有(yǒu)机硅材料具有(yǒu)高耐UV老化性、高耐热老化性、高耐寒性、高透光率和低内应力等特性,因而在LED封装行业中得到广泛应用(yòng)。随着LED功率和亮度的不断提高,有(yǒu)机硅替代EP作為(wèi)LED封装材料将成為(wèi)主流。目前,制备含苯基的乙烯基聚硅氧烷和含氢聚硅氧烷以获得高折射率的封装材料,是研究最成熟、应用(yòng)最普遍的方法之一。如何制备出高折射率、高可(kě)靠性的基體(tǐ)树脂,是配制高折射率封装材料的关键。
一、國(guó)外研究现状
國(guó)外很(hěn)早就开展了加成型苯基有(yǒu)机硅封装材料的原料合成与配方研究。Miyoshi、Goto等采用(yòng)氯硅烷水解缩合法制得了乙烯基硅树脂;然后将其与含苯基硅氧烷的含氢硅油在铂催化剂作用(yòng)下进行硫化成型,得到LED用(yòng)封装材料。研究结果表明:该封装材料的折射率高达1.51,邵氏D硬度為(wèi)75~85,弯曲强度為(wèi)95~135 MPa、拉伸强度為(wèi)5.4 MPa且经UV辐射500 h后的透光率由95%降至92%。Miyoshi以水解缩合法制得的含二苯基硅氧链节的含氢硅油作為(wèi)交联剂,制成的封装材料具有(yǒu)高透光率和高折射率等特点。有(yǒu)关研究结果表明:提高封装材料中苯基的质量分(fēn)数,不仅可(kě)提高材料的折射率,而且还可(kě)降低材料的收缩率、提高其耐冷热循环冲击性能(néng);然而,当苯基含量过高时,透光率会下降(这是由于分(fēn)子间的苯基分(fēn)布不均匀所致);此外,当苯基含量过高时,硅树脂的稳定性也相对较差,当w(苯基)=30%~40%时,产物(wù)的综合性能(néng)相对最好。采用(yòng)加成型液體(tǐ)硅橡胶也能(néng)制成LED用(yòng)有(yǒu)机硅封装材料。Shiobara等将加成型液體(tǐ)硅橡胶在165℃时注塑成型,制得了收缩率為(wèi)3.37%、收缩比近0.04、折射率為(wèi)1.50~1.60(波長(cháng)400 nm)的封装材料。美國(guó)道康宁公司和日本信越公司很(hěn)早就进行了大量的基础研究和产品开发,推出了一系列LED封装用(yòng)高折射率的有(yǒu)机硅产品(包括硅凝胶、弹性體(tǐ)和树脂等多(duō)种形态),并进行了有(yǒu)效的专利布局(进行技术封锁和垄断)。
二、國(guó)内研究现状
國(guó)内对高折射率加成型苯基有(yǒu)机硅封装材料的研究起步较晚。近几年来,由于國(guó)内政策支持及LED产业的不断发展,國(guó)内许多(duō)科(kē)研院所和企业(如杭州师范大學(xué)、中科(kē)院化學(xué)研究所等)对加成型苯基有(yǒu)机硅LED封装材料进行了大量研究,报道了苯基乙烯基聚硅氧烷和含氢聚硅氧烷的各种合成方法和配制工艺。陈智栋等以苯基三氯硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷和甲基三氯硅烷為(wèi)原料,并以二苯基二甲氧基硅烷為(wèi)扩链剂,采用(yòng)水解缩聚法合成了高折射率(>1.54)和高透光率(>99%)的有(yǒu)机硅树脂。廖义军等也采用(yòng)水解缩聚法制得了高折射率(>1.51)的苯基乙烯基硅树脂和含氢硅树脂。研究结果表明:聚硅氧烷结构中活性官能(néng)团(Si-H、乙烯基)所在的位置对固化性能(néng)影响较大,端基官能(néng)团比侧链结构的位阻小(xiǎo),其活性更大、固化更快;通过调节原料官能(néng)团的配比,可(kě)配制不同形态的LED用(yòng)封装材料(如凝胶體(tǐ)、弹性體(tǐ)和树脂等)。
此外,丁小(xiǎo)卫等还制得了折射率高达1.54的苯基乙烯基氢基硅树脂(即分(fēn)子中既含有(yǒu)乙烯基又(yòu)含有(yǒu)Si-H基),并利用(yòng)该硅树脂配制了具有(yǒu)高折射率、高透光率和低光衰的单组分(fēn)LED封装材料。值得指出的是,这种合成思路相当少见,很(hěn)有(yǒu)独创性。孙大伟等采用(yòng)阴离子聚合法制备了不同Mr(相对分(fēn)子质量)的乙烯基封端甲基苯基硅油,其折射率均超过1.52。邵倩等以甲基苯基环體(tǐ)、乙烯基环體(tǐ)和三氟丙基三硅氧烷為(wèi)单體(tǐ),合成了含三氟丙基的乙烯基苯基硅油。引入了含氟单體(tǐ)后,该硅油表面张力较低,用(yòng)其配制的LED封装材料易于真空脱泡。徐晓秋等以苯基环硅氧烷為(wèi)原料,采用(yòng)开环聚合法制得了含苯基的PDMS-PMPS-PMViS(二甲基-甲基苯基-甲基乙烯基聚硅氧烷)線(xiàn)型共聚物(wù);然后以该共聚物(wù)為(wèi)基體(tǐ)树脂、苯基含氢硅油為(wèi)交联剂,采用(yòng)硅氢加成反应合成了折射率超过1.50、透光率超过90%(400~800 nm、10 mm)的凝胶型LED封装材料。
牟秋红等以甲基苯基硅氧烷為(wèi)基础原料,首先合成了甲基苯基环體(tǐ);然后采用(yòng)开环聚合法制备了系列不同黏度和苯基含量的線(xiàn)型、體(tǐ)型有(yǒu)机硅基體(tǐ)树脂。通过组合使用(yòng),获得了3种折射率高达1.54、透光率超过88%(450 nm、4 mm)的LED封装胶粘剂,并且其具有(yǒu)优异的耐UV老化性、耐热老化性(与國(guó)外同类产品性能(néng)相近)。此外,國(guó)内许多(duō)文(wén)献和专利都对含苯基的乙烯基或含氢聚硅氧烷(包括苯基乙烯基硅树脂/硅油、苯基含氢硅树脂/硅油等)的合成方法、高折射率LED封装材料的配制工艺等进行了大量报道。http://www.zhenghangsy.net