Led封裝用噻吩基苯基矽樹脂的合成方法

2023-05-11 14:58:56

專利名稱：Led封裝用噻吩基苯基矽樹脂的合成方法
技術領域：
本發明屬於化合物的合成方法技術領域，具體提供了一種LED封裝用的噻吩基苯 基矽樹脂的合成方法。
背景技術：
隨著LED的亮度和功率的不斷提高以及白光LED的發展，對LED的封裝材料亦提 出更高的要求，比如要求有更高折光指數、高透光率、高導熱性、耐紫外和熱老化能力及低 的熱膨脹係數、離子含量和應力等。而傳統的環氧樹脂封裝料存在著吸溼性、易老化、耐熱 性差、高溫和短波光照下易變色、固化的內應力大等缺陷，大大影響和縮短LED器件的使用 壽命。近些年來，有機矽材料由於其良好的透明性、耐高低溫性、耐候性、絕緣性及強的疏水 性等，使其成為LED封裝料的理想選擇，受到國內外研究者的關注。有機矽樹脂類LED封裝料大致分為以下幾類 1環氧/有機矽混合封裝料
特定結構的環氧樹脂與聚有機矽氧烷配成的LED封裝料既可改善環氧樹脂的耐熱性、 耐UV光老化性，又可改善有機矽材料的粘接性、表面粘附性，是一個值得重視的開發途徑。2.含環氧基、環烷基的矽樹脂封裝料
環烷基矽樹脂中引入環氧基作交聯固化反應基團，固化後有較高的折光指數及優於 環氧樹脂的耐UV性、耐熱性；並可避免矽氫加成交聯固化矽樹脂因鉬催化劑引起的受UV 照射或熱變色問題。3.加成型苯基矽樹脂封裝料
以含乙烯基的苯基矽樹脂作基礎聚合物；含Si-H基的環矽氧烷低聚物或含Si-H基的 矽樹脂或含Si-H基的苯基聚矽氧烷等作交聯劑，在鉬催化劑存在下交聯固化的矽樹脂封 裝料具有固化前成形性好，固化後透明性、折光指數、硬度、強度高的特性。4.含2官能度矽氧烷鏈段的矽樹脂封裝料
矽樹脂分子結構中引入2官能度矽氧烷鏈段(軟段)後具有適度的彈性，不易開裂， 抗衝擊性得到改善。5.加成型液體苯基矽橡膠封裝料
以線形含乙烯基的甲基苯基聚矽氧烷與含乙烯基苯基的矽樹脂並用作基料，含Si-H 基、苯基的矽氧烷低聚物作交聯劑配製的加成型液體矽橡膠。具有較高的折光指數；硫化 後具有較高的硬度、適度的彈性及耐衝擊性、表面無粉附性，可以用作LED晶片的包覆料 及封裝料。6.紫外光固化型矽樹脂封裝料
紫外光固化型矽樹脂封裝料具有透明、耐熱，使用中不變色、不開裂等優點，可替代 環氧樹脂用於白色功率型LED的封裝。但上述6種封裝料都分別存在一些缺陷。

發明內容
本發明的目的是選用含硫矽烷(三甲氧基-2-噻吩基矽烷，ThSi (OMe)3),苯基矽 烷(三甲氧基苯基矽烷，PhSi (0 Me) 3)，直連聚矽氧烷(Me 0 Me2SiO(Me2SiO)nMe2SOMe), ^ 烯基矽烷(乙烯基甲基二甲氧基矽烷，MeViSi (OMe)2 ；乙烯基二甲基甲氧基矽烷，Me2ViSi OMe)，含Si-H鍵矽烷(甲基二甲氧基矽烷，MeHSi (OMe) 2)採用氯鉬酸為催化劑(K2PtCl4), 優化條件，提供了一種透光度好，耐熱，折光指數高，機械性能好的LED封裝用苯基矽樹脂 的合成方法。本發明的技術方案是這樣實現的以三甲氧基-2-噻吩基矽烷，三甲氧基苯基矽 烷，甲基聚矽氧烷，乙烯基甲基二甲氧基矽烷，乙烯基二甲基甲氧基矽烷，甲基二甲氧基氫 矽烷為主要原料，採用分步合成法，即第一步合成噻吩基乙烯基苯基矽樹脂、第二步合成含 Si-H苯基矽樹脂、第三步將第一步與第二步得到的樹脂混合得到苯基矽樹脂，第四步在氯 鉬酸催化劑作用下回流交聯固化得到最終產品噻吩基苯基矽樹脂。具體合成步驟如下
第一步合成噻吩基乙烯基苯基矽樹脂A
i^j^T^f ThSi (OMe)3,PhSi (OMe)3, MeO Me2SiO(Me2SiO)nMe2Si OMe,MeViSi (OMe) 2，Me2ViSi OMe的甲苯溶液滴入水中反應。反應產物經水洗，加鹼中和，再水洗，最後脫溶 劑。產物通式Me2ViSiO(PhSiO1.5)m(ThSiO1.5)n(Me2SiO) x (MeViSiO) ySiVi Me2 第二步合成含Si-H苯基矽樹脂B:
PhSi (OMe)3,MeO Me2SiO(Me2SiO)nMe2SiOMe,MeHSi (OMe)2 的甲苯溶液滴入水中反應。 產物經水洗，加鹼中和，再水洗，最後脫溶劑。產物通式(PhSiO1.5)m (Me2SiO) n (MeHSiO) x
第三步合成含乙烯基高於第一步產物的苯基矽樹脂C
PhSi (OMe)3,Me2Si (OMe)2,MeViSi (OMe)2的甲苯溶液滴入水中反應產物經水洗，加 鹼中和，再水洗，最後脫溶劑。產物通式(PhSiO1.5)m(Me2SiO)n(MeViSiO)x 第四步樹脂交聯固化
將上述第一步、第二步、第三步合成的產物A、B、C 一同與富含Si-H鍵的D以及催化劑 K2PtCl4混合，在60-170 °C下交聯固化得到最終產品噻吩基苯基矽樹脂。其中D為1，3- 二苯基-1，1，3，3-四-(二甲基矽烷氧基)-二矽氧烷 本發明具有以下的優點及積極效果
1.引入折光指數高含硫片段噻吩基聚矽氧烷。2.引入耐高溫片段苯基聚矽氧烷。3.引入柔性片段直鏈甲基聚矽氧烷。4.採用條件溫和的加成型聚合提高產物的機械強度。5.設備要求不高，易於操作控制。
具體實施例方式本發明將通過以下實施例作進一步的說明。實施例1
首先合成原料A組份、B組份、C組份。A 組份的合成常溫下，將 ThSi (MeO) 3，PhSi (MeO) 3， Me0Me2Si0(Me2Si0) 13Me2SiMe0,MeViSi (MeO) 2, Me2ViSiMe0 以摩爾比 15 3 2 1 1 溶於甲 苯，再將該溶液滴入水中共水解，將得到的產物經水洗，然後用KOH中和，再經水洗，最後脫 溶劑得到產物(命名為Al)。產物平均分子量為47，000，熔點為62 °C。A 組份的合成常溫下，將 PhSi (MeO) 3，ThSi (OMe) 3， Me0Me2Si0 (Me2Si0) 28Me2SiMe0,MeViSi (MeO) 2, Me2ViSiMe0 以摩爾比 15 3 2 1 1 溶於甲 苯，再將該溶液滴入水中共水解，將得到的產物經水洗，然後用KOH中和，再經水洗，最後脫 溶劑得到產物(命名為A2)。A2平均分子量為60，000，熔點為68 °C。B 組份的合成常溫下，PhSi(Me0)3，Me0Me2Si0(Me2Si0)13Me2SiMe0， MeHSi (MeO) 2以摩爾比27 2 3溶於甲苯，再將該溶液滴入水中共水解，將得到的產物經水 洗，然後用KOH中和，再經水洗，最後脫溶劑得到產物(命名為Bl )。Bl平均分子量為45，000, 熔點為61 0C0B 組份的合成常溫下，PhSi(Me0)3，MeOMe2SiO(Me2SiO08Me2SiMeO， MeHSi (MeO) 2以摩爾比27 2 3溶於甲苯，再將該溶液滴入水中共水解，將得到的產物經水 洗，然後用KOH中和，再經水洗，最後脫溶劑得到產物(命名為B2)。B2平均分子量為51，000; 熔點為64 0C0C 組份的合成常溫下，將 PhSi (Me0)3，Me2Si(Me0)2，MeViSi (MeO) 2 以摩爾比 2:1:1混合後緩慢滴入甲苯和水混合溶液中(體積比3 1 )，然後將溫度升溫至80 0C，再將 該溶液滴入水中共水解，將得到的產物經水洗，然後用KOH中和，再經水洗，最後脫溶劑得 到產物(命名為C)。C在25 °C時的粘度為750mPa · S。然後用合成的原料A組份、B組份、C組份、製備噻吩基苯基矽樹脂。將100 g 的 A1U00 g Bl、60 g CUO g D 以及 0. 1 g 的 K2PtCl4 加熱到 80 °C，最 後將該樹脂倒入150 ！的的模具中反應4-5 h，進行交聯固化成型，得到產物1的粘度為 25 ！下17，000 mPa · S的噻吩基苯基矽樹脂；該噻吩基苯基矽樹脂如玻璃一樣透明。實施例2
原料製備與實施例1同
將 100 g 的 A1U00 g B2、60 g C、10 g D 以及 0. 1 g 的 K2PtCl4 加熱到 65 °C，最後將 該樹脂倒入80 °C的模具中反應4-5 h，進行交聯固化成型，得到產物2的粘度為25 °C下 13，000 mPa · S的噻吩基苯基矽樹脂，該噻吩基苯基矽樹脂如玻璃一樣透明。實施例3
原料製備與實施例1同
將 100 g 的 A2、100 g Bl、60 g CUO g D 以及 0. 1 g 的 K2PtCl4 加熱到 65 °C，最後將 該樹脂倒入70 °C的模具中反應4-5 h，進行交聯固化成型，得到產物3的粘度為25 °C下 15，000 mPa · S的噻吩基苯基矽樹脂，該噻吩基苯基矽樹脂如玻璃一樣透明。實施例4原料製備與實施例1同
將 100 g 的 A2、100 g B2、60 g C、10 g D 以及 0.1 g 的 K2PtCl4 加熱到 65 °C最後將 該樹脂倒入100 °C的模具中反應4-5 h，進行交聯固化成型，得到產物4的粘度為25 °C下 12，000 mPa · S的噻吩基苯基矽樹脂，該噻吩基苯基矽樹脂如玻璃一樣透明。

產物性能參數表
權利要求
1.一種LED封裝用噻吩基苯基矽樹脂的合成方法，其特徵在於以三甲氧基-2-噻吩 基矽烷，三甲氧基苯基矽烷，直鏈聚矽氧烷，乙烯基甲基二甲氧基矽烷，乙烯基二甲基甲氧 基矽烷，甲基二甲氧基矽烷為主要原料，採用分步合成法，即第一步合成噻吩基乙烯基苯基 矽樹脂、第二步合成含Si-H苯基矽樹脂、第三步將第一步與第二步得到的樹脂混合得到乙 烯基高於第一步產物的苯基矽樹脂，第四步在氯鉬酸催化劑作用下回流交聯固化得到最終 產品噻吩基苯基矽樹脂。
2.根據權利要求1所述的一種LED封裝用噻吩基苯基矽樹脂的合成方法，其特徵在於具體合成步驟如下第一步合成噻吩基乙烯基苯基矽樹脂A :i^j^T^f ThSi (OMe)3,PhSi (OMe)3, MeO Me2SiO(Me2SiO)nMe2Si OMe,MeViSi (OMe) 2，Me2ViSi OMe的甲苯溶液滴入水中反應；反應產物經水洗，加鹼中和，再水洗，最後脫溶劑；產物通式Me2ViSiO (PhSiO1.5)m (ThSiO1.5)n(Me2SiO) x (MeViSiO) ySiVi Me2 第二步合成含Si-H苯基矽樹脂B:PhSi (OMe)3,MeO Me2SiO(Me2SiO)nMe2SiOMe,MeHSi (OMe)2 的甲苯溶液滴入水中反應； 產物經水洗，加鹼中和，再水洗，最後脫溶劑； 產物通式(PhSiO1.5)m (Me2SiO)n(MeHSiO) x 第三步合成含乙烯基高於第一步產物的苯基矽樹脂CPhSi (OMe)3,Me2Si (OMe)2,MeViSi (OMe)2的甲苯溶液滴入水中反應產物經水洗，加 鹼中和，再水洗，最後脫溶劑；產物通式(PhSiO1.5)m (Me2SiO)n(MeViSiO) x 第四步樹脂交聯固化將上述第一步、第二步、第三步合成的產物A、B、C 一同與富含Si-H鍵的D以及催化劑 K2PtCl4混合，在60-170 ！下交聯固化得到最終產品噻吩基苯基矽樹脂； 其中D為1，3- 二苯基-1，1，3，3-四-(二甲基矽烷氧基)-二矽氧烷。
3.根據權利要求2所述的一種LED封裝用噻吩基苯基矽樹脂的合成方法，其特徵在於 合成中A組份各原料的摩爾比為15 3 2 1 1。
4.根據權利要求2所述的一種LED封裝用噻吩基苯基矽樹脂的合成方法，其特徵在於 A組份產物的平均分子量為45，000飛000，熔點為6(T70 °C。
5.根據權利要求2所述的一種LED封裝用噻吩基苯基矽樹脂的合成方法，其特徵在於 合成中B組份各原料的摩爾比為27:2:3。
6.根據權利要求2所述的一種LED封裝用噻吩基苯基矽樹脂的合成方法，其特徵在於 合成中B組份產物的平均分子量為40，00(Γ55000，熔點為60 °C ^70 °C。
7.根據權利要求2所述的一種LED封裝用噻吩基苯基矽樹脂的合成方法，其特徵在於 所述噻吩基苯基矽樹脂的粘度為在25 ！下12，000 mPa · S 17000 mPa · S。
8.根據權利要求2所述的一種LED封裝用噻吩基苯基矽樹脂的合成方法，其特徵在於 第四步樹脂交聯固化，所述低交聯固化溫度為6(T80 °C。
9.根據權利要求2所述的一種LED封裝用噻吩基苯基矽樹脂的合成方法，其特徵在於第四步樹脂交聯固化，所述高交聯固化溫度為130-170 °C。
全文摘要
本發明提供了一種以三甲氧基-2-噻吩基矽烷，三甲氧基苯基矽烷，甲基聚矽氧烷，甲基乙烯基二甲氧基矽烷，二甲基乙烯基甲氧基矽烷，甲基二甲氧基矽烷為主要原料，採用分步合成法，即第一步合成噻吩基乙烯基苯基矽樹脂、第二步合成含Si-H苯基矽樹脂、第三步將第一步與第二步得到的樹脂混合得到乙烯基高於第一步產物的苯基矽樹脂，第四步在氯鉑酸催化劑作用下回流交聯固化得到最終產品噻吩基苯基矽樹脂。本發明具有以下特點1.引入折光指數高含硫片段噻吩基聚矽氧烷；2.引入耐高溫片段苯基聚矽氧烷；3.引入柔性片段直鏈甲基聚矽氧烷；4.採用條件溫和的加成型聚合提高產物的機械強度；5.設備要求不高，易於操作控制。
文檔編號C08G77/44GK102093581SQ20101060481
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者曾建偉, 殷永彪, 湯勝山, 王全 申請人:東莞市貝特利新材料有限公司