高耐湿热透明性LED封装材料及其制备方法

摘要

高耐湿热透明性LED封装材料及其制备方法，以热固性环氧树脂(EP)为基体树脂，将合成的有机硅单体与基体树脂按比例发生接枝缩聚反应，向其中加入固化体系，搅拌均匀后注模经抽真空后进行固化，得到固化样品。其中有机硅单体为一苯基硅三醇单体(CAB)，经一苯基三氯硅烷水解所得。采用合成CAB直接与EP反应制备EP-CAB共聚物，具有有效提高EP的耐湿热性能、改善透明性，同时缩短反应时间、降低反应复杂程度的突出优点，在民用工业的实用性研究方面具有重要的理论意义和应用价值。

说明书

技术领域

本发明属于LED封装材料领域，具体涉及高耐湿热透明性LED封装材料的制备技术。

背景技术

LED作为新型照明光源，无论从节约能源还是从减少污染的角度，都具有替代传统照明光源的潜力，是解决目前我国能源危机的途径之一。

目前，LED主要是用环氧树脂(EP)进行封装，LED封装后树脂外壳的作用主要有：1)保护管芯等不受外界侵蚀；2)采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂)，起透镜或漫射透镜功能；3)选用相应折射率的环氧树脂做过渡，以提高管芯的光出射效率等。环氧树脂具有良好的综合力学性能，粘接强度高、粘接面广、收缩率低、稳定性好、优异的电绝缘性、良好的加工性等，广泛应用于LED封装材料领域。然而，由于环氧树脂的粘度大，流动性差，固化后交联密度高，故存在内应力大，耐疲劳性、耐热性和耐湿性较差等缺点，很大程度上制约了环氧树脂在结构材料方面的应用。因此，加强环氧树脂封装材料的设计与开发，提高环氧树脂的耐湿热性能，改善其透明性能具有经济和社会意义。

由于有机硅主链由Si-O键构成，Si-O键的键能比C-C键和C-O键的键能大，因此用有机硅改性环氧树脂应当可以可有效提高其耐湿热性能；由于含苯基有机硅的耐热性好于含甲基等其它基团的有机硅，所以选用含苯基有机硅改性环氧树脂，更可较大地提高环氧树脂的耐湿热性能。目前，有机硅改性环氧树脂通常的做法是先将有机硅氧烷缩聚成预聚物，再将预聚物与环氧树脂反应，例如材料科学与工程学报2009年2月发表的《有机硅改性环氧树脂的合成及其性能》，就存在以下不足：反应步骤多、不易操作、时间长；且先预聚后反应影响改性环氧树脂的耐热性能。

发明内容

本发明的目的在于提供反应步骤少、反应时间短的一苯基硅三醇单体(CAB)直接与环氧树脂(EP)反应制备EP-CAB共聚物的高耐湿热透明性LED封装材料及其制备方法。

本发明提供的高耐湿热透明性LED封装材料的制备方法，具体如下：

第一步、在冰水混合物中，向去离子水和丙酮的混合溶液中逐滴加入一苯基三氯硅烷，反应充分后，过滤得到粗产物，进一步将粗产物溶解在丙酮中，利用大量的去离子水和碳酸钠调节PH至中性，过滤，50～70℃下真空干燥1～3h，得到一苯基硅三醇单体；

第二步、在反应温度80～90℃条件下，将环氧树脂100重量份与少于20重量份的一苯基硅三醇单体发生接枝缩聚反应1～2h，制得EP-CAB共聚物；

第三步、向EP-CAB共聚物中加入100重量份固化体系，搅拌均匀后注模，抽真空，0.5～1.5h后进行固化，固化条件为先75～85℃固化0.5～1.5h、再115～125℃固化1.5～2.5h。

优选反应条件为：

第一步、在冰水混合物中，向去离子水和丙酮的混合溶液中逐滴加入一苯基三氯硅烷，反应充分后，过滤得到粗产物，进一步将粗产物溶解在丙酮中，利用大量的去离子水和碳酸钠调节PH至中性，过滤，60℃下真空干燥2h，得到一苯基硅三醇单体；

第二步、在反应温度80～90℃条件下，将环氧树脂100重量份与2～10重量份的一苯基硅三醇单体发生接枝缩聚反应1.5h，制得EP-CAB共聚物；

第三步、向EP-CAB共聚物中加入100重量份固化体系，搅拌均匀后注模，抽真空，1h后进行固化，固化条件为先80℃固化1h、再120℃固化2h。

由上述方法制得的高耐湿热透明性LED封装材料，其可达到吸水率为0.2125％～0.3456％，热分解温度为221℃～228℃，同时透光率为86.93％～90.1％的良好性能。

本申请有以下创新点：

与先将有机硅氧烷缩聚成预聚物，再将预聚物与环氧树脂反应的方法相比，本发明合成一苯基硅三醇单体直接与环氧树脂反应制备EP-CAB共聚物，改性剂一苯基硅三醇单体是经一苯基三氯硅烷水解所得，缩短了反应时间，降低了反应的复杂程度，且易于操作，同时使环氧树脂的耐湿热性能明显提高，透明性能得到改善。

附图说明

图1是高耐湿热透明性LED封装材料制备的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：以热固性环氧树脂(EP)为基体树脂，将合成的有机硅单体与基体树脂反应，制备高耐湿热透明性LED封装材料，其具体制备过程如下：

第一步、在冰水混合物中，向150ml去离子水和10ml丙酮的混合溶液中逐滴加入10g～30g一苯基三氯硅烷，反应30min，过滤得到粗产物，进一步将其溶解在丙酮中，利用大量的去离子水和碳酸钠调节PH至中性，过滤，60℃下真空干燥2h，得到一苯基硅三醇单体(CAB)；

第二步、在反应温度80～90℃下，将环氧树脂100重量份与一苯基硅三醇单体为2～5重量份发生接枝缩聚反应1.5h，制备EP-CAB共聚物；

第三步、向EP-CAB共聚物中加入100重量份固化体系，搅拌均匀后注模，抽真空，1h后进行固化，固化条件为先80℃固化1h、再120℃固化2h，得到固化样品；

第四步、按照国际标准GB/T1034-1998进行性能测试，实测吸水率为0.3456％，热分解温度为228℃，同时透光率为86.93％。

实施例2：以热固性环氧树脂为基体树脂，将合成的有机硅单体与基体树脂反应，制备高透明性耐湿热LED封装材料，其具体制备过程如下：

第一步、在冰水混合物中，向150ml去离子水和10ml丙酮的混合溶液中逐滴加入10g～30g一苯基三氯硅烷，反应30min，过滤得到粗产物，进一步将其溶解在丙酮中，利用大量的去离子水和碳酸钠调节PH至中性，过滤，60℃下真空干燥2h，得到一苯基硅三醇单体(CAB)；

第二步、在反应温度80～90℃下，将环氧树脂100重量份与一苯基硅三醇单体为7～10重量份发生接枝缩聚反应1.5h，制备EP-CAB共聚物；

第三步、向EP-CAB共聚物中加入100重量份固化体系，搅拌均匀后注模，抽真空，1h后进行固化，固化条件为先80℃固化1h、再120℃固化2h，得到固化样品；

第四步、按照国际标准GB/T1034-1998进行性能测试，实测吸水率为0.2125％，热分解温度为221℃，同时透光率为90.14％。

实施例3：以热固性环氧树脂(EP)为基体树脂，将合成的有机硅单体与基体树脂反应，制备高耐湿热透明性LED封装材料，其具体制备过程如下：

第一步、在冰水混合物中，向150ml去离子水和10ml丙酮的混合溶液中逐滴加入10g～30g一苯基三氯硅烷，反应30min，过滤得到粗产物，进一步将其溶解在丙酮中，利用大量的去离子水和碳酸钠调节PH至中性，过滤，60℃下真空干燥2h，得到一苯基硅三醇单体(CAB)；

第二步、在反应温度80～90℃下，将环氧树脂100重量份与一苯基硅三醇单体为20重量份发生接枝缩聚反应2h，制备EP-CAB共聚物；

第三步、向EP-CAB共聚物中加入100重量份固化体系，搅拌均匀后注模，抽真空，1.5h后进行固化，固化条件为先85℃固化1.5h、再125℃固化2.5h，得到固化样品；

第四步、按照国际标准GB/T1034-1998进行性能测试，实测吸水率为0.2015％，热分解温度为219℃，同时透光率为84.93％。

实施例4：以热固性环氧树脂(EP)为基体树脂，将合成的有机硅单体与基体树脂反应，制备高耐湿热透明性LED封装材料，其具体制备过程如下：

第一步、在冰水混合物中，向150ml去离子水和10ml丙酮的混合溶液中逐滴加入10g～30g一苯基三氯硅烷，反应30min，过滤得到粗产物，进一步将其溶解在丙酮中，利用大量的去离子水和碳酸钠调节PH至中性，过滤，60℃下真空干燥2h，得到一苯基硅三醇单体(CAB)；

第二步、在反应温度80～90℃下，将环氧树脂100重量份与一苯基硅三醇单体为15重量份发生接枝缩聚反应1h，制备EP-CAB共聚物；

第三步、向EP-CAB共聚物中加入100重量份固化体系，搅拌均匀后注模，抽真空，0.5h后进行固化，固化条件为先75℃固化0.5h、再115℃固化1.5h，得到固化样品；

第四步、按照国际标准GB/T1034-1998进行性能测试，实测吸水率为0.2018％，热分解温度为216℃，同时透光率为84.56％。