一种led封装材料及其制备方法、应用
【专利摘要】本发明涉及一种LED封装材料，其由以下原料制备而成：乙烯基化合物A、环乙基甲基硅氧烷?羰基?铂复合物、3，5?二甲基?1?己炔?3?醇、氢化物B、苯基乙烯基甲基硅烷，所述乙烯基化合物A的化学结构式为所述氢化物B的化学结构式为该LED封装材料的化学结构式为：其中，0≤x、y、u、v≤2000，Me代表甲基CH3?，Ph代表苯基C6H5?。本发明同现有技术相比，具有以下优点：在各波长段均表现出优异的透射率和折射率；耐热性能优异，光性能衰减低；加热固化前流动性好，便于对发光二极管进行有效封装；制备方法简单，应用简便高效。
【专利说明】
一种LED封装材料及其制备方法、应用
技术领域
[0001] 本发明属于半导体技术领域，尤其涉及一种LED封装材料及其制备方法、应用。
【背景技术】
[0002] 基于氮化镓半导体材料的高亮度发光二极管(LED)随着技术的成熟和单位照度成 本的降低，其有望取代传统的白炽灯和荧光灯。为了降低发光二极管单位照度的成本，高折 射率的封装材料能够从氮化镓表面提取更多的发射光，这是由于当光线从高折射率区域 (氮化镓约为2.5)传播到低折射率区域时，存在全部内反射效应。在封装材料和发光物质间 存在折射率不匹配导致额外的光损失。大部分封装材料的折射率为1.5~1.7,这尽管能够 增加5%~10%的光输出，但是应用于发光二极管的封装材料需要同时满足热稳定性高、光 通量稳定、成本低廉等综合条件。
[0003] 当前大部分发光二极管是通过对液态封装材料分散均匀后加热固化以达到封装 效果。发光二极管的封装材料要求是无溶剂的液态配方，这限制了大部分高折射率的材料 应用于发光二极管封装领域，同时，发光二极管封装材料还需要具有良好的透光率、热稳定 性及光稳定性。
[0004] 现有的发光二极管封装材料在材料流动性、可靠性、隔热性和光性能衰减等方面 仍存在很多问题，亟需开发出一种新型的应用于发光二极管的封装材料。
[0005] 本发明提出了一种应用于发光二极管的基于苯氧基苯基硅酮的封装材料及其制 备方法、应用。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题在于改善现有的发光二极管封装材料在材料流动性、可 靠性、隔热性和光性能衰减方面的不足，本发明的目的在于提出一种新型的LED封装材料及 其制备方法、应用。
[0007] 本发明采用以下技术方案:一种LED封装材料，其由以下原料制备而成：乙烯基化 合物A、环乙基甲基硅氧烷-羰基-铂复合物、3,5_二甲基-1-己炔-3-醇、氢化物B、苯基乙烯 基甲基硅烷，所述乙烯基化合物A的化学结构式为
所述氢化物B的化
学结构式为1 其0彡x、y、u、v彡2000，Me代表甲基CH3-，Ph代表苯基 f CeUh-o
[0008] 作为本发明的进一步改进，所述封装材料的化学结构式为： 其中，0彡x、y、u、v彡2000，Me代表甲基CH3-，Ph代表苯基C6H5-。
[0009] 更进一步地，所述封装材料在低于4°C条件下可保存至少6个月。
[0010] 还提出一种LED封装材料的制备方法，包括如下步骤：
[0011] 步骤S1:在反应容器中加入乙烯基化合物A，再依次加入环乙基甲基硅氧烷-羰基-铂复合物和3，5-二甲基-1-己炔-3-醇，乙烯基化合物A、环乙基甲基硅氧烷-羰基-铂复合 物、3,5_二甲基-1-己炔-3-醇三种物质的质量比为30~50:7~11:1~3;
[0012] 步骤S2:反应容器在50°C~70°C条件下，以200RPM~400RPM的速度持续搅拌30~ 60分钟；
[0013] 步骤S3:依次将氢化物B和苯基乙烯基甲基硅烷加入反应容器中形成混合物，其 中，乙烯基化合物A、氢化物B、苯基乙烯基甲基硅烷三者的质量比为30~50:10~20:3~5， 将反应容器置于50°C~70°C条件下，以200RPM~400RPM的速度持续搅拌1~2小时；
[0014]步骤S4:反应结束后，将混合物冷却至25 °C室温，得到封装材料。
[0015] 更进一步地，所述乙烯基化合物A的制备方法如下:包括以下步骤：
[0016] 步骤D1:将4-(苯氧基苯基）苯基二甲氧基硅烷加入反应容器中，再往反应容器中 依次加 Λ-苯基^甲氧基硅烷、苯基甲基乙烯基甲氧基硅烷、去尚子水和30wt %~50wt % 的四丁基氢氧化铵水溶液，4-(苯氧基苯基)苯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基 甲基乙烯基甲氧基硅烷、去离子水、30wt %~50wt %的四丁基氢氧化铵水溶液五种物质的 质量比为 210 ~230:230 ~250:30 ~50:80 ~100:13 ~15;
[0017] 步骤D2:反应容器在70°C~90°C条件下，以200RPM~400RPM的速度持续搅拌5~7 小时，反应过程中，副产物甲醇被蒸馏出；
[0018] 步骤D3:反应结束后，得到蒸馏后的残留物，将反应容器冷却至25°C室温，往反应 容器中依次加入甲苯和去离子水得到混合液体，甲苯与去离子水体积比为1~2:1~2,将混 合液体加入分液漏斗中摇动60~120秒后，静置至分层，排出水相，保留有机相；
[0019] 步骤D4:依次用wt/wt质量比为4%~6%的盐酸洗涤有机相三次、用去离子水洗涤 有机相两次；
[0020] 步骤D5:将有机相过滤并通过旋转蒸发除去有机相中的甲苯，得到乙烯基化合物 A〇
[0021 ]更进一步地，所述4_(苯氧基苯基)苯基二甲氧基硅烷的制备方法如下：包括如下 步骤：
[0022]步骤L1:在反应容器a中依次加入乙醚、镁粉、碘甲烷，乙醚、镁粉、碘甲烷三种物质 的质量比为400~600:8~12:0.2~0.3;
[0023] 步骤L2:反应容器a在25°C常温下搅拌5~7小时，搅拌反应期间，4-溴二苯醚通过 滴液漏斗在5~7小时内逐滴加入反应容器a中，4-溴二苯醚与步骤L1中加入的碘甲烷的质 量比为80~120:0.2~0.3;
[0024]步骤L3:在反应容器b中依次加入苯基三甲氧基硅烷和无水乙醚，质量比为70~90 :130~150，在25 °C常温搅拌反应持续1~2小时；
[0025]步骤L4:搅拌反应期间，用注射器移取一定量的反应容器a中溶液，在1~2小时内 逐滴滴加到反应容器b中形成混合液，其中，注射器移取的反应容器a中溶液与反应容器b中 溶液的质量比为80~120:200~230;
[0026] 步骤L5:反应结束后，将反应容器b中的混合液过滤得到乙醚溶液，然后将乙醚溶 液通过无水硫酸镁干燥，最后将除水后的乙醚溶液过滤，旋转蒸发，得到粗产物；
[0027] 步骤L6:将步骤L5得到的粗产物通过蒸馏除去低沸点杂质得到纯净的4_(苯氧基 苯基)苯基^甲氧基硅烷。
[0028] 更进一步地，所述氢化物B由以下制备方法制备而成:包括如下步骤：
[0029]步骤N1:将二苯基二甲氧基硅烷、甲基-氢-环状硅氧烷、去离子水、98 %的浓硫酸 加入反应容器中，四种物质质量比为280~300:100~120:70~90:20~40;
[0030] 步骤N2:反应容器在70°C~90°C条件下，以200RPM~400RPM的速度持续搅拌3~6 小时，反应过程中，副产物甲醇被蒸馏出；
[0031] 步骤N3:反应结束后，将反应容器冷却至25 °C室温，往反应容器中依次加入甲苯和 去离子水，甲苯与去离子水体积比为1~2:1~2，将混合液体加入分液漏斗中摇动60~120 秒后，静置至分层，排出水相，保留有机相；
[0032] 步骤N4:将有机相依次用饱和碳酸氢钠溶液洗涤1次、去离子水洗4次，将有机相过 滤并通过旋转蒸发除去甲苯，得到氢化物B。
[0033]更进一步地，所述4-(苯氧基苯基）苯基二甲氧基硅烷的化学结构式为
[0034] -种LED封装材料的应用，将封装材料加入发光二极管器件中，在130°C~150°C下 加热2~4小时，使其进一步加热固化形成交联聚合物，以完成对发光二极管的封装。
[0035] 本发明同现有技术相比，有益效果是:在各波长段均表现出优异的透射率和折射 率;耐热性能优异，光性能衰减低;加热固化前流动性好，便于对发光二极管进行有效封装； 制备方法简单，应用简便高效。
【具体实施方式】
[0036]为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、 目的以及优点更加清晰易懂，可以理解的是实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明 的范围。
[0037]产品实施例1
[0038]本实施例一种LED封装材料由以下原料制备而成：乙烯基化合物A、环乙基甲基硅 氧烷-羰基-铂复合物、3，5-二甲基-1 -己炔-3-醇、氢化物B、苯基乙烯基甲基硅烷，乙烯基化 合物A的化学结构式为，氢化物B的化学结构式为
~ 9
J 9 其0<义、7、11、￥<2000，]^代表甲基(：!13-，？11代表苯基〇6115-。
[0039] 上述封装材料的化学结构式为： 其中， 0彡X、y、u、v彡2000，Me代表甲基CH3-，Ph代表苯基C6H5-，该封装材料在低于4 °C条件下可保 存至少6个月。
[0040] 方法实施例
[0041] 上述产品实施例可以按照以下制备方法制得，一种LED封装材料的制备方法，包括 如下步骤：
[0042] 步骤S1:在圆底烧瓶中加入43.25g乙烯基化合物A，再依次加入8.8uL环乙基甲基 硅氧烷_幾基-钼复合物和1.8uL3，5_二甲基-1-己块_3_醇；
[0043] 步骤S2:圆底烧瓶在60°C条件下，以300RPM的速度持续搅拌45分钟；
[0044] 步骤S3:依次将16.33g氢化物B和3.62g苯基乙烯基甲基硅烷加入圆底烧瓶中形成 混合物，其中，将反应容器置于60°C条件下，以250RPM的速度持续搅拌1.5小时；
[0045]步骤S4:反应结束后，将混合物冷却至25 °C室温，得到封装材料。
[0046] 在其他实施例中，步骤S1中的乙烯基化合物A、环乙基甲基硅氧烷-羰基-铂复合 物、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇三种物质的质量比保持为30~50:7~11:1~3范围内即可;上 述步骤S2中，圆底烧瓶在50 °C~70 °C条件下，以200RPM~400RPM的速度持续搅拌30~60分 钟即可；上述步骤S3中，乙烯基化合物A、氢化物B、苯基乙烯基甲基硅烷三者的质量比为30 ~50:10~20:3~58卩可，将圆底烧瓶置于50°(：~70°(：条件下，以2001^]\1~4001^]\1的速度持 续搅拌1~2小时即可。
[0047] 上述乙烯基化合物A的制备方法如下:包括以下步骤：
[0048] 步骤D1:将220.38g 4-(苯氧基苯基）苯基二甲氧基硅烷加入三口圆底烧瓶中，再 往三口圆底烧瓶中依次加入243.28g二苯基二甲氧基硅烷、44.38g苯基甲基乙烯基甲氧基 硅烷、93.73g去离子水和14.79g 40wt%的四丁基氢氧化铵水溶液；
[0049] 步骤D2:三口圆底烧瓶在80°C条件下，以300RPM的速度持续搅拌6小时，反应过程 中，副产物甲醇在采用1L的三口圆底烧瓶与冷凝管搭建形成的蒸馏装置中被蒸馏出；
[0050]步骤D3:反应结束后，得到蒸馏后的残留物，待三口圆底烧瓶内的残留物冷却至25 °C室温，往三口圆底烧瓶中450mL甲苯和400mL去离子水得到混合液体，将混合液体加入分 液漏斗中摇动80秒后，静置至分层，排出水相，保留有机相；
[0051 ] 步骤D4:依次用800mL质量比为5%的盐酸洗涤有机相三次、用80〇11^去离子水洗涤 有机相两次；
[0052]步骤D5:将有机相过滤并通过旋转蒸发除去有机相中的甲苯，得到418.68g乙烯基 化合物A。
[0053] 在其他实施例中，步骤D1中4_(苯氧基苯基）苯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基 硅烷、苯基甲基乙烯基甲氧基硅烷、去离子水、30wt %~50wt %的四丁基氢氧化铵水溶液五 种物质的质量比保持在210~230: 230~250:30~50:80~100:13~15内即可；步骤D2中三 口圆底烧瓶在70°C~90°C条件下，以200RPM~400RPM的速度持续搅拌5~7小时即可；步骤 D3中甲苯与去离子水体积比为1~2:1~2即可，将混合液体加入分液漏斗中摇动60~120秒 均可。
[0054]上述制备方法中应用到了 4_(苯氧基苯基）苯基二甲氧基硅烷，其化学结构式为：
4-(苯氧基苯基)苯基二甲氧基硅烷的合成在手套箱中进行，包括如下 步骤：
[0055] 步骤L1:在圆底烧瓶a中依次加入800mL乙醚、10g镁粉、0. lmL碘甲烷；
[0056]步骤L2:圆底烧瓶a在25°C常温下搅拌6小时，搅拌反应期间，将100g 4-溴二苯醚 通过滴液漏斗在6小时内逐滴加入圆底烧瓶a中；
[0057] 步骤L3:在圆底烧瓶b中依次加入87.6g苯基三甲氧基硅烷和200mL无水乙醚，在25 °C常温搅拌反应持续1~2小时；
[0058] 步骤L4:搅拌反应期间，用注射器移取圆底烧瓶a中溶液100mL，在1小时内逐滴滴 加到圆底烧瓶b中；
[0059] 步骤L5:反应结束后，将圆底烧瓶b中的混合液过滤得到乙醚溶液，然后将乙醚溶 液通过无水硫酸镁干燥，最后将除水后的乙醚溶液过滤，旋转蒸发，得到129. lg粗产物； [0060] 步骤L6:将步骤L5得到的129. lg粗产物通过蒸馏除去低沸点杂质得到121.6g纯净 的4-(苯氧基苯基)苯基二甲氧基硅烷。
[0061 ]在其他实施例中，步骤L1中乙醚、镁粉、碘甲烷三种物质的质量比保持为400~600 :8~12:0.2~0.3即可;步骤L2中圆底烧瓶a在25°C常温下搅拌5~7小时即可，相应地，4-溴二苯醚通过滴液漏斗在5~7小时内逐滴加入圆底烧瓶a中，4-溴二苯醚与加入的碘甲烷 的质量比为80~120:0.2~0.3即可;步骤L3中苯基三甲氧基硅烷和无水乙醚的质量比保持 为70~90:130~150，在25 °C常温搅拌反应持续1~2小时即可;步骤L4中注射器移取的圆底 烧瓶a中溶液与圆底烧瓶b中溶液的质量比为80~120:200~230，滴加在1~2小时内完成即 可；
[0062]上述氢化物B由以下制备方法制备而成:包括如下步骤：
[0063] 步骤N1:将293.3g二苯基二甲氧基硅烷、108.0g甲基-氢-环状硅氧烷、81.0g去离 子水、29.42g 98%的浓硫酸加入圆底烧瓶中；
[0064]步骤呢：圆底烧瓶在80°(：条件下，以2501?^的速度持续搅拌4.5小时，反应过程中， 副产物甲醇被蒸馏出；
[0065] 步骤N3:反应结束后，将圆底烧瓶冷却至25°C室温，往圆底瓶中依次加入200mL甲 苯和200mL去离子水，将混合液体加入分液漏斗中摇动90秒后，静置至分层，排出水相，保留 有机相；
[0066]步骤N4:将有机相依次用饱和碳酸氢钠溶液洗涤1次、去离子水洗4次，将有机相过 滤并通过旋转蒸发除去甲苯，得到337.14g氢化物B。
[0067] 在其他实施例中，步骤N1中保持四种物质的质量比为280~300:100~120:70~90 :20~40即可;步骤N2中圆底烧瓶在70°C~90°C条件下，以200RPM~400RPM的速度持续搅拌 3~6小时即可;步骤N3中甲苯与去离子水体积比保持为1~2:1~2,将混合液体加入分液漏 斗中摇动60~120秒即可。
[0068]通过以上步骤即可获得性能优良的LED封装材料。
[0069]应用实施例
[0070] 将按照上述方法制备得到的封装材料加入LED中，在140°C下加热3小时，使其进一 步加热固化形成交联聚合物，以完成对LED的封装;在其他实施例中封装材料加入LED后，在 130°C~150°C下加热2~4小时亦可。
[0071] 紫外-可见光谱老化试验:取上述封装材料0.5g涂至1平方英寸的石英片上，在150 °C下加热3小时，使材料加热固化;在空气氛围下200°C的高温炉中分别存储12天、24天、42 天及70天，测试封装材料的透射率，透射率老化测试结果显示，所制备得到的封装材料在长 时间高温存储下在各波长段保持了较高的透射率，表现出良好的耐热、耐老化性能。
[0072]紫外-可见光谱折射率试验:取封装材料0.5g涂至1平方英寸的石英片上，在150°C 下加热3小时，使材料加热固化，紫外-可见光谱试验表明，封装材料在各波长段表现出较高 的折射率。
[0073] 综上所述，本发明同现有技术相比，具有以下优点:在各波长段均表现出优异的透 射率和折射率;耐热性能优异，光性能衰减低；加热固化前流动性好，便于对发光二极管进 行有效封装;制备方法简单，应用简便高效。
[0074] 上述实施方式仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的 普通技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所 有等同的技术方案也应属于本发明的范畴。
【主权项】
1. 一种LED封装材料，其特征在于:所述封装材料由以下原料制备而成：乙烯基化合物 A、环乙基甲基硅氧烷-羰基-铂复合物、3，5-二甲基-1-己炔-3-醇、氢化物B、苯基乙烯基甲 基硅烷，所述乙烯基化合物A的化学结构式为，所述氢化物B的化学结构式为 其0彡x、y、u、v彡2000，Me代表甲基CH3-，Ph代表苯92. 根据权利要求1所述的一种LED封装材料，其特征在于:所述封装材料的化学结构式基。6抱_〇 其中，0彡x、y、u、v彡2000，Me 代 f 表甲基CH3-，Ph代表苯基c6h5-。3. 根据权利要求2所述的一种LED封装材料，其特征在于:所述封装材料在低于4°C条件 下可保存至少6个月。4. 根据权利要求1-3任一所述的一种LED封装材料的制备方法，其特征在于:包括如下 步骤： 步骤S1:在反应容器中加入乙烯基化合物A，再依次加入环乙基甲基硅氧烷-羰基-铂复 合物和3,5_二甲基-1-己炔-3-醇，乙烯基化合物A、环乙基甲基硅氧烷-羰基-铂复合物、3， 5-二甲基-1-己炔-3-醇三种物质的质量比为30~50:7~11:1~3; 步骤S2:反应容器在50°C~70°C条件下，以200RPM~400RPM的速度持续搅拌30~60分 钟； 步骤S3:依次将氢化物B和苯基乙烯基甲基硅烷加入反应容器中形成混合物，其中，乙 烯基化合物A、氢化物B、苯基乙烯基甲基硅烷三者的质量比为30~50:10~20:3~5,将反应 容器置于50°C~70°C条件下，以200RPM~400RPM的速度持续搅拌1~2小时； 步骤S4:反应结束后，将混合物冷却至25 °C室温，得到封装材料。5. 根据权利要求3所述的一种LED封装材料的制备方法，其特征在于:所述乙烯基化合 物A的制备方法如下:包括以下步骤： 步骤D1:将4-(苯氧基苯基)苯基二甲氧基硅烷加入反应容器中，再往反应容器中依次 加入二苯基二甲氧基硅烷、苯基甲基乙烯基甲氧基硅烷、去离子水和30wt %~50wt %的四 丁基氢氧化铵水溶液，4-(苯氧基苯基)苯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基甲基 乙烯基甲氧基硅烷、去离子水、30wt %~50wt %的四丁基氢氧化铵水溶液五种物质的质量 比为 210 ~230:230 ~250:30 ~50:80 ~100:13 ~15; 步骤D2:反应容器在70°C~90°C条件下，以200RPM~400RPM的速度持续搅拌5~7小时， 反应过程中，副产物甲醇被蒸馏出； 步骤D3:反应结束后，得到蒸馏后的残留物，将反应容器冷却至25°C室温，往反应容器 中依次加入甲苯和去离子水得到混合液体，甲苯与去离子水体积比为1~2:1~2,将混合液 体加入分液漏斗中摇动60~120秒后，静置至分层，排出水相，保留有机相； 步骤D4:依次用质量比为4%~6 %的盐酸洗涤有机相三次、用去离子水洗涤有机相两 次； 步骤D5:将有机相过滤并通过旋转蒸发除去有机相中的甲苯，得到乙烯基化合物A。6. 根据权利要求4所述的一种LED封装材料的制备方法，其特征在于:所述4-(苯氧基苯 基)苯基二甲氧基硅烷的制备方法如下:包括如下步骤： 步骤L1:在反应容器a中依次加入乙醚、镁粉、碘甲烷，乙醚、镁粉、碘甲烷三种物质的质 量比为400~600:8~12:0.2~0.3; 步骤L2:反应容器a在25°C常温下搅拌5~7小时，搅拌反应期间，4-溴二苯醚通过滴液 漏斗在5~7小时内逐滴加入反应容器a中，4-溴二苯醚与步骤L1中加入的碘甲烷的质量比 为80~120:0.2~0.3; 步骤L3:在反应容器b中依次加入苯基三甲氧基硅烷和无水乙醚，质量比为70~90:130 ~150，在25 °C常温搅拌反应持续1~2小时； 步骤L4:搅拌反应期间，用注射器移取一定量的反应容器a中溶液，在1~2小时内逐滴 滴加到反应容器b中形成混合液，其中，注射器移取的反应容器a中溶液与反应容器b中溶 液的质量比为80~120:200~230; 步骤L5:反应结束后，将反应容器b中的混合液过滤得到乙醚溶液，然后将乙醚溶液通 过无水硫酸镁干燥，最后将除水后的乙醚溶液过滤，旋转蒸发，得到粗产物； 步骤L6:将步骤L5得到的粗产物通过蒸馏除去低沸点杂质得到纯净的4-(苯氧基苯基） 苯基^甲氧基硅烷。7. 根据权利要求5所述的一种LED封装材料的制备方法，其特征在于:所述氢化物B由以 下制备方法制备而成:包括如下步骤： 步骤N1:将二苯基二甲氧基硅烷、甲基-氢-环状硅氧烷、去离子水、98%的浓硫酸加入 反应容器中，四种物质质量比为280~300:100~120:70~90:20~40; 步骤N2:反应容器在70°C~90°C条件下，以200RPM~400RPM的速度持续搅拌3~6小时， 反应过程中，副产物甲醇被蒸馏出； 步骤N3:反应结束后，将反应容器冷却至25°C室温，往反应容器中依次加入甲苯和去离 子水，甲苯与去离子水体积比为1~2:1~2，将混合液体加入分液漏斗中摇动60~120秒后， 静置至分层，排出水相，保留有机相； 步骤N4:将有机相依次用饱和碳酸氢钠溶液洗涤1次、去离子水洗4次，将有机相过滤并 通过旋转蒸发除去甲苯，得到氢化物B。8. 根据权利要求5所述的一种LED封装材料的制备方法，其特征在于:所述4-(苯氧基苯 基)苯基二甲氧基硅烷的化学结构式9. 一种LED封装材料的应用，其特征在于:将权利要求1-3任一所述的封装材料加入LED 中，在130°C~150°C下加热2~4小时，使其进一步加热固化形成交联聚合物，以完成对LED 的封装。
【文档编号】C08G77/20GK106046380SQ201610290361
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】魏亮
【申请人】宁波高新区夏远科技有限公司