一种兼具发光和封装功能的黄光硅胶的制备方法及其在白光led上的应用
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体领域，具体涉及一种兼具发光和封装功能的黄光硅胶的制备方法，所制备的黄光硅胶可应用于白光LED。
技术背景
[0002]LED是二十一世纪新一代绿色光源，被誉为“照亮未来的技术”，其经济和社会意义巨大。具有寿命长(长达10万小时)、光色纯、效率高、能耗低(同等光源只需原来能耗的十分之一)、无污染、工作电压低和全固态等优点。目前，实现白光LED的方法主要有以下三种:通过红、绿、蓝(RGB)三基色芯片混合得到白光、紫外芯片激发红绿蓝三基色荧光粉得到白光以及蓝光芯片激发黄色荧光粉得到白光。其中，以蓝光芯片配合黄色荧光粉得到白光的技术最成熟，已经商业化。
[0003]水滑石是一种具有阴离子交换能力的层状粘土，其通式为[Μ2+α-χ)Μ3+χ(ΟΗ)2]χ+(Αη—)χ/η.πιΗ20，其中Μ2+、Μ3+分别为层板上的Mg2 +、Ni2+等二价金属阳离子和Al3+、Cr3+等三价金属阳离子;An—为层间C032—、N03—等可交换阴离子，层板表面富含大量羟基。由于在制备荧光水滑石过程中，其粒子表面极易通过氢键作用而结合在一起，引起团聚，所以应用时有必要对其进行表面改性。在一定条件下，水滑石可剥离成分散状态的纳米尺度单元晶片，再通过自组装构建新型纳米复合材料。
[0004]LED器件主要由支架、芯片、荧光粉以及封装胶组成。在现有的生产工艺中，LED所用荧光粉是和硅胶通过机械搅拌混合在一起(称为荧光粉胶)，再涂敷在芯片上。由于荧光粉的密度远大于硅胶的密度，因此，荧光粉在荧光粉胶中会因缓慢沉降而出现浓度分层现象，这会影响LED的发光性能。在荧光粉胶外再覆盖一层保护性灌封材料以避免水汽等环境因素的侵害。对于大功率LED，现在广为使用的是具有优良的机械力学性能和耐紫外辐射性能、高折光率、高透光率的有机硅灌封胶，一般由具有甲基苯基硅氧链节的乙烯基硅树脂和含氢硅树脂在一定条件下通过硅氢加成反应制得。
[0005]本发明用化学方法在硅胶的制备过程中就将发光体引入其中，使发光体以分子尺度均匀分散于硅胶基体，制成发光硅胶，可替代LED中荧光粉+封装材料的模式，使整个灯珠体都充满发光材料，即可提高光激发效率，从而提高单粒灯珠的发光效率。
[0006]
【发明内容】
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本发明的目的是提供一种兼具发光和封装功能的黄光硅胶的制备方法及其在白光LED上的应用。所述的方法是在常温下将水滑石与发黄光的金属有机配合物2-对联苯-8-羟基喹啉锌进行超分子组装，合成一种发黄光的有机/无机荧光材料，再将这种荧光材料通过剥离再组装的方法分别引入甲基苯基乙烯基硅树脂和甲基苯基含氢硅树脂中，制成黄光甲基苯基乙稀基娃树脂和黄光甲基苯基含氣娃树脂，再通过娃氣加成反应制得具有封装功能的黄光硅胶。利用本发明制备的黄光硅胶，可大大简化制备与封装工艺，实现发光和封装功能合一的效果。
[0007]为了实现本发明的目的采用的技术方案是:
1.表面改性黄光水滑石的制备
(1.1)将2?5@的4-溴联苯溶于12?22mL无水乙醚中，在氩气保护下，加入金属锂0.1?0.3g，快速搅拌10?35 min;将0.4?0.9g 8-轻基喹啉溶于10mL无水乙醚中，加入上述反应体系中，快速搅拌，待反应20?35 min，反应结束。将产物倒入冰水中结晶，经过抽虑洗涤、烘干得到粗产物。将粗产物经过色谱柱提纯，制得2-对联苯-8-羟基喹啉。
[0008](1.2)将Zn2+、可溶性二价金属阳离子M2+和可溶性三价金属阳离子M3+的水溶液，按配制成三元的混合溶液A。其中Zn2+与M2+的摩尔比为2?5: l,[Zn2++M2+]与M3+的摩尔比为1?4: 1，M3+的浓度为0.3?1Μ;
所述的 Μ2+可以是 Mg2+、Ni2+、Cu2+、Fe2+、Co2+、Ca2+、Mn2+中的任何一种，Μ3+可以是 Al3+、Fe3+、Cr3+、V3+、Co3+、Ga3+、Ti3+中的任何一种；
(1.3)将3?6g步骤(1.1)所制得的2-对联苯-8-羟基喹啉预先溶混于26?30mL浓度为1?3M的表面活性剂水溶液中配制成混合浆液B;
所述的表面活性剂中是指C12-2Q脂肪酸钠、C12-2Q脂肪磺酸钠、0)-12烷基苯甲酸钠或Co-12烷基苯磺酸钠。采用2-对联苯-8-羟基喹啉预先溶混于表面活性剂的目的是使2-对联苯-8-羟基喹啉易于进入水滑石层间，并与层板上的Zn2+配位。
[0009](1.4)于强烈搅拌，或超声波，或微波作用下，将步骤(1.2)中得到的溶液A逐滴全部加入混合浆液B中，反应10 min后，加入硅烷偶联剂0.6?3mL。用质量分数为20 %的氢氧化钠水溶液调节反应混合楽液至p Η=9?13，于6 0?8 0 °C下陈化6?15小时，抽滤、水洗涤滤饼至滤夜pH=7?8，沉淀后进行抽滤，滤饼于100?110°C下烘干，得到表面改性黄光水滑石Ο
[0010]所述的硅烷偶联剂，是指γ —甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(ΚΗ-570)、γ 一(2，3_环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(ΚΗ-560)、乙烯基三甲氧基硅烷(ΚΗ-171)或γ —氨丙基三乙氧基硅烷(ΚΗ-550)中的一种；
进行表面改性的目的是使黄光水滑石表面有机硅化，有效防止硬团聚的产生，并提高荧光强度，同时使其在后续的剥离过程中，在硅醇中有良好的相容性和分散性，更易在硅醇中剥离。
[0011]2.黄光甲基苯基乙烯基硅树脂的制备
(2.1)甲基苯基娃醇1的制备:
将蒸馏水、甲苯和无水乙醇加入三口圆底烧瓶中，于强烈搅拌且回流恒温30?60°C条件下反应，缓慢滴加苯基三甲氧基硅烷，再滴加三氟甲磺酸，恒温反应2?5小时，制得甲基苯基硅醇1。其中:甲苯:蒸馏水:无水乙醇:苯基三甲氧基硅烷:三氟甲磺酸的质量比为1:0.5?1:3?6:2?5:0.1?0.5ο
[0012](2.2 )表面改性黄光水滑石在甲基苯基硅醇1中的剥离:
将表面改性黄光水滑石0.01?0.3g加入到步骤(2.1)所制得的15?60ml甲基苯基硅醇1中，于强烈搅拌，或超声波下处理20?35分钟，离心过滤去除沉淀物，即得含有剥离黄光水滑石的甲基苯基硅醇1溶液，此溶液澄清透明且能发出黄色荧光。
[0013](2.3)黄光甲基苯基乙烯基硅树脂的制备:
将(2.2 )所制得的含有剥离黄光水滑石的甲基苯基硅醇1溶液15?30mL倒入三口圆底烧瓶中，加入甲苯20?40mL，搅拌且回流恒温55?80°C条件下反应3?7小时后，加入7?12g四甲基二乙烯基二硅氧烷，继续反应1小时。用乙酸乙酯和蒸馏水的混合溶液萃取，再用饱和碳酸氢钠溶液洗涤3次，加入无水硫酸镁干燥，过滤，旋蒸，即得黄光甲基苯基乙烯基硅树月旨。其中混合溶液中乙酸乙酯:蒸馏水的质量比为1:3。
[0014]3、发光甲基苯基含氢硅树脂的制备
(3.1)甲基苯基娃醇2的制备:
将蒸馏水、甲苯和无水乙醇加入三口圆底烧瓶中，于强烈搅拌且回流恒温40?60°C条件下反应，缓慢滴加二苯基二甲氧基硅烷，再滴加三氟甲磺酸，恒温反应3?6小时，制得甲基苯基硅醇2。其中:甲苯:蒸馏水:无水乙醇:二苯基二甲氧基硅烷:三氟甲磺酸的质量比为1:0.3?0.9:3?8:1?3:0.1?0.3。
[0015](3.2)表面改性黄光水滑石在甲基苯基硅醇2中的剥离:
将表面改性黄光水滑石0.03