一种苯基含氢硅氧烷树脂、高折射率LED封装硅树脂组合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种苯基含氢硅氧烷树脂、高折射率LED封装硅树脂组合物及其制备方法。所述苯基含氢硅氧烷树脂通过如下方法制备得到：将单体、水和水解反应催化剂混合，加入有机溶剂得混合溶液，升温至30～60℃水解反应1～5h，再进行分水反应，洗涤，减压蒸馏即得所述苯基含氢硅氧烷树脂。本发明专利技术提供的苯基含氢硅氧烷树脂的折射率高，柔韧性和耐黄变性能优异；用于制备LED封装硅树脂时，具有高折射率，优异的拉伸强度、粘结强度、透光率和耐黄性能，部分性能已达到或高于国外同类进口产品的水平，可以满足LED封装的基本要求；封装的表贴式LED器件具备优异的气密性。

A phenyl hydrogenated siloxane resin, a high refractive index LED packaging silicone resin composition and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种苯基含氢硅氧烷树脂、高折射率LED封装硅树脂组合物及其制备方法
本专利技术属于电子封装
，具体涉及一种苯基含氢硅氧烷树脂、高折射率LED封装硅树脂组合物及其制备方法。
技术介绍
发光二极管(LightEmittingDiode，以下简称LED)，是一种可以把电能直接转化为光能的半导体元件。相比白炽灯或荧光灯的照明方式，具有节能低耗、寿命长、环保、颜色可控、体积小等优点，有望作为新一代的照明光源而取代传统光源。LED照明设备所使用的封装材料主要是环氧树脂和有机硅树脂。相比于环氧树脂，有机硅有众多的优点：如优异的耐紫外老化性能、耐候性、热稳定性、高透光率和高折射率、绝缘性等，是大功率LED封装材料的理想选择。随着LED制造技术不断的提升，如大功率白光LED以及无铅回流焊技术的成熟，大功率LED的封装技术已经逐渐成为功率型LED发展的技术关键。目前，功率型LED封装用高性能有机硅树脂基本依赖进口，主要的核心技术被道康宁、信越等少数国外公司所垄断，高昂的成本限制了大功率LED器件的推广。因此，业界对高折射率透明LED封装硅材料的需求越来越迫切。目前国内研究仍然属于起步阶段，还有不少空白，国内生产的有机硅封装材料仍只能用于对性能要求不高的中低端产品。高性能LED封装硅树脂必须具备高折射率，高透光率，耐紫外能力，耐热老化能力，低应力等性能，而其中，提高折射率是问题的关键所在。LED芯片的折射率通常均大于2.5，而封装材料的折射率要小的多，两者的折射率若相差太大，LED芯片发出的光就可能因为全反射而无法全部取出，使LED器件光学效率降低。因此提高封装材料的折射率，缩小与LED芯片折射率的差异，可以显著提高LED的取光效率。在聚硅氧烷中，苯环具有较高的摩尔折射度(Si-Ph键折射度为27.39，而在有机硅聚合物中，Si-CH3仅为7.57，Si-O键更只有1.75)，因此增加苯基含量，能很好的提升聚硅氧烷的折射率。但是苯基含量的增大将会影响聚硅氧烷的脆性，并使得材料更容易黄变。鉴于此，开发一种具有高折射率且其余性能不受影响的有机硅封装材料具有重要的研究意义和应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中封装材料的折射率低的缺陷和不足，提供一种苯基含氢硅氧烷树脂。本专利技术通过特定单体的选择及用量优化，制备得到的苯基含氢硅氧烷树脂中苯基的含量大为增加，提高了折射率；另外乙烯基的含量也较为合理，有利于固化反应；同时。四甲基环四硅氧烷的选用，使得苯基含氢硅氧烷树脂的分子链中同时引入Si-H键和甲基硅氧烷链段，不仅可以有效地作为交联剂使用，而且柔顺性大为增加，最终得到的苯基含氢硅氧烷树脂的折射率高，柔韧性和耐黄变性能优异；用于制备LED封装硅树脂时，具有高折射率，优异的拉伸强度、粘结强度、透光率和耐黄性能，部分性能已达到或高于国外同类进口产品的水平，可以满足LED封装的基本要求；封装的表贴式LED器件具备优异的气密性。本专利技术的另一目的在于提供上述苯基含氢硅氧烷树脂在制备LED封装硅树脂中的应用。本专利技术的另一目的在于提供一种高折射率LED封装硅树脂组合物。本专利技术的另一目的在于提供上述高折射率LED封装硅树脂组合物的制备方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种苯基含氢硅氧烷树脂，通过如下制备方法得到：将单体：苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、四甲基环四硅氧烷和四甲基二硅氧烷，水和水解反应催化剂混合，加入有机溶剂得混合溶液，升温至30～60℃水解反应1～5h，再升温至110～140℃分水反应2～11h，洗涤，减压蒸馏即得所述苯基含氢硅氧烷树脂；所述苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、四甲基环四硅氧烷和四甲基二硅氧烷的质量比为15～25:45～55:10～20:1.5～15。本专利技术提供的方法通过选用苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、四甲基环四硅氧烷和四甲基二硅氧烷作为单体，得到的苯基含氢硅氧烷树脂的苯基含量较高，具有较高的折射率；同时四甲基环四硅氧烷的选用，使得苯基含氢硅氧烷树脂的分子链中同时引入Si-H键和甲基硅氧烷链段，不仅可以有效地作为交联剂使用，而且柔顺性大为增加。最终得到的苯基含氢硅氧烷树脂的折射率高，柔韧性和耐黄变性能优异。用于制备LED封装硅树脂时，制备得到的LED封装硅树脂具有高折射率，优异的拉伸强度、粘结强度、透光率和耐黄性能，部分性能已达到或高于国外同类进口产品的水平，可以满足LED封装的基本要求；封装的表贴式LED器件具备优异的气密性。优选地，所述苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、四甲基环四硅氧烷和四甲基二硅氧烷的质量比为20:40:25:5。在该质量配比下，苯基含氢硅氧烷树脂具有适当的分子量、粘度和硅羟基含量，以及更为优异的折射率和分子链柔顺性。优选地，混合溶液中单体的质量浓度为25～75％。更为优选地，混合溶液中单体的质量浓度为50％。优选地，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯或苯中的一种或几种。优选地，所述水解反应催化剂为浓盐酸、冰醋酸或AMBERLYST-15WET强酸型阳离子交换树脂中的一种或几种。优选地，所述水和水解反应基团烷氧基的摩尔比为1～1.4:1。优选地，所述苯基三甲氧基硅烷和水解反应催化剂的质量比为15～25:1.2～5.8。一种高折射率LED封装硅树脂组合物，由如下重量份数的组分组成：本专利技术以苯基乙烯基硅氧烷树脂、苯基含氢硅氧烷树脂为固化单体在Karstedt催化剂的作用下固化；并选用相容性较好的超支化苯基硅氧烷补强剂，使得硅树脂固化物的交联点更加集中，可以有效分散应力，甚至形成“海岛结构”，起到增韧和补强作用；选用有机硅增粘剂提高硅树脂固化物与LED基板的粘结性和附着力，并且阻隔空气中的水等，得到的LED封装硅树脂组合物具有较高的苯基含量和合适的乙烯基含量，折射率高，同时具有较好的柔顺性和耐黄变性，部分性能已达到或高于国外同类进口产品的水平，可以满足LED封装的基本要求；封装的表贴式LED器件具备优异的气密性。具体的：拉伸强度可达1.4～4.1MPa、粘结强度可达0.3～1.2MPa、450nm透光率接近90％、邵氏硬度可达60～85A，折射率可达1.56。应当理解的是，Karstedt催化剂为单位质量(g)的高折射率LED封装硅树脂组合物中添加10～20ppm。优选地，所述高折射率LED封装硅树脂组合物由如下重量份数的组分组成：优选地，所述苯基乙烯基硅氧烷树脂通过如下方法制备得到：S1：将单体：二苯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、八甲基环四硅氧烷和四甲基二乙烯基二硅氧烷混合，加入有机溶剂得混合溶液，加入水解催化剂；所述二苯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、八甲基环四硅氧烷和四甲基二乙烯基二硅氧烷的质量比为50～70:10～20:10～30:5～15；S2：在30～60℃下滴加水进行水解反应，洗涤，减压蒸馏，加入碱催化剂调节pH为11～14，于120～160℃下进行缩合反应，洗涤，减压蒸馏即得所述苯基乙烯基硅氧烷树脂。本专利技术选用二苯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、八甲基环四硅氧烷和四甲基二乙烯基二硅氧烷作为单体，可提高苯基乙烯基硅氧烷树脂的苯基含量，并得到合适的乙烯基含量，进而提高折射率和固化效果；同时通过选用八甲基环四硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种苯基含氢硅氧烷树脂，其特征在于，通过如下方法制备得到：将单体：苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、四甲基环四硅氧烷和四甲基二硅氧烷，水和水解反应催化剂混合，加入有机溶剂得混合溶液，升温至30～60℃水解反应1～5h，再升温至110～140℃分水反应2～11h，洗涤，减压蒸馏即得所述苯基含氢硅氧烷树脂；所述苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、四甲基环四硅氧烷和四甲基二硅氧烷的质量比为15～25:45～55:10～20:1.5～15。

【技术特征摘要】
1.一种苯基含氢硅氧烷树脂，其特征在于，通过如下方法制备得到：将单体：苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、四甲基环四硅氧烷和四甲基二硅氧烷，水和水解反应催化剂混合，加入有机溶剂得混合溶液，升温至30～60℃水解反应1～5h，再升温至110～140℃分水反应2～11h，洗涤，减压蒸馏即得所述苯基含氢硅氧烷树脂；所述苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、四甲基环四硅氧烷和四甲基二硅氧烷的质量比为15～25:45～55:10～20:1.5～15。2.根据权利要求1所述苯基含氢硅氧烷树脂，其特征在于，所述苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、四甲基环四硅氧烷和四甲基二硅氧烷的质量比为20:40:25:5。3.根据权利要求1所述苯基含氢硅氧烷树脂，其特征在于，混合溶液中单体的质量浓度为25～75％。4.一种高折射率LED封装硅树脂组合物，其特征在于，由如下重量份数的组分组成：5.根据权利要求4所述高折射率LED封装硅树脂组合物，其特征在于，由如下重量份数的组分组成：6.根据权利要求4所述高折射率LED封装硅树脂组合物，其特征在于，所述苯基乙烯基硅氧烷树脂通过如下方法制备得到：S1：将单体：二苯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、八甲基环四硅氧烷和四甲基二乙烯基二硅氧烷混合，加入有机溶剂得混合溶液，加入水解催化剂；所述二苯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、八甲基环四硅氧烷和四甲基二乙烯基二硅氧烷的质量比为50～70:10～20:10～30:5～15；S2：在30～60℃下滴加水进行水解反应，洗涤，减压蒸馏，加入碱催化剂调节pH为11～14，于120～160℃下进行缩合反应，洗涤，减...

【专利技术属性】
技术研发人员：容敏智，张泽平，章明秋，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44