抗老化的环氧树脂体系、由其制造的模制材料和器件，以及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种环氧树脂体系，尤其是用作为浇注树脂，该体系含基于缩水甘油醚或缩水甘油酯的含环氧化物的Ａ－组分和有酐作硬化剂的Ｂ－组分，其中向Ａ－组分添加位阻胺作为抗模制材料老化的稳定剂。用此材料浇注的发光半导体器件表现出较高的耐老化性，特别是能长期保持发光率。该环氧树脂体系还可用作包封物料和模压物料并与丙烯酸酯混合用于所有的领域，尤其是外部构件。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是申请日为2001年5月16日，申请号为01810252.2，同题的分案申请。为了免受环境的影响，电气和电子器件用反应性树脂通过浇注的方式包封，从而达到使其免受机械的、化学的和气候环境的影响，尤其是使其免受撞击、破裂、侵蚀性化学物质和湿气的影响，并且能在汽车的发动机内直到约130度的环境温度下也能保持良好的状态。光电子学器件承受特别大的负荷，尤其是光发射器件，例如发光二极管(LED)，在这些光发射元件中，包封采用的树脂体系受到LED本身的附加照射。除了化学和机械强度以及对不同基质有高的粘接强度之外，这种反应性树脂模制材料还应具有高的透明度，其折射系数nD尽可能大于1.5，以及对光有耐变暗、变脆和变黄性。而且首先随着波长的变短、器件辐射剂量的增加以及通过发射长波的所谓大功率发光二极管辐照强度的增高，发光半导体器件的辐照负荷增高的问题日益加剧。例如在发蓝光的半导体器件情况下对其包封还未找到一种满意的耐老化的树脂体系。市售的LEDs目前用基于以酐作硬化剂的环氧化物的双组分热交联的反应性树脂浇注。这种材料在流变学上是最佳的，并具有热反应性，它们能经济地进行大量制造。这种两元反应性树脂的环氧树脂组分(A-组分)由低粘度到中等粘度的双酚-A-二环氧甘油醚和反应性环氧稀释剂或者多官能团的环氧酚醛清漆-树脂以及由用于浇注树脂的已知添加剂和助剂组成。对于在LEDs中的应用，A-组分还用有机色素上色。发漫射光的器件能具有基于无机颜料的特殊扩散膏。藉助具有有机羧酸盐离子和醇盐离子或配位体的金属盐加速剂，基于酐/环氧化物的双组分反应性树脂体系可被硬化。为了包封光电子学器件，还可采用基于环脂族环氧树脂和其与缩水甘油醚树脂和缩水甘油酯树脂的混合物的双组分的酐/环氧化物浇注树脂。在特殊情况下亦可采用丙烯基包封物料。但是，事实表明，已知的浇注物料的耐老化性不够，不能满足用于包封光特强的LED的日益严格的要求。在器件寿期内还出现变暗、变黄等现象，并可产生脆性，从而能使孔隙率增大，还会出现裂纹、裂口、并对发光元件的粘接强度下降以出现脱层。带这种损害的浇注树脂模制材料会使光电子学器件的发光率降低，光学辐照特性下降，因而不适宜作耐久的或按顾客要求稳定运行的器件。因此，本专利技术的目的是提供用于包封器件，尤其是光电器件的反应性树脂体系，该树脂体系在辐照负荷下具有较高的老化稳定性，同时尽可能使活性树脂体系和用其制造的模制材料的其它性质不受影响。本专利技术目的通过具有包括一种环氧化物组分，其中至少含位阻胺作为抗辐射引起的模制材料老化的稳定剂的环氧树脂体系来解决。其它权利要求提出了本专利技术及按本专利技术制造的器件的有利实施方案。本专利技术的环氧树脂体系适宜用作浇注树脂应用、浇注物料和包封物料以及清漆。在附加辐照负荷下它表现出明显改进的模制材料的耐老化性。特别由于能减少变暗、裂口和裂纹的产生，从而亦具有优良的耐气候性，因为上述的光老化现象使浇注的、包封的或密封的物件，尤其是器件的耐湿性提高。环氧树脂体系可包括含环氧树脂的A-组分和含硬化剂的B-组分，后者通常是羧酸酐。除了这些基本组分之外，环氧树脂体系还可含有适宜各种用途的和已知的其它组分。意外发现，一种作为稳定剂添加的位阻胺与A-组分有良好的相容性，而且不影响A-组分的贮存稳定性。这样可得到能稳定贮存的A-组分，从而亦能得到反应性的树脂体系，该体系能在数月之内在加混合、计量/施用、硬化等加工过程中性质保持不变，这些性质导致在温度、湿度、和辐照负荷下有明显改进的老化稳定性同时其它性质不变的模制材料。所得模制材料可制成象水一样透明，其变黄、变暗和变脆的倾向特小。这应归因于位阻胺的正面的和光稳定的作用，名称为HALS(位阻胺光稳定剂)的位阻胺已经作为光稳定剂用在热塑性的聚烯烃塑料中。胺及其衍生物作为反应性树脂体系的硬化剂和硬化加速剂已是已知的，并提供一般有色的、并强烈倾向于变黄的模制材料。因此出人意料的是，尽管胺的这种已知作用，但采用位阻胺能得到具有贮存稳定性的反应性树脂体系。曾经设想，胺的氮原子上的自由电子对的立体屏蔽作用以及化合物的碱性的降低关切到对大量加工过程中的反应性树脂性能不会受到负面影响。位阻胺是一种叔胺或仲胺或者胺氧化物，它被空间特大体积基团屏蔽而难以进行化学反应。有空间苛求的基团可能是取代基，其在氮的α位上具有有空间苛求的脂族、环脂族或芳香族取代基的叔碳原子。有空间苛求的胺也可是杂环胺它们同样宜在α位上得到空间屏蔽。氮上的第三种取代基可以是烷基、芳基、烷芳基、或环烷基。同样优选的是相应的经氧原子与氮结合的基，或者在链中有氧原子的基，例如醚基或酯基。尤其优选的是降低了碱性和调节过碱性的胺，其在氮上的一个取代基是经氧结合的基。例如，很适宜的是其通式为(R1)(R2)N-O-R3的烷基氧化胺化合物，其中R1和R2是相互独立的烷基、芳基或烷芳基，或者其中的R1和R2一起是两价的取代基，它与氮原子组成环或杂环，而R3还可是上面所述的第三个取代基。这种烷基氧化胺化合物表现出特别低的碱度，它一方面是由于自由电子对的空间屏蔽，另一方面是通过氧原子的诱导作用而降低的。这种胺与环氧化物-A-组分的相容性特别好。在反应性树脂体系硬化时，它对硬化反应无负面影响，并导致一种浇注树脂模制材料，其中胺虽然不是化学结合的，但由于在网络上可能的氢桥键合以及由于较大的分子量仍然能在贮存过程中可靠地防止蒸发。模制材料如水一样透明，并且在潮湿环境，于100℃以上的温度和附加辐照负荷下表现出明显改进的抗老化性。对本专利技术，将作为稳定剂的少量胺混入A-组分就足够了，其量为0.1-5.0重量％，优选0.1-1.0重量％。作为硬化剂组分或B-组分采用酐，它宜以一种环脂族或芳族的二-或四-羧酸衍生。它能以羧酸酐作主要组分，有时含酸性酯，该酯通过这种酐与脂族醇的部分反应得到的。B-组分还可能含有含磷的氧化稳定剂。对于光电子学应用宜采用金属盐作加速剂。该环氧树脂体系很适宜用作浇注树脂，它在加工温度下显示足够低的粘度、足够的加工期间的湿润性良好，并可无纹影和无气泡地施用。它包括含环氧化物的A-组分和含酐作硬化剂的B-组分。A-组分含大于60重量％的基于缩水甘油醚或缩水甘油酯为基的环氧化物以及作为稳定剂的位阻胺以在附加辐照负荷下防止模制材料老化。本专利技术中，宜在A-组分中添加位阻的酚衍生物作为另一种稳定剂，它能使浇注模制材料稳定，以抗热氧化侵蚀。作为A-组分中的环氧化物，宜含二环氧甘油醚、二环氧甘油酯或环脂族环氧化物或其混合物作为主要成分。优选地，双酚A的二环氧甘油醚和作为次要组分的多官能的环氧酚醛清漆树脂一起占80重量％以上。此外，浇注树脂还可含有常规的添加剂，它选自反应性稀释剂，尤其是单酸甘油醚的稀释剂、醇、粘合剂、工艺助剂、脱气剂、光澄清剂、吸光剂、分离剂或触变剂。从而，总计给出本专利技术浇注树脂体系中A-组分的下列组成，下表中给出各组分的限值基本缩水甘油醚或缩水甘油酯的环氧树脂以及环脂族环氧树脂 ＞50％环氧酚醛清漆＜40％反应性稀释剂(单酸甘油醚)＜10％醇 ＜10％位阻胺 ＜5.0％氧化稳定剂 ＜5.0％粘合剂 ＜5.0％吸光剂 ＜0.5％基于硅氧烷的工艺助剂＜1.0％基于硅氧烷的脱气剂 ＜1.0％光学澄清剂 ＜1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环氧树脂体系，该体系包括一种环氧化物组分，其中含位阻烷基氧化胺化合物作为抗辐射引起的模制材料老化的稳定剂；所述位阻烷基氧化胺化合物具有通式：（Ｒ１）（Ｒ２）Ｎ－Ｏ－Ｒ３，其中Ｒ１和Ｒ２是相互独立的烷基、芳基或烷芳 基，一起构成两价基，或者与Ｎ－原子构成杂环的环，Ｒ３代表烷基、芳基、烷芳基或环烷基，其在链中可以含有氧原子。

【技术特征摘要】
DE 2000-5-31 10027206.11.一种环氧树脂体系，该体系包括一种环氧化物组分，其中含位阻烷基氧化胺化合物作为抗辐射引起的模制材料老化的稳定剂；所述位阻烷基氧化胺化合物具有通式(R1)(R2)N-O-R3，其中R1和R2是相互独立的烷基、芳基或烷芳基，一起构成两价基，或者与N-原子构成杂环的环，R3代表烷基、芳基、烷芳基或环烷基，其在链中可以含有氧原子。2.根据权利要求1的环氧树脂体系，其中R 3代表醚基或酯基。3.根据权利要求1的环氧树脂体系，其中B-组分包括环脂族或芳族的二羧酸或四羧酸的酐作为主要成分和含以脂族醇得到的相应的酐的酸性酯作次要成分。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：G博格纳，H布伦纳，K赫恩，
申请(专利权)人：奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]