一種低黏度自交聯(lián)型led封裝膠樹脂及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂及制備方法。所述低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂按重量份數(shù)計(jì)算，將由20～45份正硅酸乙酯、100～105份苯基三甲氧基硅烷、100～120份二苯基二甲氧基硅烷、10～20份乙烯基三乙氧基硅烷、30～50份含氫雙封頭、20～60份蒸餾水、100～200份溶劑和0.03～0.05份催化劑依次加入到容器中，60~80℃攪拌下恒溫3~5h，然后升至100~120℃攪拌下反應(yīng)4~8h，所得反應(yīng)液經(jīng)蒸餾水水洗至中性后減壓蒸餾以除去溶劑及殘余水分，即得具有高透光率、高折射率等特點(diǎn)的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂。
【專利說(shuō)明】一種低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著LED封裝、電子封裝等行業(yè)的高速發(fā)展，耐冷熱沖擊、無(wú)黃變、高透光率、高折光率的封裝材料的開發(fā)是功率型白光LED制造迫切需要解決的重要關(guān)鍵技術(shù)。目前普通LED封裝材料主要是雙酚A型透明環(huán)氧樹脂，因其價(jià)格低廉應(yīng)用最廣泛，但因環(huán)氧樹脂的耐熱性、耐濕性、柔軟性差，容易變黃，性脆、沖擊強(qiáng)度低、容易產(chǎn)生應(yīng)力開裂、固化物收縮等不足，會(huì)因溫度驟變產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使金絲與引線框架斷開，從而降低LED的壽命，因此不適合大功率LED的封裝。有機(jī)硅具有高透光率，高折光率，熱穩(wěn)定性好，應(yīng)力小，吸濕性低等優(yōu)點(diǎn)，是優(yōu)良的LED封裝材料。
[0003]LED封裝用有機(jī)硅材料的母體膠是甲基苯基乙烯基硅橡膠或硅樹脂，交聯(lián)劑為甲基苯基含氫硅油，母體膠與交聯(lián)劑在鉬催化劑催化下，通過(guò)硅氫加成工藝硫化成型，可得LED封裝材料。雖然乙烯基硅樹脂和含氫硅油國(guó)內(nèi)外均有銷售，但作為L(zhǎng)ED封裝材料的液體有機(jī)硅原料要求純度高、需保障其分子中至少含有兩個(gè)官能團(tuán)。同時(shí)具有適宜的粘度，高透光率、高折光率(> 1.5)，熱穩(wěn)定性好、流動(dòng)性好、易于施工，高端產(chǎn)品目前我國(guó)全靠進(jìn)口，價(jià)格昂貴，這嚴(yán)重制約了我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
[0004]現(xiàn)有的有機(jī)硅樹脂，多采用乙烯基苯基硅樹脂和交聯(lián)劑的形式固化得到。這樣制備存在的問題主要有:一方面當(dāng)乙烯基苯基硅樹脂和交聯(lián)劑的折射至相差加大，這時(shí)兩者的分子結(jié)構(gòu)就差異就較大，因此相容性就變差.硅凝膠透光率較差；另一方面二者在混合、固化時(shí)難以做到均勻混合、充分固化，導(dǎo)致LED封裝膠的性能下降；難以滿足大功率LED封裝業(yè)的發(fā)展需要。而自交聯(lián)型樹脂由于本身分子結(jié)構(gòu)中即含有S1-H鍵和乙烯基雙鍵，而不需要另外加入交聯(lián)劑，使封裝膠的制備和固化變得十分簡(jiǎn)單。低黏度的封裝膠在使用時(shí)可以和高黏度樹脂搭配使用，也可單獨(dú)使用，具體根據(jù)工藝要求調(diào)解黏度，使封裝工藝靈活穩(wěn)步推進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決上述的乙烯基苯基硅樹脂和交聯(lián)劑固化前混合不均、相容性差等技術(shù)問題而提供一種同時(shí)具有高折射率、高透光性、易于規(guī)?；a(chǎn)的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂及其制備方法。該低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂的分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)含有乙烯基、苯基、S1-H鍵等分子結(jié)構(gòu)，在固化時(shí)自身分子結(jié)構(gòu)的乙烯基和S1-H鍵發(fā)生加成反應(yīng)，大大減少了目前雙組分封裝膠存在的混合不均、相容性差等技術(shù)問題。該低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂在使用時(shí)可以和高黏度樹脂搭配使用，也可單獨(dú)使用，具體根據(jù)工藝要求調(diào)解黏度，使封裝工藝靈活穩(wěn)步推進(jìn)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案一種低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，按重量份數(shù)計(jì)算，其組成及含量如下:
正硅酸乙酯20?45份
苯基三甲氧基硅烷100?105份
二苯基二甲氧基硅烷 100?120份乙烯基三乙氧基硅烷 10?20份含氫雙封頭30?50份
蒸懼水20?60份
溶劑100?200份
催化劑0.03?0.05份；
所述的溶劑為甲苯、苯或甲苯與苯組成的混合物；
所述的催化劑為質(zhì)量百分比濃度為98%的硫酸水溶液、質(zhì)量百分比濃度為38%的鹽酸水溶液或質(zhì)量百分比濃度為98%的硫酸水溶液與質(zhì)量百分比濃度為38%的鹽酸水溶液組成的混合酸水溶液；
上述的一種低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂的制備方法，步驟如下:
將正硅酸乙酯、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、含氫雙封頭、蒸餾水、溶劑、催化劑依次加入到容器中，升溫至60?80°C，攪拌下恒溫3?5 h，然后升溫至100?120°C，攪拌下恒溫反應(yīng)4?8h，所得的反應(yīng)液用蒸餾水水洗至中性，然后控制溫度為200°C，壓力為-0.096MPa下減壓蒸餾2.0?3.0h,以除去溶劑及殘余水分，即得低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂。
[0007]上述所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，其折光率高，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T614-2006《化學(xué)試劑折光率通用方法》對(duì)其折光率進(jìn)行了測(cè)試，室溫下為1.5431?1.5526。
[0008]采用尤尼柯(上海)儀器有限公司的UV-2102PC紫外可見光分光光度計(jì)，將上述所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂的樣品置于ImmX ImmX 1mm的石英比色皿中，掃描波段為300-800nm，測(cè)試樣品透光率，其透光率可達(dá)96?99%。
[0009]上述所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，由于其具有高透光率、高折射率、粘度低等特點(diǎn)，可用于LED封裝領(lǐng)域，還可用于電子業(yè)LED室內(nèi)外顯示板、LED交通信號(hào)等的封裝、隔絕保護(hù)等相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0010]本發(fā)明的有益成果
本發(fā)明的一種低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，由于在聚合物分子側(cè)鏈引入了乙烯基，分子鏈末端基引入S1-H鍵，在一定條件下，在催化劑的作用下可以控制同一分子側(cè)鏈上乙烯基和分子鏈末端S1-H鍵的發(fā)生加成反應(yīng)，生成自交聯(lián)結(jié)構(gòu)，這樣的自交聯(lián)過(guò)程克服了目前雙組份封裝膠存在的混合不均、相容性差等技術(shù)問題。進(jìn)一步，由于聚合時(shí)加入了正硅酸乙酯，其獨(dú)特所帶的四官能團(tuán)結(jié)構(gòu)，使得這種體系可以生成一種支化結(jié)構(gòu)，使該樹脂的粘度較小，僅為600?800mPa.s，適用于低黏度自交聯(lián)的LED封裝用膠使用或與高黏度自交聯(lián)的LED封裝膠搭配使用或單獨(dú)使用。
[0011]進(jìn)一步，本發(fā)明的一種低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，通過(guò)改變正硅酸乙酯、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷等原料的組分的含量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)最終所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂中苯基含量的控制，由于苯基含量能很好的控制在30%-60%之間，因此最終所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂在滿足高折射率的同時(shí)，具有高透光率。
[0012]本發(fā)明的一種低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂的制備方法，其制備路線短、反應(yīng)溫和，不需要壓力反應(yīng)設(shè)備，因此具有制備過(guò)程簡(jiǎn)單、操作方便、反應(yīng)條件溫和，適于工業(yè)化生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1、實(shí)施例1所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂的紅外光譜圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述，但并不限制本發(fā)明。
[0015]本發(fā)明各實(shí)施例所用的原料中除特殊表明的廠家及型號(hào)外，其他原料均為市售，規(guī)格均為化學(xué)純；
含氫雙封頭，由上海華硅化工有限公司提供；
本發(fā)明所用的各種設(shè)備的型號(hào)及生產(chǎn)廠家的信息如下:
2W型阿貝折射率儀，蘇州圣輝精密儀器設(shè)備有限公司；
NDJ-1旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)，上海精密儀器有限公司；
UV-2102PC紫外分光光度計(jì)，尤尼柯(上海)儀器有限公司。
[0016]實(shí)施例1
一種低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，按重量份數(shù)計(jì)算，其組成及含量如下:
正硅酸乙酯20份
苯基三甲氧基硅烷100份
二苯基二甲氧基硅烷 100份乙烯基三乙氧基硅烷 20份含氫雙封頭30份蒸餾水20份溶劑100份
催化劑0.03份；
所述的溶劑為甲苯、苯按重量比為1:1組成的混合物；
所述的催化劑為質(zhì)量百分比濃度為38%的鹽酸水溶液。
[0017]上述的一種低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂的制備方法，步驟如下:
將正硅酸乙酯、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、含氫雙封頭、蒸餾水、溶劑、催化劑依次加入到容器中，升溫至80°C，攪拌下恒溫3 h，然后升溫至100°C，攪拌下恒溫反應(yīng)8h，所得的反應(yīng)液用蒸餾水水洗至中性，然后控制溫度為200°C，壓力為-0.096MPa下減壓蒸餾2.0h,以除去溶劑及殘余水分，即得低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，苯基含量理論值為30%。
[0018]將上述所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂通過(guò)紅外色譜儀(美國(guó)Nicolet公司380型)進(jìn)行紅外光譜分析，所得的紅外光譜圖如圖1所示，從圖1中可以看出，2164CnT1為S1-H鍵吸收峰，由此表明含氫雙封頭成功發(fā)生了反應(yīng)，并使S1-H鍵成功引入到所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂分子結(jié)構(gòu)中； 1823?2025 cnT1四重峰為苯環(huán)的倍頻吸收峰，由此表明所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有苯基；
1639cm-1處峰形尖銳的吸收峰為S1-C6H5中芳環(huán)骨架振動(dòng)吸收峰，由此表明所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)；
1407 cm-1是S1-乙烯基的吸收峰，由此表明所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有S1-乙烯基，也說(shuō)明乙烯基三乙氧基硅烷發(fā)生了聚合反應(yīng)，并把S1-乙烯基成功引入到低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂的分子結(jié)構(gòu)中；
1429 cm—1是S1-CH3的吸收峰，由此表明所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂分子結(jié)構(gòu)中成功引入了甲基；
1089cm ―1處的寬而強(qiáng)的吸收帶為S1-O-Si的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，這是硅樹脂的特征吸收峰，由此表明所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有S1-O-Si鍵，這是有機(jī)硅樹脂典型結(jié)構(gòu)。
[0019]上述所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂中含有S1-0、S1-H鍵等特征基團(tuán)，說(shuō)明S1-o、S1-H鍵、S1-乙烯基等基團(tuán)已成功引入到低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂中。
[0020]上述所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，采用蘇州圣輝精密儀器設(shè)備有限公司的2W型阿貝折射率儀，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 614-2006《化學(xué)試劑折光率通用方法》對(duì)其折光率進(jìn)行了測(cè)試，室溫下其折光率為1.5431 ；
采用尤尼柯(上海)儀器有限公司的UV-2102PC紫外可見光分光光度計(jì)，將上述低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂的樣品置于ImmXlmmXlOmm的石英比色皿中，掃描波段為300-800nm，測(cè)試樣品透光率，其透光率可達(dá)99% ；
上述所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，采用上海銳風(fēng)儀器制造有限公司提供的NDJ-1旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，通過(guò)GB/T2794-2013，《膠粘劑粘度的測(cè)定單圓筒旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)法》，在室溫25°C的條件下進(jìn)行檢測(cè)，其粘度為SOOmPa.S。
[0021]上述結(jié)果表明，實(shí)施例1所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂具有自固化交聯(lián)反應(yīng)特性，在折光率、透光率及粘度等方面滿足LED封裝膠應(yīng)用。
[0022]實(shí)施例2
一種低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，按重量份數(shù)計(jì)算，其組成及含量如下:
正硅酸乙酯45份
苯基三甲氧基硅烷105份
二苯基二甲氧基硅烷 120份乙烯基三乙氧基硅烷 10份含氫雙封頭50份
蒸餾水60份溶劑200份
催化劑0.05份
所述的溶劑為甲苯；
所述的催化劑為質(zhì)量百分比濃度為多少98%的硫酸水溶液。
[0023]上述的一種低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂的制備方法，步驟如下:
將正硅酸乙酯、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、含氫雙封頭、蒸餾水、溶劑、催化劑依次加入到容器中，升溫至60°C，攪拌下恒溫5 h，然后升溫至120°C，攪拌下恒溫反應(yīng)4h，所得的反應(yīng)液用蒸餾水水洗至中性，然后控制溫度為200°C，壓力為-0.096MPa下減壓蒸餾3.0h,以除去溶劑及殘余水分，即得低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，苯基含量理論值為60%。
[0024]上述所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，采用蘇州圣輝精密儀器設(shè)備有限公司的2W型阿貝折射率儀，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 614-2006《化學(xué)試劑折光率通用方法》對(duì)其折光率進(jìn)行了測(cè)試，室溫下其折光率為1.5526 ；
采用尤尼柯(上海)儀器有限公司的UV-2102PC紫外可見光分光光度計(jì)，將上述所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂,置于ImmX ImmX 1mm的石英比色皿中，掃描波段為300-800nm,測(cè)試樣品透光率，其透光率可達(dá)96% ；
上述所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，采用上海銳風(fēng)儀器制造有限公司提供的NDJ-1旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，通過(guò)GB/T2794-2013，《膠粘劑粘度的測(cè)定單圓筒旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)法》，在室溫25°C的條件下進(jìn)行檢測(cè)，其粘度為600mPa.S。
[0025]上述結(jié)果表明，實(shí)施例2所得的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂具有自固化交聯(lián)反應(yīng)特性，在折光率、透光率及粘度等方面滿足LED封裝膠應(yīng)用。
[0026]綜上所述，本發(fā)明的一種低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，通過(guò)分子設(shè)計(jì)及合成技術(shù)成功設(shè)計(jì)、制備了分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)含有乙烯基、S1-H鍵、S1-O-Si鍵、苯基等基團(tuán)的自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，在一定條件下，在催化劑的作用下可以控制同一分子側(cè)鏈上乙烯基和分子鏈末端S1-H鍵的發(fā)生加成反應(yīng)，生成自交聯(lián)結(jié)構(gòu)，這樣的自交聯(lián)過(guò)程克服了目前雙組份封裝膠存在的混合不均、相容性差等技術(shù)問題。低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，其折光率高，經(jīng)測(cè)試，室溫下為1.5431?1.5526。同時(shí)具有較高的透光率，其透光率可達(dá)96?99%。
[0027]以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說(shuō)明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，其特征在于所述的低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂按重量份數(shù)計(jì)算，其組成及含量如下: 正硅酸乙酯20?45份 苯基三甲氧基硅烷100?105份 二苯基二甲氧基硅烷 100?120份 乙烯基三乙氧基硅烷 10?20份 含氫雙封頭30?50份 蒸懼水20?60份 溶劑100?200份 催化劑0.03?0.05份； 所述的溶劑為甲苯、苯或甲苯與苯組成的混合物； 所述的催化劑為質(zhì)量百分比濃度為98%的硫酸水溶液、質(zhì)量百分比濃度為38%的鹽酸水溶液或質(zhì)量百分比濃度為98%的硫酸水溶液與質(zhì)量百分比濃度為38%的鹽酸水溶液組成的混合酸水溶液。
2.如權(quán)利要求1所述的一種低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，其特征在于按重量份數(shù)計(jì)算，其組成及含量如下: 正硅酸乙酯20份 苯基三甲氧基硅烷100份 二苯基二甲氧基硅烷 100份 乙烯基三乙氧基硅烷 20份 含氫雙封頭30份 蒸餾水20份溶劑100份 催化劑0.03份； 所述的溶劑為甲苯、苯按重量比為1:1組成的混合物； 所述的催化劑為質(zhì)量百分比濃度為38%的鹽酸水溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的一種低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂，其特征在于按重量份數(shù)計(jì)算，其組成及含量如下: 正硅酸乙酯45份 苯基三甲氧基硅烷105份 二苯基二甲氧基硅烷 120份 乙烯基三乙氧基硅烷 10份 含氫雙封頭50份 蒸餾水60份溶劑200份 催化劑0.05份； 所述的溶劑為甲苯； 所述的催化劑為質(zhì)量百分比濃度為98%的硫酸水溶液。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的一種低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂的制備方法，其特征在于步驟如下: 將正硅酸乙酯、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、含氫雙封頭、蒸餾水、溶劑、催化劑依次加入到容器中，升溫至6(T80°C，攪拌下恒溫:T5h，然后升溫至100?120°C，攪拌下恒溫反應(yīng)4?8h，所得的反應(yīng)液用蒸餾水水洗至中性，然后控制溫度為200°C，壓力為-0.096MPa下減壓蒸餾2.0?3.0h,即得低黏度自交聯(lián)型LED封裝膠樹脂。
【文檔編號(hào)】C09J183/07GK104262630SQ201410471275
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】張英強(qiáng), 張林林, 吳蓁 申請(qǐng)人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院