一种LED封装胶用环氧化改性苯基硅树脂及其制备方法与流程

文档序号：17919535发布日期：2019-06-15 00:00阅读：244来源：国知局

本发明属于led封装胶技术领域，具体涉及一种led封装胶用环氧化改性苯基硅树脂及其制备方法。

背景技术：

发光二极管(led)是一种高效、节能和环保的新型发光设备，具有工作电压低、耗电量小、发光效率高、发光响应时间极短、光色纯、结构牢固、性能稳定、成本低和寿命长等一系列特性。在能源相对短缺、污染日益严重的当今社会,led的广泛应用具有重要的意义。led主要由芯片，引线，支架，封装材料等组成。其中封装材料主要有两个作用，一个是保护芯片和易碎引线，另一个是提高led的出光效率。因此封装材料对于led的使用寿命有重要影响，是led实际应用的关键技术。

随着led的快速发展，对封装技术的要求也越来越严格。由于传统的小功率led封装材料存在着折光率低、透光率差、耐高温和紫外老化性差等缺点，已经不能满足市场的需求，因此生产出性能好且成本低廉的大功率led封装材料成为当今研究的热点。与普通led封装材料相比，高功率led需要在更高温度和更高强度的紫外辐射下工作，因此大功率led对封装材料的综合性能在抗紫外辐射、透光性和耐热性能上，有更高的要求。有机硅树脂是近年来用于大功率led封装材料的热门材料，这是因为硅树脂是高度交联的网状结构的聚有机硅氧烷，具有良好的热稳定性、透明性、耐冷热冲击性、低吸湿性、低表面张力和低的玻璃化转变温度等优点。但是有机硅树脂表面能低，在作为封装树脂使用时对led芯片的支架黏附力不够，必须引入增粘基团来提高附着力。环氧基在高温条件下能够与基材上的羟基发生化学反应形成化学键，从而对基材具有较高的粘接力，所以将其引入到硅树脂结构中能够有效地提高硅树脂的粘接力。

中国专利cn108384010a公布了一种水解的溶胶-凝胶工艺合成兼具有机硅聚合物与环氧树脂两者优点的综合性能良好的环氧化改性硅树脂。其制备过程是：以含环氧的有机硅氧烷与含苯基的有机硅氧烷为原料，碱性阴离子交换树脂为催化剂，在加热搅拌条件下进行水解缩合反应，制得环氧化改性苯基硅树脂。该制备工艺操作简单，但是在反应的过程中会产生大量的活性氢，导致环氧开环，从而使得产物凝胶。而且由于合成的环氧化改性苯基硅树脂的结构中残余大量的羟基，合成的封装材料存在易黄变且机械性能差的缺点。

因此选择合适且简单的合成工艺，防止环氧凝胶，对于环氧化改性硅树脂的合成及其广泛应用和降低生产成本有着至关重要的作用。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的首要目的在于提供一种led封装胶用环氧化改性苯基硅树脂的制备方法。该制备工艺有效地避免了环氧的凝胶，极大地消除羟基，从而提高led封装材料的耐高温性能和机械性能。且将大部分环氧基引入在产物的端基，提高了环氧基的在固化过程中的反应活性。该方法制备得到的环氧化改性硅树脂为无色透明粘稠状液体，透光率、折射率高，热稳定性好，可以用作led封装胶材料。

本发明的另一目的在于提供一种由上述制备方法得到的led封装胶用环氧化改性苯基硅树脂。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种led封装胶用环氧化改性苯基硅树脂的制备方法，包括以下步骤：

(1)以水解的溶胶-凝胶法制备端羟基的苯基硅树脂低聚物

以含苯基的有机硅氧烷和蒸馏水为原料，d301r型碱性阴离子树脂为催化剂，在加热搅拌条件下进行水解的溶胶-凝胶反应，得到端羟基的苯基硅树脂的粗产物，将粗产物进行减压抽滤除去碱性阴离子交换树脂，然后静置分层，取下层清液，进行减压蒸馏脱除低沸物，得到端羟基的苯基硅树脂低聚物。

(2)以非水解的溶胶-凝胶制备环氧化改性苯基硅树脂

将端羟基的苯基硅树脂低聚物滴入含环氧的有机硅氧烷中，得到反应物，在d301r型碱性阴离子树脂的催化下，进行非水解的溶胶-凝胶反应，将制备的粗产物进行减压抽滤，除去碱性阴离子交换树脂，然后减压蒸馏脱除低沸物，即得到所述的led封装胶用环氧化改性苯基硅树脂。

优选的，步骤(1)中所述的含苯基的有机硅氧烷为苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷和甲基苯基二乙氧基硅烷中的一种或两种以上。

优选的，步骤(1)中所述的水解的溶胶-凝胶反应中含苯基的有机硅氧烷与蒸馏水的质量比为2:1～1:1。

优选的，步骤(1)中所述的水解的溶胶-凝胶反应中，d301r型碱性阴离子树脂的用量为原料总重的0.9％～2％。

优选的，步骤(1)中所述的水解的溶胶-凝胶反应的反应温度为60～90℃，反应时间为2～4小时。

优选的，步骤(1)中所述的减压蒸馏的条件为100℃和-0.096mpa。

步骤(1)中所述的端羟基的苯基硅树脂低聚物为无色透明。

优选的，步骤(2)中所述的含环氧的有机硅氧烷为3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷、【2-(3,4-环氧环己基)】乙基三甲氧基硅烷和【2-(3,4-环氧环己基)】乙基三乙氧基硅烷中的一种或两种以上。

优选的，步骤(2)中所述的反应物中，羟基与烷氧基的摩尔比1:1～1:2。

优选的，步骤(2)中所述的d301r型碱性阴离子树脂的用量为反应物质量的0.9％～2％。

优选的，步骤(2)中所述的将端羟基的苯基硅树脂低聚物滴入含环氧的有机硅氧烷中的滴加时间为1～2h。

优选的，步骤(2)中所述的非水解的溶胶-凝胶反应的反应温度为80～95℃，反应时间为4～6h。

步骤(2)中所述的低沸物为甲醇、乙醇或甲醇和乙醇的混合物。

优选的，步骤(2)中所述的减压蒸馏的条件为120℃和-0.096mpa。

本发明进一步提供一种由上述制备方法得到的led封装胶用环氧化改性苯基硅树脂。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明提出一种水解溶胶-凝胶和非水解溶胶-凝胶结合工艺，先通过水解的溶胶-凝胶法合成含有一定量羟基的中间体，然后将中间体与含有环氧的硅氧烷单体进行非水解溶胶-凝胶法进行脱醇反应。这种工艺对于合成综合性能良好的环氧化改性硅树脂的十分有益。

(1)在非水解溶胶-凝胶的过程中，在不含水的条件下，通过使硅醇进行脱醇反应，从而消除改性硅树脂中的羟基，极大地提升了固化产物的耐高温和机械性能。

(2)通过将反应分成两步，对产物的结构进行设计，使得大多数环氧基引入到产物的端基上，增加了环氧基的活性，有利于其后期的快速固化反应。

(3)由于水解溶胶-凝胶的高反应活性，可以在短时间内合成具有适中粘度的产物。因此新工艺可以克服非水解溶胶-凝胶过程的低效率，并极大地缩短反应时间。

(4)由于环氧基团的高反应活性，使得其在含有大量活性氢的水解溶胶-凝胶工艺中和高温条件下容易发生开环的反应，进而引起产品凝胶。由于非水解的溶胶-凝胶具有相对稳定的环境，因此在非水解的溶胶-凝胶工艺过程中引入环氧基团，可以有效地防止环氧开环，从而高效地将环氧基引入到硅树脂的结构中。

因此通过水解溶胶-凝胶和非水解溶胶-凝胶结合工艺合成的产物具有优异的性能。制备的环氧化改性苯基硅树脂为无色透明粘稠状液体，透光率高、热稳定性好。通过对反应条件及原料配比进行一定的调整，可以控制产物的粘度500～10000mpa.s之间，分子量在1000～8000之间，分子量分布指数pdi在1.2～1.6之间，折射率在1.50～1.55之间，环氧(mol/100g环氧化改性苯基硅树脂)含量在0.05～0.25之间，可以用作led封装胶材料。

附图说明

图1为实施例1制备的环氧化改性苯基硅树脂的反应原理图。

图2为实施例1制备的环氧化改性苯基硅树脂的红外谱图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。

实施例1