一种有机硅三元封装材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机硅三元封装材料及其制备方法，先用苯甲醇在微纳米二氧化硅材料的表面接枝苯基，增强微纳米二氧化硅材料与有机介质的相溶性；然后将表面修饰后的微纳米二氧化硅材料与环氧基有机硅单体混溶，乳化分散，离心分散得到透明溶液，惰性气体条件下浓缩为溶液A，微纳米二氧化硅的表面的羟基和有机硅单体发生缩合反应；将溶液A和乙烯基有机硅单体、纯有机硅单体分别合成，分别得到第一中间体和第二中间体；然后将第一中间体和第二中间体合成得到封装材料。本发明专利技术提出的微纳米二氧化硅复合有机硅三元封装材料适用于常规光电子器件的封装，特别是对导热系数、折光指数、透明度等要求较高的光电显示器件封装尤为合适。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机硅封装材料的制备方法，具体说是一种有机硅三元封装材料及其制备方法。
技术介绍
在市场主流的封装材料中，环氧树脂使用得最多，它具有优良的电绝缘性能，密着性、介电性能、透明和粘结性好，收缩率低，贮存稳定性好，配方灵活，且固化条件低，操作简便。但它固化后交联密度高、内应力大、脆性大、耐冲击性差、使用温度一般不能超过150℃。而且，它耐老化性能、包括抗紫外光性能存在明显不足，水汽透过率偏高。此外，从封装工艺来看，环氧树脂的固化时间过长，造成单位能耗高、单位时间的生产效率偏低的问题。相比之下，硅树脂的热氧化稳定性和电绝缘性能非常突出，而且具有优异的耐潮、防水、防锈、耐寒、耐臭氧和耐候性能。它比环氧树脂有更好的耐热性和抗紫外的特性，亮度衰减小，且与环氧树脂粘着紧密，不会产生界面问题。但缺点是耐溶剂的性能较差，氧气透过率偏高。此外，硅树脂在固化封装过程中对除水、除有机溶剂的要求非常高，致使成品率偏低。目前，有机硅开始逐渐代替环氧树脂。它的水汽和氧气渗透率都非常低，透光性、耐腐蚀性、热稳定性和抗紫外线的能力也更强。不过，它的粘合性较差，在高温或冷热交替的情况下容易与外封胶、基板和芯片等组分发生剥离现象，形成局部真空层而使亮度急剧衰减。此外，有机硅的价格非常昂贵，封装中采用的激光烧结工艺成本也异常高昂，十分不利于大规模推广和工业化生产。由于以上三种封装材料均存在折光指数和导热系数偏低的明显缺陷。鉴于此，本专利技术从填料、配方和结构等多方面实施改进优化，通过引入商业化的微米填料、提高填料与聚合物单体的相容性，以期在确保粘结强度、力学强度、热稳定性和透光性等基本性质的前提下，提高封装材料的光热耐受性、折光指数、抗水氧渗透和导热性等关键指标，从而提高封装胶乃至器件的使用寿命和性能问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种有机硅三元封装材料及其制备方法。本专利技术所采取的技术方案是：一种有机硅三元封装材料的制备方法，包括以下步骤：S1：微纳米二氧化硅材料的表面修饰：将微纳米二氧化硅材料在苯甲醇中分散均匀，加压加热反应，冷却，离心分离，得到表面修饰后的微纳米二氧化硅材料；S2：将所述S1制备得到的表面修饰后的微纳米二氧化硅材料与环氧基有机硅单体混溶，乳化分散，离心分散得到透明溶液，干燥惰性气体条件下浓缩为溶液A；S3：在催化剂的作用下，硅二醇交联剂、所述溶液A和乙烯基有机硅单体合成第一中间体，硅二醇交联剂、所述溶液A和纯有机硅单体合成得到第二中间体，其中，所述乙烯基有机硅单体包括分子结构中同时含有乙烯基和烷氧基的乙烯基有机硅单体；S4：将所述第一中间体和所述第二中间体干燥，加入催化剂，混合均匀，热固化，得到有机硅三元封装材料。在一些具体的实施方式中，所述硅二醇交联剂为二甲基硅二醇、二苯基硅二醇或甲基苯基硅二醇中任一种。在一些具体的实施方式中，所述环氧基有机硅单体包括分子结构中同时含有2,3-环氧丙氧基和烷氧基的环氧有机硅单体。在一些具体的实施方式中，所述环氧基有机硅单体和/或所述乙烯基有机硅单体包括分子结构中含有芳香基团的有机硅单体。在一些具体的实施方式中，所述S1的具体步骤为：采用苯甲醇对微纳米二氧化硅材料进行至少一次重沉淀，得到处理后的微纳米二氧化硅材料，再将其分散于苯甲醇中，加压加热反应，冷却，离心分离，得到表面修饰后的微纳米二氧化硅材料。在一些具体的实施方式中，所述微纳米二氧化硅的粒径为200nm-50μm。在一些具体的实施方式中，所述S3中催化剂为金属碱。在一些具体的实施方式中，所述S4中催化剂为过渡金属有机化合物。在一些具体的实施方式中，所述S4的具体步骤为：将所述第一中间体和所述第二中间体干燥，在过渡金属有机化合物催化剂下，混合均匀，加热至25-150℃，加热时间为0.5-3h，固化，得到有机硅三元封装材料。本专利技术还提供了一种采用如上所述的制备方法制备得到的有机硅三元封装材料。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种有机硅三元封装材料及其制备方法，首先采用苯甲醇对微纳米二氧化硅材料的表面进行修饰，本专利技术所述的微纳米二氧化硅材料不仅包括整体二氧化硅材料，也包括仅是材料表面为二氧化硅的材料，通过对微纳米二氧化硅材料表面修饰，在微纳米二氧化硅材料的表面接枝苯基，减少其表面羟基数，使之由亲水疏油性变为疏水亲油，同时增大二氧化硅粒子间的位阻，减少粒子之间的团聚，增强微纳米二氧化硅材料与有机介质的相溶性；然后将表面修饰后的微纳米二氧化硅材料与环氧基有机硅单体混溶，乳化分散，离心分散得到透明溶液，惰性气体条件下浓缩为溶液A，微纳米二氧化硅的表面的羟基和有机硅单体发生缩合反应；在催化剂和交联剂作用下，将溶液A和乙烯基有机硅单体、纯有机硅单体分别合成，分别得到第一中间体和第二中间体；然后将第一中间体和第二中间体合成得到封装材料。采用上述方式制备有机硅三元封装材料具有以下优点：（1）微纳米二氧化硅材料经苯甲醇表面处理后，相容性及结合度进一步提高，而且填充量小，不会明显降低透明度，可以实现导热率和折光率的双重调控；（2）利用微纳米二氧化硅材料表面的部分羟基与环氧基有机硅单体的缩合反应来参与材料体系内部的交联，可以提高交联密度，并保证材料内部的均一性，；（3）环氧基、乙烯基和烷氧基硅烷三种可聚合基团的引入可加强封装材料的交联结构形成，并且可以通过调控各自比例来调控封装材料的物理性能，包括光学、热学、电学和力学性质等；（4）硅二醇交联剂的使用可有效调控封装材料内部的交联密度，通过改变硅二醇交联剂的取代基，如甲基、苯基等取代基，可有效调控封装材料的机械性能，包括弹性、硬度、强度等；（5）环氧基具有易聚合、聚合温度低、聚合放热明显的特点，其放热可以促进后续的乙烯基聚合和硅氧烷聚合交联，而乙烯基则可以与氢硅氧基团发生硅氢加成反应，其反应条件温和（常在室温进行)、控制简易、副反应较少。环氧基和乙烯基的加入可以降低体系的固化条件、加快固化进程、提高交联密度。因此，所述本专利技术所述方法中有机硅固化在25-150℃之间，时间小于3小时，条件十分温和，易于操作，生产制备成本较常规封装材料更低；（6）采用本专利技术所述方法制备的有机硅三元封装材料具有更高的热稳定性，其折光指数和导热性也可以随着微纳米二氧化硅含量的增加而明显提高。本专利技术提出的微纳米二氧化硅复合有机硅三元封装材料适用于常规光电子器件的封装，特别是对导热系数、折光指数、透明度等要求较高的光电显示器件封装尤为合适。其应用有望显著提高电子封装产品的稳定性和使用寿命。附图说明图1为实施例1中不同二氧化硅含量的封装材料的热重分析图；图2为实施例1中不同二氧化硅含量的封装材料的透射率图；图3为实施例1中不同二氧化硅含量的封装材料的折光系数图；图4为实施例1中不同二氧化硅含量的封装材料的导热系数图。具体实施方式本专利技术提供了一种有机硅三元封装材料的制备方法，包括以下步骤：S1：微纳米二氧化硅材料的表面修饰：将微纳米二氧化硅材料在苯甲醇中分散均匀，加压加热反应，冷却，离心分离，得到表面修饰后的微纳米二氧化硅材料；S2：将所述S1制备得到的表面修饰后的微纳米二氧化硅材料与环氧基有机硅单体混溶，乳化分散，离心分散得到透明溶液，干燥惰性气体条件下浓缩为溶液A；S3：在催化剂的作用下，硅二醇交联剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机硅三元封装材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：微纳米二氧化硅材料的表面修饰：将微纳米二氧化硅材料在苯甲醇中分散均匀，加压加热反应，冷却，离心分离，得到表面修饰后的微纳米二氧化硅材料；S2：将所述S1制备得到的表面修饰后的微纳米二氧化硅材料与环氧基有机硅单体混溶，乳化分散，离心分散得到透明溶液，干燥惰性气体条件下浓缩为溶液A；S3：在催化剂的作用下，硅二醇交联剂、所述溶液A和乙烯基有机硅单体合成第一中间体，硅二醇交联剂、所述溶液A和纯有机硅单体合成得到第二中间体，其中，所述乙烯基有机硅单体包括分子结构中同时含有乙烯基和烷氧基的乙烯基有机硅单体；S4：将所述第一中间体和所述第二中间体干燥，加入催化剂，混合均匀，热固化，得到有机硅三元封装材料。

【技术特征摘要】
1.一种有机硅三元封装材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：微纳米二氧化硅材料的表面修饰：将微纳米二氧化硅材料在苯甲醇中分散均匀，加压加热反应，冷却，离心分离，得到表面修饰后的微纳米二氧化硅材料；S2：将所述S1制备得到的表面修饰后的微纳米二氧化硅材料与环氧基有机硅单体混溶，乳化分散，离心分散得到透明溶液，干燥惰性气体条件下浓缩为溶液A；S3：在催化剂的作用下，硅二醇交联剂、所述溶液A和乙烯基有机硅单体合成第一中间体，硅二醇交联剂、所述溶液A和纯有机硅单体合成得到第二中间体，其中，所述乙烯基有机硅单体包括分子结构中同时含有乙烯基和烷氧基的乙烯基有机硅单体；S4：将所述第一中间体和所述第二中间体干燥，加入催化剂，混合均匀，热固化，得到有机硅三元封装材料。2.根据权利要求1所述的有机硅三元封装材料的制备方法，其特征在于，所述硅二醇交联剂为二甲基硅二醇、二苯基硅二醇或甲基苯基硅二醇中任一种。3.根据权利要求1所述的有机硅三元封装材料的制备方法，其特征在于，所述环氧基有机硅单体包括分子结构中同时含有2,3-环氧丙氧基和烷氧基的环氧有机硅单体。4.根据权利要求1所述的有机硅三元封装材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李皓，王效，李恩，周国富，
申请(专利权)人：深圳市国华光电科技有限公司，华南师范大学，深圳市国华光电研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44