TWI518115B - 用於發光裝置之混合矽氧樹脂組合物 - Google Patents
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Description
本發明技術領域係關於一矽氧樹脂組合物,例如其作為LED(發光裝置)之封裝。本發明特別係關於混合矽氧樹脂組合物,其包含攜有甲基丙烯醯基((meth)acryl groups)之結構單元,且其具有優異抗變色性能及良好機械強度。
LED因其顯著之優點,例如高亮度、體積小及高效能,而被廣泛使用。且於紅色或綠色LED之基礎上,已研發出可散發藍光/紫外光(UV)波段之高亮度LED。例如經由螢光材料,白色LED可產生結合藍光/紫外光之白色可見光。因此,用於該LED之封裝材料必須為可抗藍光或紫外光。
以酸酐(acid anhydride)處理固化之環氧樹脂組合物傳統上係作為LED之封裝材料。美國專利案第7125917 B2號揭露一種具抗氧化劑及含磷化合物之環氧組合物(epoxy composition),其係作為LED之封裝材料使用。一般而言,除環氧樹脂絕佳透光度之優點,其亦具有於藍光/紫外光下光分解之缺點,而導致變色作用(discoloration)。此外,高亮度LED中所產生之熱亦會使該變色作用惡化,且導致其透光度降低而最後縮短LED之使用壽命。
作為另一封裝材料,矽氧樹脂(silicone resin)主要係因其具有高透光度及抗熱性而被用於高亮度LED中。然而,矽氧樹脂封裝材料易於變形因而增加LED接合線斷裂之可能性,於此情況下會發生問題。因此,改善其機械性能係具有其必要性。此外,矽氧樹脂封裝材料之低黏著性於熱衝擊下,可能會導致其由裝置與封口間剝落。
因此,有必要尋找一解決方案以平衡封裝材料之光學與機械
性能。美國專利案第20050123776 A1號揭露一種環氧-矽(epoxy-silicone)混合組合物,其固化產物具有改善之黏著性、抗熱性及抗濕性。然而,於白光LED中低抗變色性之缺點未能排除。
中國專利案第101148542 A號揭露一種丙烯酸酯-矽氧樹脂(acrylate-silicone)混合組合物,其於熱及藍光/紫外光下達到改善之透光度及較高抗變色性。
通常,矽氧樹脂組合物之交聯性能與後續整體之機械特性於LED實際應用上,仍存在持續改善之需求。
因此,本發明之目的係提供一種樹脂組合物,其展現優異之透光性能、機械強度、高抗熱性以及高抗光分解性。
本發明之主要內容係一種可固化組合物,其包含(A)至少一有機聚矽氧烷(organopolysiloxane),其由通式(1)組合物所代表:(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1R2SiO2/2)c(R1SiO3/2)d(R2SiO3/2)e(R1 2R2SiO1/2)f (1),其中每一R1獨立地代表具有1至20個碳原子之單價有機基團(monovalent organic group)或羥基(OH)基團,且於一矽原子無承載R2情況下至少一R1代表具有1至20個碳原子之單價有機基團,每一R2獨立地代表具有5至20個碳原子之甲基丙烯醯基氧烷基(methacryloxyalkyl group),且a、b、c、d、e、f基於有機聚矽氧烷所有單元之總數量下,各表示各自單元數量之分率(fraction),且滿足a0、b0、c0、d0、e0、f0,且亦滿足c+e>0及a+b+c+d+e+f=1;及(B)至少一固化催化劑。
前述組合物固化後產生一透光性產物,其展現優異之抗變色
性及良好機械強度。該產物可良好地使用於LED之封裝,特別係藍光或紫外光LED。因此,本發明之另一主要內容,係根據本發明之可固化組合物作為LED(發光裝置)封裝材料之用途。本發明之另一主要內容,係一LED(發光裝置),其被本發明可固化組合物之固化產物所封裝。
「可固化組合物」係被理解為二或多種物質之混合物,該混合物可藉由物理或化學反應而由柔軟狀態轉變成固化狀態。該物理或化學反應可符合,例如以熱、光或其他電磁輻射為形式之能量傳遞,且可簡單地與大氣濕氣、水分或一反應成份接觸反應。較佳者,本發明之組合物為可熱固化。
該可固化組合物包含一成份(A),其至少為一有機聚矽氧烷(organopolysiloxane),其由以下所示通式(1)組合物所代表:(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1R2SiO2/2)c(R1SiO3/2)d(R2SiO3/2)e(R1 2R2SiO1/2)f (1),其中每一R1獨立地代表具有1至20個碳原子之單價有機基團(monovalent organic group)或羥基(OH)基團,且於一矽原子無承載R2情況下至少一R1代表具有1至20個碳原子之單價有機基團,每一R2獨立地代表具有5至20個碳原子之甲基丙烯醯基氧烷基(methacryloxyalkyl group),且a、b、c、d、e、f基於有機聚矽氧烷所有單元之總數量下,各表示各自單元數量之分率,且滿足a0、b0、c0、d0、e0、f0,且亦滿足c+e>0及a+b+c+d+e+f=1。
對有機聚矽氧烷而言,基於有機聚矽氧烷所有單元之總數量下,該表示各自單元數量之分率(fraction)可藉由計算存在於有機聚矽氧烷中一些單元之數量,及將該數量除以有機聚矽氧烷中所有單元之總數量,而可簡單地計算而得。例如,a可藉由將(R1 3SiO1/2)
單元之數量,除以(R1 3SiO1/2)單元、(R1 2SiO2/2)單元、(R1R2SiO2/2)單元、(R1SiO3/2)單元、(R2SiO3/2)單元及(R1 2R2SiO1/2)單元之數量總和而計算出。其他指數b、c、d、e、f亦可根據上述方式計算而得。
「有機聚矽氧烷」係被理解為一合成性化合物,其中矽原子經由氧原子連結而形成鏈狀或三維網狀結構,且其中矽原子上之剩餘價位可經由有機基團或羥基(OH)基團所飽和。
有機聚矽氧烷中之「單元」係被理解為一結構單元,其由一矽原子及根據矽原子價位數量四之氧原子及有機基團而形成,該氧原子及有機基團分別直接與矽原子鍵結。於本發明內容中,有機聚矽氧烷被理解為展現至少十個單元。
須理解地係,R1與R2以及將於本文稍後介紹之矽原子其他取代基,可以不僅於有機聚矽氧烷之不同類型單元(具不同指數a、b、c、d、e或f之單元)中不相同,亦可於相同類型(具相同指數a、b、c、d、e或f之單元)之各個單元中不相同,且甚至可於一獨立單元內不相同。因此,例如a(R1 3SiO1/2)單元可能包含三種不同之R1基團。
於通式(1)組合物中,R1代表具有1至20個,較佳者為1至8個,碳原子之單價有機基團(monovalent organic group)或R1代表羥基(oH)基團。然而,若於一單元中無R2存在,至少一該單元之R1代表具有1至20個碳原子之單價有機基團。該術詞「有機基團」廣泛地包含烴類(hydrocarbon)基團,及含一或多個雜原子作為取代基及/或主鏈一元之烴類基團,其中該雜原子可直接與矽原子鍵結。較佳者,每一R1獨立地代表單價烴類基團、氧烷基基團、含單價環氧化物基團或羥基基團。單價烴類基團之特別範例為烷基,諸如甲基(methyl)、乙基(ethyl)、正丙基(n-propyl)、異丙基
(i-propyl)、正丁基(n-butyl)、異丁基(i-butyl)、正己基(n-hexyl)、異己基(i-hexyl)、正辛基(n-octyl)、異辛基(i-octyl)及乙烯基(vinyl)。
上述基團中,較佳者為甲基(methyl)及乙烯基(vinyl groups),及最佳者為甲基(methyl)。於氧烷基基團中,較佳者為甲氧基(methoxy)及乙氧基(ethoxy),及最佳者為甲氧基(methoxy)。於含環氧化物基團中,較佳者為環氧丙基氧烷基(glycidyloxyalkyl)。
「甲基丙烯醯基氧烷基」被理解為具有H2C=C(Me)C(O)-O-Alk結構之基團,其中「Alk」係一亞烷基(alkylene)。殘基R2較佳者為,當亞烷基(「Alk」)位於甲基丙烯醯基氧基(methacryloxy)殘基與聚合物-矽-原子之間時,包含具有1至6個碳原子之亞烷基。因此較佳者,每一通式(1)組合物中之R2獨立地代表具有5至10個碳原子之甲基丙烯醯基氧烷基。上述亞烷基中,較佳者為亞甲基(methylene)、伸乙基(ethylene)、正伸丙基(n-propylene)、異伸丙基(i-propylene)、正伸丁基(n-butylene)及異伸丁基(i-butylene),及最佳者為正伸丙基(n-propylene)。因此,通式(1)中R2所代表之甲基丙烯醯基氧烷基最佳者為(甲基丙烯醯基氧基)正丙基((methacryloxy)n-propyl)。
於本發明第一較佳具體實施例中,有機聚矽氧烷係由通式(8)組合物所代表:(R1’ 3SiO1/2)a(R1’ 2SiO2/2)b(R1’R2SiO2/2)c(R1’SiO3/2)d(R2SiO3/2)e (8),其中每一R1’獨立地代表具有1至20個碳原子之未經取代或經取代之單價烴類基團,每一R2獨立地代表具有5至20個碳原子之甲基丙烯醯基氧烷基(methacryloxyalkyl group),且a、b、c、d、e基於有機聚矽氧烷所有單元之總數量下,各表示各自單元數量之分率,且滿足a0、b0、c0、d0、e0,且亦滿足c+e>0及a+b+c+d+e=1。
於本發明另一具體實施例中,有機聚矽氧烷係為線形結構,其由通式(3)組合物所代表:(R1’ 3SiO1/2)a(R1’ 2SiO2/2)b(R1’R2SiO2/2)c (3),其中每一R1’獨立地代表具有1至20個碳原子之未經取代或經取代之單價烴類基團,每一R2獨立地代表具有5至20個碳原子之甲基丙烯醯基氧烷基(methacryloxyalkyl group),且a、b、c基於有機聚矽氧烷所有單元之總數量下,各表示各自單元數量之分率,且滿足a>0、b>0、c>0,且亦滿足a+b+c=1。
本發明內容中之「經取代」一般係指一氫原子被不同於氫原子之另一原子或一官能基所取代。經取代之烴類基團可為,例如鹵化之烷基。然而,包含任何非末端(non-terminal)雜原子之基團,當該雜原子之一構成該基團之主鏈時,該基團則不被視為經取代之烴類基團。較佳者,每一R1’代表未經取代之烴類基團及最佳者代表甲基(methyl)。R2最佳者為(甲基丙烯醯基氧基)正-丙基((methacryloxy)n-propyl)。根據通式(3)有機聚矽氧烷之特別範例為:(CH3)3SiO((CH3)2SiO)m(RCH3SiO)nSi(CH3)3及(CH3)3SiO(RCH3SiO)nSi(CH3)3,其中R代表(甲基丙烯醯基氧基)正丙基((methacryloxy)n-propyl),且m與n代表各自單元之數量,彼此獨立地表示由2至300之整數,且滿足m+n10。
於另一具體實施例中,至少一有機聚矽氧烷係為分叉型結構,其由通式(4)組合物所代表:(R1’ 3SiO1/2)a(R1’ 2SiO2/2)b(R1’R2SiO2/2)c(R1’SiO3/2)d(R2SiO3/2)e (4),其中每一R1’獨立地代表具有1至20個碳原子之未經取代或經取代之單價烴類基團,每一R2獨立地代表具有5至20個碳原子之
甲基丙烯醯基氧烷基(methacryloxyalkyl group),且a、b、c、d、e基於有機聚矽氧烷所有單元之總數量下,各表示各自單元數量之分率,且滿足a>0、b0、c0、d0、e>0,且a+b+c+d+e=1。
較佳者,每一R1’代表未經取代之烴類基團及最佳者代表甲基(methyl)。此外,R2較佳者代表(甲基丙烯醯基氧基)正-丙基((methacryloxy)n-propyl)。
根據通式(4)分叉型結構有機聚矽氧烷之特別範例為:((CH3)3SiO1/2)2+q((CH3)2SiO)m(RSiO3/2)q((CH3)3SiO1/2)2+q+n(CH3SiO3/2)n(RSiO3/2)q((CH3)3SiO1/2)2+q+n((CH3)2SiO2/2)m(CH3SiO3/2)n(RSiO3/2)q((CH3)3SiO1/2)2+q((CH3)2SiO)m(RCH3SiO)p(RSiO3/2)q((CH3)3SiO1/2)2+q+n(CH3SiO3/2)n(RCH3SiO)p(RSiO3/2)q((CH3)3SiO1/2)2+q+n((CH3)2SiO)m(CH3SiO3/2)n(RCH3SiO)p(RSiO3/2)q,其中,R代表(甲基丙烯醯基氧基)正丙基((methacryloxy)n-propyl),且m、n、p、q代表各自單元之數量,彼此獨立地表示由2至300之整數,且滿足m+n+p+q10。
一般而言,直線型結構導致較高之彈性,而分叉型結構則導致較高之硬度。因此,根據本發明一特別佳之可固化組合物,其中該可固化組合物包含至少一由上述通式(3)組合物所代表之直線型結構有機聚矽氧烷,且其中該組合物更包含至少一由上述通式(4)組合物所代表之分叉型結構有機聚矽氧烷。於該組合物中,由通式(3)組合物所代表之有機聚矽氧烷與由通式(4)組合物所代表之有機聚矽氧烷之重量比率較佳為由1:5至3:1,更佳為由1:3至2:1,及最佳為由1:2至1:1。具該特殊比率之組合物表現出最佳化之機械性質。
分叉型結構有機聚矽氧烷中T單元(T-units)之存在,可有利地
改進組合物硬度、機械強度及抗熱性。T單元被理解為具有三個矽-氧鍵結(Si-O bonds)之單元,且因此僅帶有一個有機取代基。
本發明之可固化組合物可進一步包含至少一環狀結構之寡聚矽氧烷(oligomeric siloxane),其由通式(5)所代表:(R1’ 2SiO2/2)m(R1’R2SiO2/2)n (5),其中每一R1’獨立地代表具有1至20個碳原子之未經取代或經取代之單價烴類基團,每一R2獨立地代表具有5至20個碳原子之甲基丙烯醯基氧烷基(methacryloxyalkyl group),及m與n各代表各自單元之數量,且m代表由0至5之整數,n代表由1至5之整數,且3m+n9。較佳者,每一R1’代表未經取代之烴類基團及最佳者代表甲基(methyl group)。此外,R2較佳者代表(甲基丙烯醯基氧基)正丙基((methacryloxy)n-propyl)。
於本發明中,「寡聚矽氧烷」被理解為一包含3至9個單元之矽氧烷化合物。
根據通式(5)寡聚矽氧烷之特別範例為:((CH3)2SiO2/2)m(RCH3SiO2/2)n,其中R代表(甲基丙烯醯基氧基)正丙基((methacryloxy)n-propyl),m代表由0至5之整數,n代表由1至5之整數,且m+n之總和為3至5。較佳矽氧樹脂化合物具有通式:(RCH3SiO2/2)n,其中R係如上述所定義,及n代表由3至5之整數。
於本發明另一具體實施例中,有機聚矽氧烷係為分叉型結構,其由通式(6)組合物所代表:(R1”Rh 2SiO1/2)a(R1”RhSiO2/2)b(RhR2SiO2/2)c(R1”SiO3/2)d(R2SiO3/2)e(R2Rh 2SiO1/2)f (6),其中每一R1”獨立地代表具有1至20個碳原子之未經取代或經取代之單價烴類基團或代表具有2至20個碳原子之單價含環氧化物
基團;每一Rh獨立地代表具有1至8個碳原子之烷氧基(alkoxy)或羥基(OH)基團;每一R2獨立地代表具有5至20個碳原子之甲基丙烯醯基氧烷基(methacryloxyalkyl group),且a、b、c、d、e、f基於有機聚矽氧烷所有單元之總數量下,各表示各自單元數量之分率,且滿足a0、b0、c0、d0、e>0、f0,且a+b+c+d+e+f=1。
較佳者,本具體實施例之可固化組合物包含至少一有機聚矽氧烷,其可藉由至少一由通式(I)所代表之矽烷(silane):(Rh’O)3SiR2 (I),其中每一Rh’獨立地代表具有1至8個碳原子之烷基(alkyl)及R2代表具有5至20個碳原子之甲基丙烯醯基氧烷基(methacryloxyalkyl group),及至少一由通式(Ⅱ)所代表之矽烷(silane):(Rh’O)3SiR1” (II),其中每一Rh’獨立地代表具有1至8個碳原子之烷基(alkyl)及R1”代表具有1至20個碳原子之單價烴類基團或代表具有2至20個碳原子之含環氧化物單價基團,將其與水反應而獲得。其含量為水之莫耳量至少等於通式(I)及(Ⅱ)所代表矽烷之所有矽原子莫耳量,及較佳為水之莫耳量至少等於通式(I)及(Ⅱ)所代表矽烷之所有矽原子之1.5倍莫耳量。
「含環氧化物基團」被理解為一包含有三元及含氧雜環之基團。較佳者,含環氧化物基團係環氧丙基氧烷基(glycidyloxyalkyl group)。因此,R1”較佳係代表乙烯基(vinyl group)或環氧丙基氧烷基(glycidyloxyalkyl group)。
根據可固化組合物之一特殊具體實施例,前述具體實施例之有機聚矽氧烷係由通式(7)組合物所代表:
(RhR2SiO2/2)c(R2SiO3/2)e(R2Rh 2SiO1/2)f (7),其中每一Rh獨立地代表具有1至8個碳原子之烷氧基(alkoxy)或羥基(OH)基團;R2代表具有5至20個碳原子之甲基丙烯醯基氧烷基(methacryloxyalkyl group),且c、e、f基於有機聚矽氧烷所有單元之總數量下,各表示各自單元數量之分率,且滿足c0、e>0、f0,及c+e+f=1。
較佳為e滿足0.5e,更佳為0.7e,及最佳為0.9e。
由通式(7)組合物所代表之有機聚矽氧烷係根據一有機聚矽氧烷,其藉由至少一由通式(I)所代表之矽烷(silane):(Rh’O)3SiR2 (I),其中每一Rh’獨立地代表具有1至8個碳原子之烷基(alkyl)及R2代表具有5至20個碳原子之甲基丙烯醯基氧烷基(methacryloxyalkyl group),將其與水反應而獲得。其含量為水之莫耳量至少等於通式(I)所代表矽烷之所有矽原子莫耳量,及較佳為水之莫耳量至少等於通式(I)所代表矽烷之所有矽原子之1.5倍莫耳量。
當根據通式(I)之矽烷或根據通式(I)及(Ⅱ)之矽烷與水反應時,該反應混合物可另含有甲醇及/或乙醇及一催化劑,該催化劑選自鹼金屬及/或鹼土金屬之氫氧化物、丁基鋰(butyl lithium)及有機錫化合物,例如二月桂酸二丁基錫(dibutyl tin dilaurate)。
本發明之所有具體實施例及通式(1)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)以及通式(I)化合物中,R2較佳為代表甲基丙烯醯基氧基(正-丙基)(methacryloxy(n-propyl))。
基於可固化組合物之總重量下,本發明可固化組合物中所有有機聚矽氧烷及寡聚矽氧烷之總量較佳為20wt%至80wt%,且更佳為30wt%至60wt%。
根據本發明之可固化組合物包含作為成份(B)之至少一固化催化劑。作為一固化催化劑,可使用任何化合物其催化性含量可啟動或至少增強本發明組合物之固化。較佳為,成份(B)係至少一自由基產生劑(radical generating agent)。更佳為,成份(B)係至少一有機過氧化物(organic peroxide)。
較佳為,該固化催化劑係選自過氧化二苯甲基(benzyl peroxide)、過苯甲酸三級丁酯(t-butyl perbenzoate)、過氧化二-鄰-甲基苯甲基(o-methylbenzyl peroxide)、過氧化二-三級丁基(di-t-butyl peroxide)、過氧化二異丙苯(dicumyl peroxide)、1,1-二(三級丁基過氧)-3,3,5-三甲基環己烷(1,1-bis(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethyl cyclohexane)、1,1-二(三級丁基過氧)環己烷(1,1-di(t-butylperoxy)cyclohexane)、2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧)己烷(2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane)、2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧)己烷(2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane)、二(4-甲基苯甲醯基過氧)六亞甲基二碳酸鹽(di(4-methylbenzoylperoxy)hexamethylene biscarbonate)、1,1-二-(三級戊基過氧)環己烷(1,1-di-(tert-amyl peroxy)cyclohexane)及其等之混合物。
基於可固化組合物之總重量下,固化催化劑含量較佳為0.01wt%至5wt%,且更佳為0.02wt%至2wt%。
於本發明之一特殊具體實施例中,可固化組合物更包含至少一甲基丙烯酸酯單體(methacrylate monomer),其由通式(2)所代表:(H2C=C(CH3)COO)zR3 (2),其中R3代表一為z-價之未經取代或經取代之烴類殘基,其主鏈包含一或多個氧原子。較佳者,基團R3具有1至40個碳原子。更佳者,R3係選自具有1至20個碳原子之未經取代或經取代之烷基
(alkyl)、環烷基(cycloalkyl)、烯基(alkenyl)、環烯基(cycloalkenyl)、烷基芳香基(alkaryl)、芳香基烷基(aralkyl)及芳香基(aryl)。
較佳者,z為1、2或3,及更佳者為1或2。
甲基丙烯酸酯單體(methacrylate monomer)係例如選自聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(polyethylene glycol dimethacrylate)、香茅基甲基丙烯酸酯(citronellyl methacrylate)、羥丙基甲基丙烯酸酯(hydroxypropyl methacrylate)、己二醇二甲基丙烯酸酯(hexanediol dimethacrylate)、三羥甲基丙基三甲基丙烯酸酯(trimethylolpropanyl trimethacrylate)、四氫二環戊二烯甲基丙烯酸酯(tetrahydrodicyclopentadienyl methacrylate)、三乙二醇二甲基丙烯酸酯(triethylene glycol dimethacrylate)、異莰基甲基丙烯酸酯(isobornyl methacrylate)、二環戊基甲基丙烯酸酯(dicyclopentanyl methacrylate)、環己烷二甲醇二甲基丙烯酸酯(cyclohexane dimethanol dimethacrylate)、三環癸烷二甲醇二甲基丙烯酸酯(tricyclodecane dimethanol dimethacrylate)及其等之混合物。於上述化合物中,較佳為香茅基甲基丙烯酸酯(citronellyl methacrylate)、異莰基甲基丙烯酸酯(isobornyl methacrylate)、二環戊基甲基丙烯酸酯(dicyclopentanyl methacrylate)、環己烷二甲醇二甲基丙烯酸酯(cyclohexane dimethanol dimethacrylate)及其等之混合物。
如所述,亦可使用二或多種甲基丙烯酸酯之結合。
甲基丙烯酸酯單體含量較佳為可固化組合物總重量之10wt%至80wt%,及更佳為可固化組合物總重量之30wt%至50wt%。然而,根據本發明之可固化組合物,其中由通式(6)或(7)所代表之有機聚矽氧烷較佳為不含有通式(2)所代表之甲基丙烯酸酯單體。本文之「不含有」意指,若組合物含通式(2)所代表甲基丙烯酸酯
單體之含量最多佔組合物總重量之1wt%時,則該組合物仍被認為不含有通式(2)所代表之甲基丙烯酸酯單體。此類不預期之含量可能例如係來自於成份中之雜質或來自於合成時之殘留物。
本發明可固化組合物中,有機聚矽氧烷總含量與甲基丙烯酸酯單體總含量之重量比,較佳為3:1至1:3。
除本發明已經提及之添加成份外,若需要更可於本發明之可固化組合物中添加其他成份,其並不會減損本發明之目的及功效。因此,本發明之可固化組合物中可包含有抑制劑、溶劑、色素、染劑、穩定劑、增量劑、增塑劑、發泡劑、潤滑劑、抗氧化劑、助黏劑、光穩定劑、紫外線吸收劑、消泡劑、芳香劑及殺真菌劑,以及其他該技術領域中常用之佐劑。
該可選擇成份之代表實施例包含有抗氧化劑與助黏劑,其如下所述。
可添加入本發明組合物之抗氧化劑實施例,包含有含苯酚抗氧化劑(phenol-based)、含磷抗氧化劑(phosphorus-based)及含硫抗氧化劑(sulfur-based)。該抗氧化劑之特殊實施例中,含苯酚抗氧化劑係例如2,6-二-三級-丁基-對-甲酚(2,6-di-t-butyl-p-cresol)、丁基化羥基苯甲醚(butylated hydroxyanisole)、2,6-二-三級-丁基-對-乙酚(2,6-di-t-butyl-p-ethylphenol)、硬脂基-β-(3,5-二-三級-丁基-4-羥基苯基)丙酸(tearyl-β-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate)、2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-三級-丁酚)(2,2'-methylenebis(4-methyl-6-t-butylphenol))、4,4'-亞丁基雙(3-甲基-6-三級-丁酚)(4,4'-butylidene bis(3-methyl-6-t-butylphenol));含磷抗氧化劑係例如三苯基亞磷酸酯(triphenyl phosphite)、二苯烷基亞磷酸酯(diphenylalkyl phosphites)、苯二烷基亞磷酸酯(phenyldialkyl phosphites)、三月桂基亞磷酸酯(trilauryl phosphite)、三(十八烷基)
亞磷酸酯(trioctadecyl phosphite)、二硬脂基季戊四基二亞磷酸酯(distearyl pentaerythritol diphosphite)、三硬脂基山梨醇三亞磷酸酯(tristearyl sorbitol triphosphite);含硫抗氧化劑係例如二月桂基-3,3'-硫代二丙酸酯(dilauryl-3,3'-thiodipropionate)及二肉豆蔻基-3,3'-硫代二丙酸酯(dimyristyl-3,3'-thiodipropionate)。
可使用二或多種抗氧化劑之結合,以達到可固化組合物較佳之抗熱性。
抗氧化劑含量較佳為可固化組合物總重量之0.001wt%至0.008wt%。
亦可添加入助黏劑以改善可固化產物於不同物質上之黏性強度。助黏劑之典型實施例為甲基丙烯醯基氧基丙基三甲氧基矽烷(methacryloxypropyltrimethoxysilane)、環氧丙基氧丙基三甲氧基矽烷(glycidoxypropyl trimethoxysilane)、烯丙基三甲氧基矽烷(allyltrimethoxy silane)、乙烯基三甲氧基矽烷(vinyltrimethoxysilane)、3-巰丙基三甲氧基矽烷(3-mercaptopropyl trimethoxysilane)及苯基-三甲氧基矽烷(phenyl-trimethoxy silane)。
助黏劑之含量較佳為可固化組合物總重量之0.1wt%至5wt%。
根據本發明之可固化組合物,其例如包含:
其中所有成份之總和最多至100wt%,且其中所有重量百分比係以組合物之總重量為基礎。
本發明可固化組合物之製備包含混合有機聚矽氧烷(A)、固化催化劑(B)及可依選擇地本文中提及之其他成份,其可藉由該技術領域中常用之任何混合裝置混合之。
揭露於本發明組合物之可固化產物可有利地應用於LED之封裝,特別係高亮度白色LEDs。該組合物之固化加熱較佳為由80℃至180℃,更佳為由100℃至160℃,於一固化時間由20分鐘至300分鐘,較佳為由30分鐘至120分鐘。
藉由混合下列成份以製備組合物(皆採重量份數(all parts by weights)):70份(parts)之成份A-1
30份(parts)之成份B-1
0.4份(parts)之成份C
成份A-1:甲基丙烯醯基氧丙基-甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷(Methacryloxyproply-methylsiloxane-dimethylsiloxane)共聚體(RMS-083),由Gelest公司取得。
成份A-1之通式:
成份B-1:異莰基甲基丙烯酸酯(isobornyl methacrylate),由Sartomer公司取得。
成份C:1,1-二-(三級-戊基過氧)環己烷(1,1-di-(tert-amyl peroxy)cyclohexane),由Arkema公司取得。
藉由混合下列成份以製備組合物(皆採重量份數):50份之成份A-1
50份之成份B-1
0.5份之成份C
成份A-1、成份B-1及成份C,皆與實施例1中所述成份相同。
藉由混合下列成份以製備組合物(皆採重量份數):50份之成份A-1
10份之成份A-2
40份之成份B-1
1份之成份C
成份A-2:甲基丙烯醯基氧丙基-甲基矽氧烷-二甲基矽氧烷(Methacryloxyproply-methylsiloxane-dimethylsiloxane)共聚體(RMS-044),由Gelest公司取得。
成份A-2之通式:
成份A-1、成份B-1及成份C,皆與實施例1中所述成份相同。
藉由混合下列成份以製備組合物(皆採重量份數):60份之成份A-1
40份之成份B-2
1份之成份C
成份B-2:二環戊基甲基丙烯酸酯(Dicyclopentanyl methacrylate),由TCI公司取得。
成份A-1及成份C,皆與實施例1中所述成份相同。
(皆採重量份數):30份之成份A-1
30份之成份A-3
40份之成份B-1
1份之成份C
成份A-3:具有通式((CH3)3SiO1/2)8((CH3)2SiO)5(CH3SiO3/2)2(RSiO3/2)4之有機聚矽氧烷化合物,由SHP公司取得。
成份A-1、成份B-1及成份C,皆與實施例1中所述成份相同。
藉由混合下列成份以製備組合物(皆採重量份數):100份之ECMS-924(環氧功能化之聚矽氧烷,Gelest)
17份之MHHPA(酸酐,Shin-nihon-rika)
0.27份之U-CAT(氨化合物,San apro)
將實施例1至實施例5及比較實施例1之每一組合物鑄造成為2公分*2公分*0.2公分之薄片,其後於150℃下加熱1小時固化以獲得具有厚度為2公釐之固化薄片。
固化薄片之硬度係利用A型硬度計(ASTM D 2240,Zwick)及D型硬度計(ASTM D 2240,Zwick)測量。
該薄片之透光度係利用一分光光度計(Evolution 600,Thermo Scientific)於波長400nm下測量,並將結果記錄為初始透光值。
其後,將樣品置於150℃之烘箱中並維持曝曬狀態500小時,而後再次於400nm下測量透光度。於紫外線(UV)老化實驗中,將已測完初始透光值之樣品置於一加速老化試驗機(UVA-340,Q-LAB)中,維持0.89W/m2之輻射照度下500小時;再次於400nm下測量透光度。
將五塊上述方法製造之樣品於一熱衝擊試驗中處理,將其冷卻至-40℃及加熱至120℃共1000個循環。於樣品之外觀檢查破裂狀況。若一或多塊樣品破裂,該組合物被評估為「劣質」(Poor),及若無樣品破裂,該組合物被評估為「優良」(Good)。
所有試驗結果如表1所示。
如表1所示,可固化混合矽氧樹脂組合物表現出高硬度、於高溫下(150℃)優良透光度、於紫外線(UV)曝曬後之優異透光度及熱衝擊試驗後之優良抗破裂性。另一方面,比較實施例1中之環氧矽氧樹脂組合物表現出劣質之硬度及抗熱性。
於配有一真空單元、一計量單元及一蒸餾單元之玻璃反應器中,將x公克之(甲基丙烯醯基氧基)正-丙基三甲氧基矽烷((methacryloxy)n-propyl trimethoxysilane)及x公克之乙烯基三甲氧基矽烷(vinyl trimethoxysilane)一起攪拌,並加入x公克催化劑。
x公克水與x公克甲醇混合,將此混合物加入前述混合物中持續攪拌20分鐘。將所產生之混合物於60℃至65℃迴流加熱下額外攪拌4小時。接著,於減壓下將甲醇自此混合物中移除(浴槽溫度:60℃,壓力:20hPa)。將所生成之產物於140℃下以過氧化物作固化處理。
根據表2可固化組合物中之破裂形成,係可視覺評估而將固化產物分類為
A-破裂可見,透光度減損及B-破裂可忽略不計,透光度僅輕微減損。
於實施例6及實施例7中所獲得之結果指出,水之含量對於可固化組合物透光度之影響。若於矽烷之每1莫耳矽原子中使用少於1莫耳之水,該透光度可能會減損。若於每1莫耳矽原子中使用多於1.5莫耳之水,則可達到優異之透光度。
Claims (11)
- 一種可固化組合物,其包含(A)至少一有機聚矽氧烷(organopolysiloxane),其由通式(1)組合物所代表:(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1R2SiO2/2)c(R1SiO3/2)d(R2SiO3/2)e(R1 2R2SiO1/2)f (1),其中每一R1獨立地代表具有1至20個碳原子之單價有機基團或羥基(OH)基團,且於一矽原子無承載R2之情況下至少一R1代表具有1至20個碳原子之單價有機基團,每一R2獨立地代表具有5至20個碳原子之甲基丙烯醯基氧烷基(methacryloxyalkyl group),且a、b、c、d、e、f基於有機聚矽氧烷所有單元之總數量下,各表示各自單元數量之分率,且滿足a0、b0、c0、d0、e0、f0,且亦滿足c+e>0及a+b+c+d+e+f=1;及(B)至少一固化催化劑,其中有機聚矽氧烷為線形結構,其由通式(3)組合物所代表:(R1’ 3SiO1/2)a(R1’ 2SiO2/2)b(R1’R2SiO2/2)c (3),其中每一R1’獨立地代表具有1至20個碳原子之未經取代或經取代之單價烴類(hydrocarbon)基團,每一R2獨立地代表具有5至20個碳原子之甲基丙烯醯基氧烷基,且a、b、c基於有機聚矽氧烷所有單元之總數量下,各表示各自單元數量之分率,且滿足a>0、b>0、c>0及a+b+c=1,及其中該組合物更包含至少一有機聚矽氧烷為分叉型結構,其由通式(4)組合物所代表:(R1’ 3SiO1/2)a(R1’ 2SiO2/2)b(R1’R2SiO2/2)c(R1’SiO3/2)d(R2SiO3/2)e (4),其中每一R1’獨立地代表具有1至20個碳原子之未經取代或經 取代之單價烴類基團,每一R2獨立地代表具有5至20個碳原子之甲基丙烯醯基氧烷基,且a、b、c、d、e基於有機聚矽氧烷所有單元之總數量下,各表示各自單元數量之分率,且滿足a>0、b0、c0、d0、e>0及a+b+c+d+e=1。
- 根據申請專利範圍第1項所述之可固化組合物,其中通式(3)組合物所代表之有機聚矽氧烷與通式(4)組合物所代表之有機聚矽氧烷之重量比率為由1:5至3:1。
- 根據申請專利範圍第1項所述之可固化組合物,其中該可固化組合物更包含至少一環狀結構之寡聚矽氧烷,其由通式(5)所代表:(R1’ 2SiO)m(R1’R2SiO)n (5),其中每一R1’獨立地代表具有1至20個碳原子之未經取代或經取代之單價烴類基團,每一R2獨立地代表具有5至20個碳原子之甲基丙烯醯基氧烷基,及m與n各代表各自單元之數量,且m代表由0至5之整數,n代表由1至5之整數,且3m+n9。
- 根據申請專利範圍第1項至第3項之任一項所述之可固化組合物,其中每一R2代表甲基丙烯醯基氧基(正丙基)。
- 根據申請專利範圍第3項所述之可固化組合物,其中基於可固化組合物之總重量下,有機聚矽氧烷及寡聚矽氧烷之總含量為由20wt%至80wt%。
- 根據申請專利範圍第1項至第3項之任一項所述之可固化組合物,其中可固化組合物包含至少一甲基丙烯酸酯單體,其由通式(2)所代表:(H2C=C(CH3)COO)zR3 (2),其中R3代表一為z-價之經取代或未經取代之烴類殘基,其主 鏈包含一或多個氧原子。
- 根據申請專利範圍第6項所述之可固化組合物,其中甲基丙烯酸酯單體係選自聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(polyethylene glycol dimethacrylate)、香茅基甲基丙烯酸酯(citronellyl methacrylate)、羥丙基甲基丙烯酸酯(hydroxypropyl methacrylate)、己二醇二甲基丙烯酸酯(hexanediol dimethacrylate)、三羥甲基丙基三甲基丙烯酸酯(trimethylolpropanyl trimethacrylate)、四氫二環戊二烯甲基丙烯酸酯(tetrahydrodicyclopentadienyl methacrylate)、三乙二醇二甲基丙烯酸酯(triethylene glycol dimethacrylate)、異莰基甲基丙烯酸酯(isobornyl methacrylate)、二環戊基甲基丙烯酸酯(dicyclopentanyl methacrylate)、環己烷二甲醇二甲基丙烯酸酯(cyclohexane dimethanol dimethacrylate)、三環癸烷二甲醇二甲基丙烯酸酯(tricyclodecane dimethanol dimethacrylate)及其等之混合物。
- 根據申請專利範圍第6項所述之可固化組合物,其中有機聚矽氧烷總含量與甲基丙烯酸酯單體總含量之重量比為由3:1至1:3。
- 根據申請專利範圍第1項至第3項之任一項所述之可固化組合物,其中固化催化劑係選自過氧化二苯甲基(benzyl peroxide)、過苯甲酸三級丁酯(t-butyl perbenzoate)、過氧化二-鄰-甲基苯甲基(o-methylbenzyl peroxide)、過氧化二-三級丁基(di-t-butyl peroxide)、過氧化二異丙苯(dicumyl peroxide)、1,1-二(三級丁基過氧)-3,3,5-三甲基環己烷(1,1-bis(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethyl cyclohexane)、1,1-二(三級丁基過氧)環己烷(1,1-di(t-butylperoxy)cyclohexane)、2,5- 二甲基-2,5-二(三級丁基過氧)己烷(2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane)、2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧)己烷(2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane)、二(4-甲基苯甲醯基過氧)六亞甲基二碳酸鹽(di(4-methylbenzoylperoxy)hexamethylene biscarbonate)、1,1-二-(三級戊基過氧)環己烷(1,1-di-(tert-amyl peroxy)cyclohexane)及其等之混合物。
- 一種根據申請專利範圍第1項至第9項之任一項所述可固化組合物之用途,其係作為LED(發光裝置)之封裝。
- 一種LED(發光裝置),其由根據前述申請專利範圍第1項至第9項之任一項所述可固化組合物之固化產物所封裝。
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