅烷、硅醇总质量的1‑5％；所述B组分为巯基化合物改性的硅烷偶联剂。该密封胶采用“巯基—烯基”点击化学固化，条件更为温和、反应速率较快；(2)制备过程中采用季铵碱催化剂代替金属碱进一步提高了催化效率和透光率；(3)采用巯基改性的UV‑0抗紫外吸收剂，反应后不影响紫外吸收效果，并提高了力学性能。

Description

一种高透明度有机硅灌封胶
技术领域
本发明属于电子密封胶技术领域，具体涉及一种高透明度的有机硅灌封胶技术领域。
背景技术
随着LED照明技术的发展，功率型LED制造技术也在不断提升和完善，其发光效率、亮度和功率都有大幅度的提高。在制造功率型LED器件的过程中，除了芯片、荧光粉和散热技术外，LED封装技术对LED器件的制备工艺及性能有着重要的影响。
LED封装技术主要包括封装工艺及封装材料的性能。封装工艺通常需要条件温和、操作简单、低能耗及低成本，条件温和的高效快速封装工艺可降低能耗及节约成本。LED封装材料的性能对其亮度及使用寿命将产生较大的影响，由于LED芯片与空气存在着折射率的差距，高折光指数高透明度的封装材料有利于提高光的输出功率及光源亮度。
在诸多封装材料中，有机硅材料具有耐冷热冲击、耐紫外线辐射、无色透明等优点，是功率型LED的理想封装材料。从交联机理角度可把有机硅封装材料分为缩合型和加成型两种，缩合型有机硅封装材料是通过分子间发生缩合反应而实现交联，固化过程中常有水、甲醇、乙醇等小分子化合物放出，容易产生气泡和孔隙，往往达不到高标准的封装性能要求。加成型有机硅封装材料主要通过硅氢加成反应实现，以铂化合物为催化剂，在固化过程中无小分子产生，收缩率小，工艺适应性好，生产效率高。
虽然硅氢加成型有机硅封装材料得到空前的发展，但催化剂及固化温度与速率仍存在问题。如，催化剂方面：采用铂体系催化剂，价格昂贵，成本高，易于含硫、氮、磷、卤素等化合物发生反应中毒而失效，影响催化活性。固化温度方面：硅氢加成固化反应速率通常随反应温度的升高而加快，室温固化时间较长，固化效率低，力学性能差；高温固化，可提高固化速度，提高材料强度，但高温固化对LED的稳定性有较大影响。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种高折光指数、高透光率、耐黄变性能好的有机硅电子灌封胶，所述灌封胶包括A、B组分，其中A、B组分分别包含巯基和烯基，利用“巯基—烯基”的点击化学固化封装，具有固化条件温和、反应速率快、操作简单、低能耗、低成本等优点。
所述A组分为烯烃基硅烷与硅醇在季铵碱催化剂的作用下反应制得，所述烯烃基硅烷与硅醇的质量比为1-3:1，季铵碱催化剂的用量为硅烷、硅醇总质量的1-5％；
所述烯烃基硅烷为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷或烯丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物；
所述硅醇包括乙基苯基硅二醇、二苯基硅二醇、二乙基硅二醇、二异丙基硅二醇或三乙酸酯丙基硅烷三醇中的一种或几种得混合物；
所述季铵碱催化剂包括四乙基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵中的一种或几种得混合物。采用季铵碱作催化剂，避免了传统金属碱使用时，金属离子残留引起的透光率下降。
B组分为巯基化合物改性的硅烷偶联剂，
所述巯基化合物为巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮与1,2-乙二硫醇、1,3-丙二硫醇、4,4’-硫代双苯硫醇、3,4-甲苯二硫酚、间二苄硫醇、2,2’-硫代双(乙硫醇)中的一种或几种的混合物；
所述巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮(UV-0)的结构为：
Figure BDA0002077100640000031
该结构在保持UV-0母体结构中酚羟基不被破坏的情况下，通过分子设计引入巯基基团，该基团可进一步与A组分发生反应固化，大大提高了密封胶的耐紫外光的性能，延长了使用寿命。
所述硅烷偶联剂母体包括四乙烯硅烷、四烯丙基硅烷、三(异烯丙氧基)乙烯基硅烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷或八乙烯基八硅倍半氧烷中的一种或多种的混合物；
进一步的所述巯基化合物的混合物中巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮所占重量百分数为2-30％；
本发明还提供了所述有机硅灌封胶的制备方法，具体步骤如下：
(1)首先将烯烃基硅烷加入甲醇溶剂中，然后加入催化剂，升高温度至回流状态，然后滴加硅醇的甲醇溶液，滴加完毕后继续回流2-5h，浓缩除溶剂得A组分；
(2)UV-0巯基化：首先将UV-0与二乙醇胺在多聚甲醛、甲醇存在下反应2-5h得OH改性UV-0，然后将其与3-巯基丙酸在丙酮溶液中反应得巯基改性的UV-0；
(3)将巯基改性的UV-0与巯基化合物按质量比加入丙酮溶液中，然后升温回流，回流状态下缓慢滴加烯烃基硅烷偶联剂，滴加完毕后继续搅拌反应2-8h后，浓缩溶剂得B组分；
使用时将A组分与B组分按质量比混合，在适当温度下灌装固化得封装器件。
本发明制备的密封胶主要优点包括：(1)采用“巯基—烯基”点击化学固化，条件更为温和、反应速率较快；(2)制备过程中采用季铵碱催化剂代替金属碱进一步提高了催化效率和透光率；(3)采用巯基改性的UV-0抗紫外吸收剂，反应后不影响紫外吸收效果，并提高了力学性能。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
一种有机硅电子灌封胶，包括A、B组分，所述A组分为乙烯基三乙氧基硅烷与乙基苯基硅二醇在四乙基氢氧化铵作用下反应制得，其中烯烃基硅烷与硅醇的质量比为1:1，四乙基氢氧化铵的用量为硅烷、硅醇总质量的1.5％；所述B组分为巯基化合物改性的四乙烯硅烷，所述巯基化合物为巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮与1,2-乙二硫醇的混合物，其中巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮所占重量百分数为5％；
(1)首先将乙烯基三乙氧基硅烷50g加入100mL甲醇溶剂中，然后加入6g四乙基氢氧化铵(25％)，升高温度至65℃回流，然后滴加50g乙基苯基硅二醇的100mL甲醇溶液，滴加完毕后继续回流2h，浓缩除溶剂得A组分；
(2)UV-0巯基化：首先将4.54g 2,4-二羟基二苯甲酮与4.46g二乙醇胺按在0.33g多聚甲醛、20mL甲醇存在下反应3h得OH改性2,4-二羟基二苯甲酮，然后将其与3-巯基丙酸按摩尔比(1：2)在丙酮溶液中反应得巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮；
(3)将巯基改性的UV-0(5g)与1,2-乙二硫醇(95g)加入丙酮溶液中，然后升温回流，回流状态下缓慢滴加烯烃基硅烷偶联剂，滴加完毕后继续搅拌反应2-8h后，浓缩溶剂得B组分。
实施例2：
一种有机硅电子灌封胶，包括A、B组分，所述A组分为乙烯基三甲氧基硅烷与二苯基硅二醇在四乙基氢氧化铵作用下反应制得，其中烯烃基硅烷与硅醇的质量比为1:1，四乙基氢氧化铵的用量为硅烷、硅醇总质量的2％；所述B组分为巯基化合物改性的四乙烯硅烷，所述巯基化合物为巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮与1,2-乙二硫醇的混合物，其中巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮所占重量百分数为5％；
制备方法同实施例1。
实施例3：
一种有机硅电子灌封胶，包括A、B组分，所述A组分为乙烯基三甲氧基硅烷与二苯基硅二醇在四乙基氢氧化铵作用下反应制得，其中烯烃基硅烷与硅醇的质量比为1:1，四乙基氢氧化铵的用量为硅烷、硅醇总质量的2％；所述B组分为巯基化合物改性的四烯丙基硅烷，所述巯基化合物为巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮与间二苄硫醇的混合物，其中巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮所占重量百分数为8％；
制备方法同实施例1。
实施例4：
一种有机硅电子灌封胶，包括A、B组分，所述A组分为乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷与三乙酸酯丙基硅烷三醇在四丁基氢氧化铵作用下反应制得，其中烯烃基硅烷与硅醇的质量比为2:1，四丁基氢氧化铵的用量为硅烷、硅醇总质量的2.5％；所述B组分为巯基化合物改性的四甲基四乙烯基环四硅氧烷，所述巯基化合物为巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮与3,4-甲苯二硫酚的混合物，其中巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮所占重量百分数为15％；
制备方法同实施例1。
实施例5：
一种有机硅电子灌封胶，包括A、B组分，所述A组分为烯丙基三乙氧基硅烷与二异丙基硅二醇在四丁基氢氧化铵作用下反应制得，其中烯烃基硅烷与硅醇的质量比为1:1，四丁基氢氧化铵的用量为硅烷、硅醇总质量的2％；所述B组分为巯基化合物改性的八乙烯基八硅倍半氧烷，所述巯基化合物为巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮与1,3-丙二硫醇的混合物，其中巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮所占重量百分数为8％；
制备方法同实施例1。
实施例6：
一种有机硅电子灌封胶，包括A、B组分，所述A组分为甲基乙烯基二甲氧基硅烷与三乙酸酯丙基硅烷三醇在四丙基氢氧化铵作用下反应制得，其中烯烃基硅烷与硅醇的质量比为1.2:1，四丙基氢氧化铵的用量为硅烷、硅醇总质量的3％；所述B组分为巯基化合物改性的三(异烯丙氧基)乙烯基硅烷，所述巯基化合物为巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮与1,2-乙二硫醇的混合物，其中巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮所占重量百分数为8％；
制备方法同实施例1。
对上述实施例制备出的样品在不同温度下，A、B胶按1：1质量配比固化，制成胶饼，分别测试其拉伸性能和紫外光照射性能和折光指数。其中拉伸测试采用GB/T 1040-2006《塑料拉伸性能的测试》；紫外光照射性能采用波长为365nm,强度为30mW/cm2的紫外光照射2h，然后测试在465和400nm处的透光率衰减情况；折光指数使用NAR-3T高折光率LED封装凝胶折光率测量仪，25℃下632.8nm(He-Ne激光)处测定折光指数。同时，为验证本发明的技术效果，采用市售同类型的密封胶进行对比，具体测试结果如表1所示。
表1.有机硅密封胶性能
Figure BDA0002077100640000081
从表1数据可见，本发明制备的有机硅密封胶不仅具有较高的耐紫外光照射性能和高的折光指数，而且还保持较高的力学性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种高透明有机硅电子灌封胶，包括A、B组分，所述A组分为烯烃基硅烷与硅醇在季铵碱催化剂的作用下反应制得，所述烯烃基硅烷与硅醇的质量比为1-3:1，季铵碱催化剂的用量为硅烷、硅醇总质量的1-5％；所述B组分为巯基化合物改性的硅烷偶联剂；所述季铵碱催化剂包括四乙基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵中的一种或几种的混合物；
所述巯基化合物为巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮与1,2-乙二硫醇、1,3-丙二硫醇、4,4’-硫代双苯硫醇、3,4-甲苯二硫酚、间二苄硫醇、2,2’-硫代双(乙硫醇)中的一种或几种的混合物；
所述巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮(UV-0)的结构为：
Figure FDF0000014918020000011
所述巯基化合物的混合物中巯基改性的2,4-二羟基二苯甲酮所占重量百分数为2-30％；
所述烯烃基硅烷为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷或烯丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物；
所述硅醇包括乙基苯基硅二醇、二苯基硅二醇、二乙基硅二醇、二异丙基硅二醇或三乙酸酯丙基硅烷三醇中的一种或几种得混合物；
所述硅烷偶联剂母体包括四乙烯硅烷、四烯丙基硅烷、三(异烯丙氧基)乙烯基硅烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷或八乙烯基八硅倍半氧烷中的一种或多种的混合物。
2.权利要求1所述的有机硅灌封胶的制备方法，具体步骤如下：
(1)首先将烯烃基硅烷加入甲醇溶剂中，然后加入催化剂，升高温度至回流状态，然后滴加硅醇的甲醇溶液，滴加完毕后继续回流2-5h，浓缩除溶剂得A组分；
(2)UV-0巯基化：首先将UV-0与二乙醇胺在多聚甲醛、甲醇存在下反应2-5h得OH改性UV-0，然后将其与3-巯基丙酸在丙酮溶液中反应得巯基改性的UV-0；
(3)将巯基改性的UV-0与巯基化合物按质量比加入丙酮溶液中，然后升温回流，回流状态下缓慢滴加烯烃基硅烷偶联剂，滴加完毕后继续搅拌反应2-8h后，浓缩溶剂得B组分。
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