含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种含多个硅‑氢键的POSS纳米杂化分子化合物，其典型结构如下式所示：

POSS Nano Hybrid Molecular Compounds Containing Multiple Silicon-Hydrogen Bonds and Their Applications

The present invention discloses a POSS nano hybrid molecular compound containing multiple silicon hydrogen bonds. Its typical structure is as follows:

【技术实现步骤摘要】
含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物及其应用
本专利技术具体涉及一种含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物(POSS＝八硅倍半氧烷)、包含所述含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物的可固化的有机硅组合物等，其可以应用于如发光二极管(LED)等半导体器件、电子器件的封装领域。
技术介绍
LED(半导体发光二极管)因具有低能耗、长寿命、小体积等优点，而被广泛应用于照明、背光等领域。而封装工序是LED制程中的一个非常重要的工序，其对于LED的工作性能、成本等有着非常显著的影响。随着半导体器件的发展，对封装胶的性能要求逐步提高。例如，随着发光二极管(LED)功率和亮度的不断提高，对有机硅组合物的光学性能、物理性能和化学性能等提出了更高的要求，传统的环氧树脂封装材料已不能满足实际需要。目前，利用由含有不饱和键的聚硅氧烷类组分与作为交联剂的含有硅氢键的组分在催化剂存在下通过硅氢加成反应热固化形成的聚硅氧烷类化合物进行大功率高亮度的白光LED的封装，已经成为业界习用的方式。然而，现有的交联剂仍存在一些难以克服的缺陷。例如，应用现有交联剂的有机硅封装胶通常存在固化速度慢、固化时间长、固化后的有机硅封装胶硬度较小及折光率较低等缺陷，因此在应用于进行LED等的封装时，往往会影响其出光效率、光品质、光色的均一性、器件可靠性等。笼型聚倍半硅氧烷，英文名称polyhedraloligomericsilsesquioxane，简称POSS，通式(RSiO3/2)n，其中R为八个顶角Si原子所连接基团。POSS是由Si-O交替连接的硅氧骨架组成的无机内核，在其八个顶角上Si原子所连接的基团R可以为反应性或者惰性基团(参考文献：POSS-高分子材料的多功能性新组分，《化学通报》，2007年04期；多面体低聚倍半硅氧烷的合成研究进展，《高分子通报》，2014年10期；Developmentsofpolyhedraloligomericsilsesquioxanes(POSS),POSSnanocompositesandtheirapplications:Areview,JournalofScientific&IndustrialResearch,Vol.68,June2009,pp.437-464)。含烷基的聚硅氧烷的可见光折光率一般都低于1.45，但POSS由于多面体的内核结构而普遍拥有高于1.5的折光率，这正好符合LED等光电封装材料高光萃取的需要。但POSS纳米杂化分子化合物普遍不具有可反应的功能团，即使有反应基团，也普遍因是多晶或固体而很难分散于可固化的有机硅组合物中，或很难应用于点胶工艺。例如，八乙烯基-POSS是白色的晶体，很难溶于可固化的有机硅组合物中(http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/475424？lang＝zh&region＝CN)。同时，含含多个硅-氢键的POSS也不易制作或存在室温下不稳定的问题。进一步的，同时含有Si-H键和烯基的POSS材料也是未见报道的，但预计会加快可固化有机硅组合物的固化速度并减少固化时的材料收缩。这些都是LED封装中急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物、可固化的有机硅组合物及其应用，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物，其化学式为(R')x(R”)y(SiO3/2)z，其中R'＝CH2CH2(CH3)2Si-m-C6H4-Si(CH3)2H,或R'＝CHCH3-(CH3)2Si-m-C6H4-Si(CH3)2H，其中R”选自取代或未取代的C1-C20的烷基、C1-C20的不饱和烯基、C1-C20的不饱和炔基、芳基、CH2CH2(CH3)2Si-m-C6H4-Si(CH3)2H、或CHCH3-(CH3)2Si-m-C6H4-Si(CH3)2H，R'、R"相同或者不同，x、y是整数,且x≥3，z＝6、8、10或12，x+y＝z。本专利技术实施例还提供了所述的含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物作为交联剂在硅氢加成反应中的应用。本专利技术实施例还提供了一种制备所述含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物的方法，其包括：使含有至少三个乙烯基的八硅倍半氧烷与含有至少两个硅氢键的化合物在有催化剂存在的条件下进行硅氢加成反应，生成所述的含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物，所述所述的含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物含有至少3个Si-H键。优选的，所述含有至少三个乙烯基的八硅倍半氧烷的化学式为(R1)a(R2)b(SiO3/2)c，其中R1选自取代或未取代的乙烯基或烯丙基，R2选自取代或未取代的C1-C20的烷基、C1-C20的不饱和烯基、C1-C20的不饱和炔基或者芳基，R1、R2相同或者不同，a、b是整数,且a≥3，c＝6、8、10或12,a+b＝c。优选的，所述含至少两个硅氢键的化合物的化学式为H(CH3)2Si-m-C6H4-Si(CH3)2H。本专利技术实施例还提供了一种可固化的有机硅组合物，包括含有乙烯基的聚硅氧烷类组分，含硅氢键的组分和氢化硅烷化催化剂；所述含硅氢键的组分包括所述的含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物。本专利技术实施例还提供了所述可固化的有机硅组合物于物品粘接、制备物品表面涂层或物品封装中的应用。本专利技术的含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物在应用为硅氢加成反应的交联剂时，较之现有的交联剂具有更高折光率、更高粘度、更高交联密度等优点，较之现有的POSS纳米杂化分子化合物具有液体流动性、易于分散于有机硅组合物、同时拥有Si-H键和烯基等优点，且包含本专利技术含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物的有机硅组合物还具有固化效率高、固化后硬度较高及折光率较高、热重损失低、固化后收缩小等特点。以下结合实施例对本专利技术的技术方案作更为具体的解释说明，但不作为对本专利技术的限定。具体实施方式本专利技术实施例的一个方面提供的一种含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物，其化学式为(R')x(R”)y(SiO3/2)z，其中R'＝CH2CH2(CH3)2Si-m-C6H4-Si(CH3)2H,或R'＝CHCH3-(CH3)2Si-m-C6H4-Si(CH3)2H，其中R”选自取代或未取代的C1-C20的烷基、C1-C20的不饱和烯基、C1-C20的不饱和炔基、芳基、CH2CH2(CH3)2Si-m-C6H4-Si(CH3)2H、或CHCH3-(CH3)2Si-m-C6H4-Si(CH3)2H，R'、R"相同或者不同，x、y是整数,且x≥3，z＝6、8、10或12，x+y＝z。优选的，x＝8，y＝0,z＝8。优选的，R”选自取代或未取代的C1-C20烷基。进一步优选的，R”选自取代或未取代的C1-C8烷基。更优选的，R”选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或2-乙基己基。优选的，R”选自取代或未取代的C1-C20不饱和烯基。进一步优选的，R”选自取代或未取代的C1-C8不饱和烯基。更优选的，R”选自乙烯基、丙烯基、异丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含多个硅‑氢键的POSS纳米杂化分子化合物，其特征在于，它的化学式为(R')x(R”)y(SiO3/2)z，其中R'＝CH2CH2(CH3)2Si‑m‑C6H4‑Si(CH3)2H,或R'＝CHCH3‑(CH3)2Si‑m‑C6H4‑Si(CH3)2H，其中R”选自取代或未取代的C1‑C20的烷基、C1‑C20的不饱和烯基、C1‑C20的不饱和炔基、芳基、CH2CH2(CH3)2Si‑m‑C6H4‑Si(CH3)2H、或CHCH3‑(CH3)2Si‑m‑C6H4‑Si(CH3)2H，R'、R"相同或者不同，x、z是整数,且x≥3，z＝6、8、10或12，x+y＝z；优选的，x＝8，y＝0,z＝8；优选的，R”选自取代或未取代的C1‑C20烷基；进一步优选的，R”选自取代或未取代的C1‑C8烷基；更优选的，R”选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或2‑乙基己基；优选的，R”选自取代或未取代的C1‑C20不饱和烯基；进一步优选的，R”选自取代或未取代的C1‑C8不饱和烯基；更优选的，R”选自乙烯基、丙烯基、异丙烯基、烯丙基、丁烯基或异丁烯基；优选的，R”选自取代或未取代的C1‑C20不饱和炔基；进一步优选的，R”选自取代或未取代的C1‑C8不饱和炔基；更优选的，R”选自乙炔基、丙炔基、异丙炔基、炔丙基、丁炔基、或异丁炔基；优选的，R”选自取代或未取代的苯基；进一步优选的，R”选自选自苯基、4‑甲基‑苯基、4‑甲氧基‑苯基或4‑氯‑苯基；优选的，所述的含多个硅‑氢键的POSS纳米杂化分子化合物具有下式所示的结构：...

【技术特征摘要】
1.一种含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物，其特征在于，它的化学式为(R')x(R”)y(SiO3/2)z，其中R'＝CH2CH2(CH3)2Si-m-C6H4-Si(CH3)2H,或R'＝CHCH3-(CH3)2Si-m-C6H4-Si(CH3)2H，其中R”选自取代或未取代的C1-C20的烷基、C1-C20的不饱和烯基、C1-C20的不饱和炔基、芳基、CH2CH2(CH3)2Si-m-C6H4-Si(CH3)2H、或CHCH3-(CH3)2Si-m-C6H4-Si(CH3)2H，R'、R"相同或者不同，x、z是整数,且x≥3，z＝6、8、10或12，x+y＝z；优选的，x＝8，y＝0,z＝8；优选的，R”选自取代或未取代的C1-C20烷基；进一步优选的，R”选自取代或未取代的C1-C8烷基；更优选的，R”选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或2-乙基己基；优选的，R”选自取代或未取代的C1-C20不饱和烯基；进一步优选的，R”选自取代或未取代的C1-C8不饱和烯基；更优选的，R”选自乙烯基、丙烯基、异丙烯基、烯丙基、丁烯基或异丁烯基；优选的，R”选自取代或未取代的C1-C20不饱和炔基；进一步优选的，R”选自取代或未取代的C1-C8不饱和炔基；更优选的，R”选自乙炔基、丙炔基、异丙炔基、炔丙基、丁炔基、或异丁炔基；优选的，R”选自取代或未取代的苯基；进一步优选的，R”选自选自苯基、4-甲基-苯基、4-甲氧基-苯基或4-氯-苯基；优选的，所述的含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物具有下式所示的结构：2.权利要求1所述的含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物作为交联剂在硅氢加成反应中的应用。3.一种含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物的制备方法，其特征在于包括：使含有至少三个乙烯基的八硅倍半氧烷与含有至少两个硅氢键的化合物在有催化剂存在的条件下进行硅氢加成反应，生成权利要求1所述含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物，所述含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物含有至少3个Si-H键；优选的，所述含有至少三个乙烯基的八硅倍半氧烷的化学式为(R1)a(R2)b(SiO3/2)c，其中R1选自取代或未取代的乙烯基或烯丙基，R2选自取代或未取代的C1-C20的烷基、C1-C20的不饱和烯基、C1-C20的不饱和炔基或者芳基，R1、R2相同或者不同，a、c是整数,且a≥3，c＝6、8、10或12，a+b＝c；尤其优选的，c＝8，a＝8，b＝0；尤其优选的，R2选自取代或未取代的C1-C20烷基；优选的，R2选自取代或未取代的C1-C8烷基；进一步优选的，R2选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或2-乙基己基；或者，R2选自取代或未取代的C1-C20不饱和烯基；优选的，R2选自取代或未取代的C1-C8不饱和烯基；进一步优选的，R2选自乙烯基、丙烯基、异丙烯基、烯丙基、丁烯基或异丁烯基；或者，R2选自取代或未取代的C1-C20不饱和炔基；优选的，R2选自取代或未取代的C1-C8不饱和炔基；进一步优选的，R2选自乙炔基、丙炔基、异丙炔基、炔丙基、丁炔基或异丁炔基；或者，R2选自取代或未取代的苯基；优选的，R2选自选自苯基、4-甲基-苯基、4-甲氧基-苯基或4-氯-苯基；更进一步优选的，R1和R2均选自乙烯基，尤其优选的，所述八硅倍半氧烷为八乙烯基-POSS；更进一步优选的，所述含有至少三个乙烯基的八硅倍半氧烷具有下式所示的结构：优选的，所述含至少两个硅氢键的化合物的化学式为H(CH3)2Si-m-C6H4-Si(CH3)2H；更进一步优选的，所述含有至少两个硅氢键的化合物具有下式所示的结构：优选的，所述的制备方法包括：将含至少三个乙烯基的八硅倍半氧烷、含有至少两个硅氢键的化合物、有机溶剂及催化剂混合后，加热回流进行硅氢加成反应，生成所述含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物。4.一种可固化的有机硅组合物，包括含有乙烯基的聚硅氧烷类组分，含硅氢键的组分和氢化硅烷化催化剂；其特征在于：所述含硅氢键的组分包括权利要求1所述的含多个硅-氢键的POSS纳米杂化分子化合物；优选的，所述含有乙烯基的聚硅氧烷类组分含有至少两个与硅键合的链烯基和至少一个与硅键合的芳香基；优选的，所述含有乙烯基的聚硅氧烷类组分的折光率不小于1.5，尤其优选为1.50～1.65；优选的，所述含有乙烯基的聚硅氧烷类组分于25℃的粘度为10～50，000cPs，尤其优选为50～5000cPs；优选的，含有乙烯基的聚硅氧烷类组分选自线型聚合物、支链型聚合物或网状聚合物的一种或多种；进一步优选的，所述含有乙烯基的聚硅氧烷类组分选自线型聚合物；进一步优选的，所述含有乙烯基的聚硅氧烷类组分具有下式所示结构：其中，D＝1～500，M＝1～500，N＝1～500；更为优选的，D＝1～50，M＝1～500，N＝1～50；优选的，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张汝志，
申请(专利权)人：弗洛里光电材料苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32