含氟基和環氧基團的聚矽氧烷及其製備方法與應用的製作方法
2023-07-16 05:57:31 2
專利名稱：含氟基和環氧基團的聚矽氧烷及其製備方法與應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種聚矽氧烷，特別涉及一種含氟基和環氧基團的聚矽氧烷及其製備方法與應用。
背景技術：
LED是一類能直接將電能轉化為光能的發光元件，即在半導體p-n結中地方施加正向電流時，能夠發出可見光、紅外光、紫外光的半導體發光器件。作為新型高效固體光源， LED具有體積小、耗電量低、壽命長、節能、綠色環保等顯著優點，因而廣泛應用於手機、顯示、汽車、照明、信號燈以及其他領域，是21世紀最具發展前景的高技術產品之一，是繼火、 白熾燈和螢光燈後人類照明的第四次革命。LED作為照明光源正朝著高亮度、優異耐氣候性等方向發展，對應要求LED封裝材料具有優異的密封性、透光性、粘接性、耐熱性、介電性和機械性能等特點。目前市場上用於封裝用的高分子材料有環氧樹脂、有機矽、聚碳酸酯、玻璃及聚甲基丙烯酸甲酯等，其中環氧樹脂和有機矽是佔有市場最大的兩大產品，既可用於封裝，也可作為透鏡使用。環氧樹脂具有優良的粘接性、電絕緣性能、密封性、耐腐蝕性和介電性能等，佔有國內LED封裝市場的65%以上，是LED封裝中成本最低且用量最多的封裝材料；例如1962年通用電器公司的尼克 何倫亞克(Hol-onyak)開發出第一種實際應用的可見光發光二極體就是使用環氧樹脂封裝的，但環氧樹脂存在耐熱性不高，耐溼熱性和耐候性比較差，且質脆、易疲勞、抗衝擊韌性差等問題，因而易發生黃變導致光衰，影響LED器件的使用壽命。有機矽特殊的組成和獨特的分子結構使其集無機物的功能與有機物的特性於一身，因而其具有優異的熱穩定性、耐候性、耐高低溫性、高透光性、低吸溼性和絕緣性特點；但有機矽材料的折光率一般為 1.4 1.5，與晶片的折光率(η = 2.0 2. 2)相差較大，在晶片的光輸出過程中易發生全反射而降低發光效率，從而會大幅度降低LED發光亮度。
發明內容
針對上述問題特點，本發明製備了一種LED封裝用含氟基和環氧基團的聚矽氧烷，在有機矽中引入了含有疏水性的氟烴基鏈端及環氧功能基，有效提高折光率同時改善體系韌性、吸水性等性能，兼具了環氧樹脂與有機矽的優點；同時該矽氧烷可單獨或與環氧樹脂進行複合製備LED封裝材料，所製備的LED封裝材料具有優異的耐熱性、耐候性、力學性能，以及低吸水率、低表面能等性能。本發明的首要目的在於提供一種含氟基和環氧基團的聚矽氧烷。本發明的另一目的在於提供所述含氟基和環氧基團的聚矽氧烷的製備方法。本發明的再一目的在於提供所述含氟基和環氧基團的聚矽氧烷的應用。本發明的目的通過下述技術方案實現一種含氟基和環氧基團的聚矽氧烷，如式 I所示
權利要求
1.一種含氟基和環氧基團的聚矽氧烷，其特徵在於其化學結構式如式I所示
2.權利要求1所述的含氟基和環氧基團的聚矽氧烷的製備方法，其特徵在於包含以下步驟(1)將環氧烴基矽烷、氟烴基矽烷和有機溶劑混合均勻，得到溶液A；(2)將水、催化劑和有機溶劑混合，得到溶液B；(3)將溶液A加熱至50 120°C，溶液B以每毫升70秒的速度往溶液A中進行滴加； 滴加完畢後，繼續於50 120°C反應3 48h，冷卻，除去溶劑製得含氟基和環氧基團的聚矽氧烷；氟烴基矽烷和環氧烴基矽烷按摩爾比15 51進行配比； 環氧烴基矽烷的結構如式II或式III所示
3.根據權利要求2所述的含氟基和環氧基團的聚矽氧烷的製備方法，其特徵在於所述的環氧烴基矽烷為 OC6H9CH2CH2Si (OMe) 3、OCH2CHCH2OC3H6Si (OMe) 3、 OCH2CHCH2OC3H6SiPh (OEt)2, OCH2CHCH2OC3H6Si (OEt) 3、OCH2CHCH2OC3H6SiMe (OEt) 2、 OCH2CHCH2OC8H16Si (OMe) 3 或 OOl2CHCH2OC^8Si (OMe) 3。
4.根據權利要求2所述的含氟基和環氧基團的聚矽氧烷的製備方法，其特徵在於 所述的氟烴基矽烷為 CF3CH2CH2SiMe(OMe)2、CF3CH2CH2Si (OMe) ·3、(CF3CH2CH2)2Si (OMe)2, C6F13CH2CH2Si (OEt) 3、C3F7CH2CH2Si (OEt) 3、(CF3) 2CFCFH (CF3) CFCH2CH2CH2CH2Si (OMe) 3、 C6F13CH2CH (CH3) C3H6Si (OCH3) 3、 n-C8F17C2H4S i (OCH3) 3 ^ (CF3) 2CFCFH (CF3) CFCH2CH2CH2CH2SiMe (OMe) 2。
5.根據權利要求2所述的含氟基和環氧基團的聚矽氧烷的製備方法，其特徵在於 所述的有機溶劑為四氫呋喃、1，4 二氧六烷、乙醇、環己烷、丁酮、異丙醇或乙二醇二甲醚中的至少一種；所述的催化劑為金屬羧酸鹽催化劑、酸性催化劑或鹼性催化劑中的至少一種。
6.根據權利要求5所述的含氟基和環氧基團的聚矽氧烷的製備方法，其特徵在於所述的金屬羧酸鹽催化劑為二丁基二月桂酸錫；所述的酸性催化劑為乙二酸、甲酸或醋酸中的至少一種；所述的鹼性催化劑為四甲基氫氧化銨、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、乙二胺、二乙醇胺或三乙醇胺中的至少一種。
7.根據權利要求2所述的含氟基和環氧基團的聚矽氧烷的製備方法，其特徵在於步驟O)中所述的水與氟烴基矽烷和環氧烴基矽烷矽烷中的烷氧基的配比為摩爾比0. 1 3. O ；所述的催化劑的用量為反應體系總質量的0. 01% 5%。
8.權利要求1所述的含氟基和環氧基團的聚矽氧烷在LED封裝材料中的應用。
9.一種LED封裝材料，其特徵在於包括如下按重量份計的組分權利要求1所述的含氟基和環氧基團的聚矽氧烷環氧樹脂固化劑促進劑
10.根據權利要求9所述的LED封裝材料，其特徵在於 所述的環氧樹脂為脂環族環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、氫化雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂或環氧化丁二烯中的一種或至少兩種；所述的固化劑為酸酐類固化劑或酚樹脂類固化劑中的一種或兩種；·0.1 100份 0 100份 10 150份 0.1 2.0 份。所述的促進劑為苄基二甲胺、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨或四丁基溴化銨中的一種或至少兩種。
全文摘要
本發明公開了一種如式I所示的含氟基和環氧基團的聚矽氧烷及其製備方法與應用。本發明首先通過將環氧烴基矽烷、氟烴基矽烷和有機溶劑混合均勻，得到溶液A；將水、催化劑和有機溶劑混合，得到溶液B；將溶液A加熱至50～120℃，溶液B以每毫升70秒的速度往溶液A中進行滴加；滴加完畢後，繼續於50～120℃反應3～48h，冷卻，除去溶劑製得含氟基和環氧基團的聚矽氧烷。該聚矽氧烷與固化劑固化或與環氧樹脂複合用於LED封裝材料。該聚矽氧烷與環氧樹脂進行複合製備LED封裝材料，可有效地改善體系的耐熱性、耐候性、化學穩定性、吸水性及疏水防汙等特性，是有機矽氟在LED封裝材料領域研究的新方向。
文檔編號C08G77/24GK102250355SQ20111014238
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月30日 優先權日2011年5月30日
發明者劉偉區, 高南 申請人:中科院廣州化學有限公司