CN116670221A - 用于发光二极管反射器的热塑性树脂组合物和包括其的模塑产品 - Google Patents

Abstract

根据本发明的用于发光二极管反射器的热塑性树脂组合物包括：约100重量份的包括由化学式1表示的重复单元的聚酯树脂；约50重量份至80重量份的白色颜料；约5重量份至45重量份的玻璃纤维；和约0.5重量份至15重量份的当按照ASTM D2240通过肖氏D硬度计测量时具有约50至70的肖氏D硬度的聚酯类热塑性弹性体。用于发光二极管反射器的热塑性树脂组合物具有卓越的注入可塑性、反射率和抗冲击性等。

Description

用于发光二极管反射器的热塑性树脂组合物和包括其的模塑 产品

技术领域

本发明涉及用于发光二极管反射器的热塑性树脂组合物和包括其的模塑产品。更具体地，本发明涉及用于发光二极管反射器的热塑性树脂组合物和包括其的模塑产品，该热塑性树脂组合物在注入可塑性、反射率和抗冲击性等方面具有良好的特性。

背景技术

光发射二极管(LED)和有机发光二极管(OLED)正在迅速替代现有的光源，并且由于其突出的能量效率和长寿命而受到关注。一般而言，发光二极管与比如反射器、反射杯、扰频器和外壳之类的组件一起形成发光二极管封装件，以便通过高反射率来最大化发光功效。这种组件需要耐高温，同时使由于变黄引起的反射率和白度的降低最小化。

作为工程化塑料，聚酯树脂、其共聚物和其共混物展示出有用的特性，并且不仅用于包括产品的内部/外部材料在内的各种领域，而且也用作这些组件的材料。主要用作组件材料的聚酯树脂的示例包括高耐热性聚酯树脂，比如芳族聚酯树脂等。然而，尽管在高温下具有高的抗变形性和抗变色性，但是高耐热性聚酯树脂存在结晶速率低、机械强度低和抗冲击性差的问题。

为了克服这些问题，通常将添加剂(比如无机填充剂)添加至聚酯树脂中以改善抗冲击性和刚性。然而，当注入模具在注塑时具有高温的情况下，由于引入抗冲击增强剂，可能存在脱模失败和注塑周期延长的问题，并且过量的包括无机填充剂的添加剂可导致注入可塑性的劣化，比如树脂的渗出。而且，为了获得能够实现高反射率的热塑性树脂组合物，有必要增加热塑性树脂组合物中白色颜料的含量。然而，在该情况下，热塑性树脂组合物可由于过量的白色颜料和无机填充剂等而展示出差的抗冲击性。

所以，需要用于LED反射器的热塑性树脂组合物，其在注入可塑性、反射率和抗冲击性方面具有良好的特性，并且因此可用作用于发光二极管的组件的材料。

本发明的背景技术在韩国专利特开公开第10-2013-0076733号等中公开。

发明内容

技术问题

本发明的一个目的是提供用于LED反射器的热塑性树脂组合物，其在注入可塑性、反射率和抗冲击性等方面展示出良好的特性。

本发明的另一目的是提供由热塑性树脂组合物形成的反射器和包括该反射器的半导体装置。

本发明的上述和其他目的可通过下面描述的本发明来实现。

技术方案

1、本发明的一个方面涉及用于发光二极管反射器的热塑性树脂组合物。热塑性树脂组合物包括约100重量份的包括由式1表示的重复单元的聚酯树脂；约50重量份至约80重量份的白色颜料；约5重量份至约45重量份的玻璃纤维；和约0.5重量份至约15重量份的当按照ASTM D2240通过肖氏D硬度计测量时具有约50至约70的肖氏D硬度的聚酯类热塑性弹性体，

[式1]

其中Ar为C6至C₁₈亚芳基，R₁和R₃各自独立地为C1至C10直链亚烷基，并且R₂为C₅至C₁₂环亚烷基。

2、在实施方式1中，聚酯树脂可包括由式1a表示的重复单元。

[式1a]

3、在实施方式1或2中，白色颜料可包括氧化钛、氧化锌、硫化锌、硫酸锌、硫酸钡、碳酸钙和氧化铝中的至少一种。

4、在实施方式1至3中，聚酯类热塑性弹性体可为对应于硬段的结晶聚亚烷基对苯二甲酸酯和对应于软段的非结晶聚醚的聚合物。

5、在实施方式1至4中，热塑性树脂组合物可能需要约150N至约175N的压力用于在300℃的注入温度和120℃的模具温度下注塑杯状30mm厚的样品时的脱模。

6、在实施方式1至5中，当按照ASTM E1331在450nm的波长照明下对尺寸为90mm×50mm×2.5mm的样品进行测量时，热塑性树脂组合物可具有约95％至约98％的反射率。

7、在实施方式1至6中，当按照ASTM D4812对1/8”厚的样品进行测量时，热塑性树脂组合物可具有约15kgf·cm/cm至约40kgf·cm/cm的无切口悬臂梁式冲击强度。

8、本发明的另一方面涉及反射器。反射器由用于根据实施方式1至7中任何一个的LED反射器的热塑性树脂组合物形成。

9、本发明的进一步方面涉及半导体装置。半导体装置包括反射器。

有益效果

本发明提供了用于LED反射器的热塑性树脂组合物(其在注入可塑性、反射率和抗冲击性等方面具有良好的特性)，由热塑性树脂组合物形成的反射器，和包括反射器的半导体装置。

附图说明

图1为根据本发明的一个实施方式的半导体装置的截面图，该半导体装置包括由用于LED反射器的热塑性树脂组合物形成的反射器。

具体实施方式

下文，将详细地描述本发明的示例性实施方式。

根据本发明的用于LED反射器的热塑性树脂组合物包括：(A)聚酯树脂；(B)白色颜料；(C)玻璃纤维；和(D)聚酯类热塑性弹性体。

如在本文中使用的，为了表示具体的数值范围，表述“a至b”意指“≥a并且≤b”。

(A)聚酯树脂

根据本发明的一个实施方式的聚酯树脂用于改善热塑性树脂组合物的耐热性和机械强度，比如高温下的抗冲击性和刚性，并且可包括由式1表示的重复单元。

[式1]

其中Ar为C₆至C₁₈亚芳基；R₁和R₃各自独立地为C₁至C₁₀直链亚烷基；并且R₂为C₅至C₁₂环亚烷基。这里，-R₁-R₂-R₃-衍生自脂环族二醇并且可具有7至22的总碳数。聚酯树脂在其主链中包括环状结构，并且因此具有例如约200℃或更高的高熔点，但不限于此。

在一些实施方式中，聚酯树脂可通过本领域已知的任何适当的方法，通过包括芳族二羧酸和其衍生物的二羧酸组分与包括脂环族二醇的二醇组分的缩聚来制备。

在一些实施方式中，二羧酸组分可包括对苯二酸、间苯二酸、1,2-萘二羧酸、1,4-萘二羧酸、1,5-萘二羧酸、1,6-萘二羧酸、1,7-萘二羧酸、1,8-萘二羧酸、2,3-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸和2,7-萘二羧酸等，但不限于此。这些可单独使用或作为其混合物使用。

在一些实施方式中，脂环族二醇可包括C₇至C₂₂脂环族二醇，例如，1,4-环己烷二甲醇(CHDM)等，但不限于此。

在一些实施方式中，聚酯树脂可为包括由式1a表示的重复单元的聚对苯二甲酸环己烷二甲酯(PCT)树脂。

[式1a]

在一些实施方式中，当通过凝胶渗透色谱(GPC)在六氟异丙醇(HFIP)中测量时，聚酯树脂可具有约3,000g/mol至约200,000g/mol，例如，约5,000g/mol至约150,000g/mol的重均分子量。在该范围内，热塑性树脂组合物可在注入可塑性、抗冲击性和刚性方面具有良好的特性。

(B)白色颜料

根据本发明的一个实施方式的白色颜料用于与聚酯树脂、特定的聚酯类热塑性弹性体等一起改善用于LED反射器的热塑性树脂组合物的白度、反射率、注入可塑性、抗冲击性和它们之间的平衡，并且可为典型的用于LED反射器的热塑性树脂组合物的白色颜料，而没有限制。例如，白色颜料可包括氧化钛、氧化锌、硫化锌、硫酸锌、硫酸钡、碳酸钙、氧化铝和白铅(2PbCO₃·Pb(OH)₂)等。这些可单独使用或作为其混合物使用。具体地，白色颜料可为具有金红石或四角形晶体结构的氧化钛(TiO₂)等。

在一些实施方式中，白色颜料可具有约0.01μm至约2μm，例如，约0.05μm至约0.7μm的平均粒径(D50)。在该范围内，热塑性树脂组合物可具有良好的白度和反射率。在本文中，粒径指当通过颗粒分析器(Beckman Coulter，Model：LS 13 320)测量时由D50(对应于50％的颗粒尺寸分布的粒径)表示的数均粒径。

在一些实施方式中，可用有机表面处理剂或无机表面处理剂对白色颜料进行表面处理。有机表面处理剂的示例可包括硅烷偶联剂、聚二甲基硅氧烷、三羟甲基丙烷(TMP)、季戊四醇和其组合，但不限于此。例如，硅烷偶联剂可包括乙烯基三乙氧基硅烷、2-氨丙基三乙氧基硅烷和2-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷等。另外，无机表面处理剂可包括铝氧化物(氧化铝，Al₂O₃)、硅二氧化物(二氧化硅，SiO₂)、锆氧化物(二氧化锆，ZrO₂)、硅酸钠、铝酸钠、硅酸铝钠、氧化锌和云母等。这些也可作为其混合物使用。当进行表面处理时，相对于100重量份的白色颜料，有机表面处理剂或无机表面处理剂存在的量可为5重量份或更低。在该范围内，白色颜料可进一步改善用于LED反射器的热塑性树脂组合物的白度和反射率。

在一些实施方式中，相对于约100重量份的聚酯树脂，白色颜料存在的量可为约50重量份至约80重量份，例如，约55重量份至约75重量份。如果相对于约100重量份的聚酯树脂，白色颜料的含量小于约50重量份，则用于LED反射器的热塑性树脂组合物可遭受反射率等的劣化，并且如果白色颜料的含量超过约80重量份，则用于LED反射器的热塑性树脂组合物可遭受抗冲击性等的劣化。

(C)玻璃纤维

根据本发明的一个实施方式的玻璃纤维用于与聚酯树脂、白色颜料、特定的聚酯类热塑性弹性体等一起改善用于LED反射器的热塑性树脂组合物的刚性、反射率、注入可塑性、抗冲击性和它们之间的平衡，并且可包括圆形横截面玻璃纤维、平坦的玻璃纤维和其组合。

在一些实施方式中，当通过光学显微镜测量时，圆形横截面玻璃纤维可具有约5μm至约15μm，例如，约6μm至约14μm的平均粒径。如果圆形横截面玻璃纤维的平均粒径小于约5μm，则热塑性树脂组合物可遭受刚性等的劣化，并且如果圆形横截面玻璃纤维的平均粒径超过约15μm，则热塑性树脂组合物可遭受反射率和抗冲击性等的劣化。

在一些实施方式中，平坦的玻璃纤维可具有约1.5至约4，例如，约2至约4的横截面纵横比，和约6μm至约10μm，例如，约6μm至约9μm的短侧长度。如果平坦的玻璃纤维具有小于约1.5的横截面纵横比或大于约10μm的短侧长度，则用于LED反射器的热塑性树脂组合物可遭受抗冲击性等的劣化，并且如果平坦的玻璃纤维具有大于约4的纵横比或小于约6μm的短侧长度，则热塑性树脂组合物可遭受反射率等的劣化。

在一些实施方式中，玻璃纤维可具有约1mm至约5mm的平均挤压前长度和约100μm至约700μm，例如，约110μm至约690μm的平均挤压后(加工后)长度。在这些范围内，热塑性树脂组合物可在抗冲击性、刚性和外观特点方面具有良好的特性。

在一些实施方式中，玻璃纤维可用表面处理剂进行表面涂布以增加与热塑性树脂组合物的其他组分(比如聚酯树脂等)的耦合力。表面处理剂的示例可包括硅烷化合物、氨基甲酸乙酯化合物和环氧化合物，但不限于此。

在一些实施方式中，相对于约100重量份的聚酯树脂，玻璃纤维存在的量可为约5重量份至约45重量份，例如，约10重量份至约40重量份。如果相对于约100重量份的聚酯树脂，玻璃纤维的含量小于约5重量份，则热塑性树脂组合物可遭受抗冲击性等的劣化，并且如果玻璃纤维的含量超过约45重量份，则热塑性树脂组合物可遭受反射率等的劣化。

(D)聚酯类热塑性弹性体

本发明的聚酯类热塑性弹性体(TPEE)用于与聚酯树脂、白色颜料和玻璃纤维等一起改善用于LED反射器的热塑性树脂组合物的注入可塑性(脱模)、抗冲击性、反射率和它们之间的平衡，并且可为当按照ASTM D2240通过肖氏D硬度计测量时具有约50至约70(例如，约55至约65)的肖氏D硬度的聚酯类热塑性弹性体。如果聚酯类热塑性弹性体的肖氏D硬度小于约50，则用于LED反射器的热塑性树脂组合物可遭受注入可塑性劣化等，并且如果聚酯类热塑性弹性体的肖氏D硬度超过约70，则用于LED反射器的热塑性树脂组合物可遭受抗冲击性等的劣化。

在一些实施方式中，聚酯类热塑性弹性体可为对应于硬段的结晶聚亚烷基对苯二甲酸酯和对应于软段的非结晶聚醚的聚合物。

在一些实施方式中，当按照ASTM D1238在230℃和2.16kg负荷下测量时，聚酯类热塑性弹性体可具有约12g/10min至约20g/10min，例如，约13g/10min至约19g/10min的熔体流动指数。在该范围内，用于LED反射器的热塑性树脂组合物可遭受抗冲击性和注入可塑性等的劣化。

在一些实施方式中，相对于约100重量份的聚酯树脂，聚酯类热塑性弹性体存在的量可为约0.5重量份至约15重量份，例如，约1.5重量份至约9.5重量份。如果聚酯类热塑性弹性体的含量小于约0.5重量份约100重量份的聚酯树脂，则热塑性树脂组合物可遭受注入可塑性和抗冲击性等的劣化，并且如果聚酯类热塑性弹性体的含量超过约15重量份，则热塑性树脂组合物可遭受反射率等的劣化。

在一些实施方式中，存在的玻璃纤维(C)和聚酯类热塑性弹性体(D)的重量比(C:D)可为约1:0.05至约1:1，例如，约1:0.1至约1:0.6。在该范围内，热塑性树脂组合物可遭受注入可塑性、反射率、抗冲击性和它们之间的平衡的劣化。

根据需要，根据本发明的一个实施方式的热塑性树脂组合物可进一步包括本领域中通常使用的添加剂，而不影响本发明的效果。添加剂的示例可包括抗氧化剂、稳定剂、阻燃剂、阻燃剂助剂、抗滴落剂、成核剂、脱模剂、抗细菌剂、表面活性剂、偶联剂、增塑剂、增容剂、润滑剂、抗静电剂和其组合，但不限于此。

在一些实施方式中，添加剂存在的量可为约20重量份或更少，例如，约0.1重量份至约15重量份，约100重量份的聚酯树脂，但不限于此。

根据本发明的一个实施方式的用于LED反射器的热塑性树脂组合物可通过本领域已知的任何方法制备。例如，使用Henschel混合器、V搅拌机、滚筒搅拌机或螺带搅拌器混合前述的组分和任选的添加剂，随后在约250℃至约350℃下在单螺杆挤出机或双螺杆挤出机中熔体挤压，从而制备小球形式的热塑性树脂组合物。

在一些实施方式中，用于LED反射器的热塑性树脂组合物可能需要约150N至约175N，例如，约155N至约175N的压力(由压力传感器测量，在样品中心的顶杆上产生的阻力)用于在300℃的注入温度和120℃的模具温度下注塑杯状30mm厚的样品时的脱模。

在一些实施方式中，当按照ASTM E1331在450nm的波长照明下对尺寸为90mm×50mm×2.5mm的样品进行测量时，用于LED反射器的热塑性树脂组合物可具有约95％至约98％，例如，约95％至约97％的反射率。

在一些实施方式中，当按照ASTM D4812对1/8”厚的样品进行测量时，用于LED反射器的热塑性树脂组合物可具有约15kgf·cm/cm至约40kgf·cm/cm，例如，约18kgf·cm/cm至约35kgf·cm/cm的无切口悬臂梁式冲击强度。

根据本发明的模塑产品(反射器)由上面陈述的用于LED反射器的热塑性树脂组合物产生。例如，可使用用于LED反射器的热塑性树脂组合物，通过本领域已知的模塑方法，比如注塑、双注塑、吹塑、挤压和热成型，来制造模塑产品。

在一些实施方式中，模塑产品在注入可塑性、反射率、抗冲击性和它们之间的平衡方面具有良好的特性，并且因此适于任何光反射应用，而没有限制。例如，模塑产品用作用于电气/电子组件的发光装置、室内/室外灯具、汽车照明装置和显示器等的反射器，特别是用于发光二极管(LED)的反射器。

图1为根据本发明的一个实施方式的半导体装置的截面图，该半导体装置包括由用于LED反射器的热塑性树脂组合物形成的反射器。参考图1，根据本发明的热塑性树脂组合物可形成为杯状反射器，但不限于此。半导体装置具有其中电极2形成在基板3上并且发光二极管(LED)6安装在电极2上的结构。发光二极管(LED)6经电线5连接至电极2。反射器1具有杯子形状并且具有其中安装有发光二极管(LED)6的凹陷。该凹陷用密封树脂4密封，以保护发光二极管(LED)6免受外部环境的影响。应理解，上面陈述的结构可由本领域技术人员以各种方式进行修饰和改变。

发明模式

接下来，将参考一些实施例更详细描述本发明。应理解，提供这些实施例仅用于阐释，并且不以任何方式解释为限制本发明。

实施例

实施例和比较例中使用的组分的细节如下。

(A)聚酯树脂

使用聚对苯二甲酸环己烷二甲酯树脂(制造商：SK化学有限公司，产品名称：Skypura 0502)。

(B)白色颜料

使用氧化钛(TiO₂，制造商：Chemours有限公司，产品名称：R105)。

(C)玻璃纤维

使用平均粒径为13μm和预加工长度为约3mm的圆形横截面玻璃纤维(制造商：Sanit-Gobain，产品名称：Vetrotex EC10)。

(D)热塑性弹性体

(D1)使用聚酯类热塑性弹性体(制造商：SK化学有限公司，产品名称：SKYPELTX460，肖氏D硬度：约60)。

(D2)使用聚酯类热塑性弹性体(制造商：SK化学有限公司，产品名称：SKYPELLX770A，肖氏A硬度：约70(对应于约22的肖氏D硬度))。

(D3)使用聚酯类热塑性弹性体(制造商：SK化学有限公司，产品名称：SKYPELG182D，肖氏D硬度：约80)。

实施例1至7和比较例1至8

将前述的组分以在表1和表2中列举的量进行混合，随后在300℃下挤压，从而制备小球形式的热塑性树脂组合物。这里，使用双杆挤出机(L/D：36，直径：45mm)进行挤压。制备的小球在100℃下干燥4小时，并且然后使用6盎司注入机(模塑温度：300℃，模具温度：120℃)进行注塑，从而制备样品。评估制备的样品并且结果示出在表1和表2中。

特性评估

(1)测量用于在300℃的注入温度和120℃的模具温度下注塑杯状30mm厚的样品时的脱模的注入可塑性(脱模)：压力(单位：N)(在样品中心的顶杆上的阻力，如通过压力传感器测量)。

(2)反射率(单位：％)：反射率(包括镜面分量(SCI)模式)按照ASTM E1331在450nm波长(LED光源)下对尺寸为90mm×50mm×2.5mm的样品进行测量。作为反射计，使用购自Konica Minolta Holdings公司的CM-3600d。

(3)无切口悬臂梁式冲击强度(单位：kgf·cm/cm)：无切口悬臂梁式冲击强度按照ASTM D4812对1/8”厚的悬臂梁式样品进行测量。

表1

表2

从该结果可见，用于发光二极管反射器的热塑性树脂组合物在注入可塑性(脱模)、反射率、抗冲击性和它们之间的平衡方面具有良好的特性。

相反地，可见，包括不足量的白色颜料的热塑性树脂组合物(比较例1)遭受反射率等的劣化；并且包括过量的白色颜料的热塑性树脂组合物(比较例2)遭受抗冲击性等的劣化。可见，包括不足量的玻璃纤维的热塑性树脂组合物(比较例3)遭受抗冲击性等的劣化；并且包括过量的玻璃纤维的热塑性树脂组合物(比较例4)遭受反射率等的劣化。可见，包括不足量的聚酯类热塑性弹性体的热塑性树脂组合物(比较例5)遭受注入可塑性、抗冲击性等的劣化；并且包括过量的聚酯类热塑性弹性体的热塑性树脂组合物(比较例6)遭受反射率等的劣化。进一步，可见，包括热塑性弹性体(D2)的热塑性树脂组合物(比较例7)而不是聚酯类热塑性弹性体(D1)遭受注入可塑性等的劣化；并且包括热塑性弹性体(D3)的热塑性树脂组合物(比较例8)遭受抗冲击性等的劣化。

尽管本发明已参考一些示例实施方式对本发明进行了描述，但是本领域技术人员应理解，仅通过阐释的方式给出这些实施方式，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种修饰、变型和变化。所以，实施方式不应解释为限制本发明的技术精神，但是应解释为阐释本发明的技术精神。本发明的范围应该根据下述所附权利要求解释为覆盖从所附的权利要求及其等效方案得到的所有修改或变型。

Claims (9)

1.一种用于发光二极管反射器的热塑性树脂组合物，包括：

约100重量份的包括由式1表示的重复单元的聚酯树脂；

约50重量份至约80重量份的白色颜料；

约5重量份至约45重量份的玻璃纤维；和

约0.5重量份至约15重量份的当按照ASTM D2240通过肖氏D硬度计测量时具有约50至约70的肖氏D硬度的聚酯类热塑性弹性体，

[式1]

其中Ar为C₆至C₁₈亚芳基，R₁和R₃各自独立地为C₁至C₁₀直链亚烷基，并且R₂为C₅至C₁₂环亚烷基。

2.根据权利要求1所述的用于发光二极管反射器的热塑性树脂组合物，其中所述聚酯树脂包括由式1a表示的重复单元，

[式1a]

3.根据权利要求1或2所述的用于发光二极管反射器的热塑性树脂组合物，其中所述白色颜料包括氧化钛、氧化锌、硫化锌、硫酸锌、硫酸钡、碳酸钙和氧化铝中的至少一种。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于发光二极管反射器的热塑性树脂组合物，其中所述聚酯类热塑性弹性体为对应于硬段的结晶的聚亚烷基对苯二甲酸酯和对应于软段的非结晶聚醚的聚合物。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于发光二极管反射器的热塑性树脂组合物，其中所述热塑性树脂组合物要求约150N至约175N的压力用于在300℃的注入温度和120℃的模具温度下注塑杯状30mm厚的样品时的脱模。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于发光二极管反射器的热塑性树脂组合物，其中所述热塑性树脂组合物当按照ASTM E1331在450nm的波长照明下对尺寸为90mm×50mm×2.5mm的样品进行测量时，具有约95％至约98％的反射率。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于发光二极管反射器的热塑性树脂组合物，其中当按照ASTM D4812对1/8”厚的样品进行测量时，所述热塑性树脂组合物具有约15kgf·cm/cm至约40kgf·cm/cm的无切口悬臂梁式冲击强度。

8.一种反射器，其由根据权利要求1至7中任一项所述的用于发光二极管反射器的热塑性树脂组合物形成。

9.一种半导体装置，包括根据权利要求8所述的反射器。