一種LED用單組分環氧絕緣固晶膠及製備方法與流程

2023-08-11 06:33:41 4

本發明屬於絕緣固晶膠製備技術領域，具體是一種LED用單組分環氧絕緣固晶膠及製備方法。

背景技術：

隨著科技的進步和社會的發展，人們對資源短缺和環境汙染的認識逐漸提高。為了實現社會經濟可持續發展的目標，我國在節能和環保領域投入了大量的人力，財力與物力。照明耗能作為能源消耗大戶，每年消耗了大量的電能，因此，有必要發展和使用更為節能環保的照明方式。LED具有省電，壽命長，環保等特點，近年來取得了快速的發展。而在LED製造過程中，高性能的LED固晶封裝材料則是最重要的物料之一，也是各國研究的重要領域。

環氧固晶膠具有優異的機械強度，穩定的理化性能（硬度高，耐化學腐蝕），是目前LED產業中最常用的固晶材料。但由於本身分子結構的影響，其也具有韌性差，在長時間點燈實驗中會黃變等缺點。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種耐黃變性優異，韌性好，抗衝擊性，高粘接強度的LED用單組分環氧絕緣固晶膠及製備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種LED用單組分環氧絕緣固晶膠，按其重量份數計算，組成如下：環氧樹脂100份、異氰酸酯改性環氧樹脂25~60份、稀釋劑5~20份、固化劑8~25份、固化促進劑1~10份、抗氧劑0.1~1份、觸變劑1~10份。

一種LED用單組分環氧絕緣固晶膠的製備方法，稱量環氧樹脂、異氰酸酯改性環氧樹脂並將它們在80℃的加熱臺下混合，混合的方式是機械攪拌，攪拌速率為1000轉/分，時間為10分鐘，然後將攪拌均勻的混合物冷卻至室溫，並依次加入稀釋劑，抗氧劑和觸變劑，添加結束後繼續攪拌10分鐘，待混合均勻後向混合物中加入固化劑及固化促進劑，機械攪拌5分鐘後將混合物轉入高速剪切混合機中進行混合，混合速率為2000轉/分，時間為30s，重複在高速剪切混合機中的混合過程3次得到混合均勻的膠狀物即為固晶膠粘劑。

作為本發明進一步的方案：所述環氧樹脂實例是一種氫化環氧樹脂例如EP-4080E。

作為本發明進一步的方案：所述聚氨酯改性環氧樹脂是通過異氰酸酯與環氧樹脂反應製得，由於脂肪族異氰酸酯和氫化的環氧樹脂不含有容易被氧化的不飽和雙鍵，故其具有優異的耐黃變性；用於製備聚氨酯改性環氧樹脂的異氰酸酯為脂肪族異氰酸酯，環氧樹脂為氫化的環氧樹脂。

作為本發明進一步的方案：所述聚氨酯改性環氧樹脂的製備方法如下：向1000ml三頸瓶中加入氫化環氧樹脂A(450g，EEW=200)，通入氮氣，攪拌並加熱至145~150℃，然後加入2-甲基咪唑（0.15g），升溫至160℃，同時，在30分鐘內將脂肪族異氰酸酯HDI(50g)緩慢地滴加到上述三頸瓶混合溶液中，繼續在160℃反應，並用紅外光譜檢測，直至異氰酸酯基團特徵峰完全消失時，停止反應；得到含有惡唑酮環的異氰酸酯改性的環氧樹脂，EEW=235，在80℃時的粘度為800mPa.s。

作為本發明進一步的方案：所述固化劑優選為雙氰胺類固化劑。

作為本發明進一步的方案：所述固化促進劑包括苯基-二甲脲類衍生物、叔胺類衍生物、咪唑類衍生物、端叔胺超支化聚合物或上述物質的混合物，使用效果較好的是苯基-二甲脲類衍生物，例如1,1-二甲基-3-苯基脲。

作為本發明進一步的方案：所述稀釋劑包括反應型稀釋劑和非反應型稀釋劑，優選反應型稀釋劑，最優選不含苯環，雙鍵等不飽和鍵的反應型稀釋劑，例如1,6-己二醇二縮水甘油醚。

作為本發明進一步的方案：所述抗氧劑，包括芳香胺類抗氧劑和受阻酚類抗氧劑等，例如2,6-二叔丁基對甲基苯酚。

作為本發明進一步的方案：所述觸變劑，包括氣相白炭黑、氫化蓖麻油和液體有機矽類觸變劑等；優選氣相白炭黑。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：一、具有優異耐黃變性，好的韌性和抗衝擊性，高的粘接強度，適用高速點膠工藝等優點；二、採用自製的異氰酸酯改性的環氧樹脂，解決了傳統環氧固晶膠中耐黃變性不足，韌性差等缺點；三、本發明所發展的製備異氰酸酯改性的環氧樹脂的方法條件簡單，無溶劑，對環境無汙染，成本低。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。

本發明的目的是為了克服現存環氧固晶膠的耐黃變性不足，韌性差等缺點，提供一種耐黃變性優異，韌性好，抗衝擊性，高粘接強度的單組分環氧絕緣固晶膠組合物，並提供了該固晶膠組合物的製備方法。

LED用單組分環氧絕緣固晶膠，按其重量份數計算，組成如下：

環氧樹脂 100份；

異氰酸酯改性環氧樹脂 25~60份；

稀釋劑 5~20份；

固化劑 8~25份；

固化促進劑 1~10份；

抗氧劑 0.1~1份；

觸變劑 1~10份。

本發明中使用的較好的環氧樹脂是脂環族環氧樹脂，脂肪族環氧樹脂和氫化環氧樹脂，更優選氫化的環氧樹脂。其固化後表現出好的耐黃變性，優異的機械、黏結和絕緣性能。該導熱膠中可以採用的一種樹脂實例是一種氫化環氧樹脂例如EP-4080E（Adeka公司）。

根據高分子互穿網絡原理，在環氧樹脂結構中帶有惡唑酮環的環氧樹脂、固化後其耐熱性、柔韌性俱佳。該固晶膠中採用的聚氨酯改性環氧樹脂為自製的含惡唑酮環的環氧樹脂，其是通過異氰酸酯與環氧樹脂反應製得。由於脂肪族異氰酸酯和氫化的環氧樹脂不含有容易被氧化的不飽和雙鍵，故其具有優異的耐黃變性。本文所述的用於製備聚氨酯改性環氧樹脂的異氰酸酯為脂肪族異氰酸酯，所述的環氧樹脂為氫化的環氧樹脂。

用脂肪族異氰酸酯和氫化環氧樹脂製備含惡唑酮環的異氰酸酯改性的環氧樹脂的方法如下：向1000ml三頸瓶中加入氫化環氧樹脂A (450g，EEW=200)，通入氮氣，攪拌並加熱至145~150℃，然後加入2-甲基咪唑（0.15g），升溫至160℃，同時，在30分鐘內將脂肪族異氰酸酯HDI(50g)緩慢地滴加到上述三頸瓶混合溶液中，繼續在160℃反應，並用紅外光譜檢測，直至異氰酸酯基團特徵峰完全消失時，停止反應。得到含有惡唑酮環的異氰酸酯改性的環氧樹脂，EEW=235，在80℃時的粘度為800 mPa.s。

該固晶膠中採用的固化劑：考慮到膠的室溫存放期以及固化速度以及色澤性等問題等因素，使用效果較好的是雙氰胺類固化劑，例如Omicure DDA 5（CVC公司）。

該固晶膠中可以採用的固化促進劑，包括苯基-二甲脲類衍生物，叔胺類衍生物，咪唑類衍生物，端叔胺超支化聚合物或上述物質的混合物，使用效果較好的是苯基-二甲脲類衍生物，例如1,1-二甲基-3-苯基脲（湖北鑫鳴泰化學有限公司）。

稀釋劑實質上用來溶解該樹脂體系和調整該膠粘劑的粘度，該固晶膠中可以採用的稀釋劑，包括反應型稀釋劑和非反應型稀釋劑，優選反應型稀釋劑。最優選不含苯環，雙鍵等不飽和鍵的反應型稀釋劑，例如1,6-己二醇二縮水甘油醚（上海紫銘試劑廠）。

該固晶膠中可以採用的抗氧劑，包括芳香胺類抗氧劑和受阻酚類抗氧劑等，例如2,6-二叔丁基對甲基苯酚（美嵐實業（上海）有限公司）。抗氧劑在聚合物體系中僅少量存在時，就可延緩或抑制聚合物氧化過程的進行，從而抑制聚合物黃變，老化並延長其使用壽命。

當固晶膠受剪切或者靜置狀態下，觸變劑用來控制膠體的流變性能，使其不會發生流淌或者滴落的一種改性劑，該固晶膠中可以採用的觸變劑，包括氣相白炭黑，氫化蓖麻油和液體有機矽類觸變劑等。優選氣相白炭黑，例如Cabot TS720 (Cabot公司)。

本發明的積極進步效果在於：

（1）所述的絕緣固晶膠具有優異耐黃變性，好的韌性和抗衝擊性，高的粘接強度，適用高速點膠工藝等優點。

（2）採用自製的異氰酸酯改性的環氧樹脂，解決了傳統環氧固晶膠中耐黃變性不足，韌性差等缺點；

（3）本發明所發展的製備異氰酸酯改性的環氧樹脂的方法條件簡單，無溶劑，對環境無汙染，成本低。

具體實施方式

本發明可以進一步通過如下的實施例進行描述。

實施例1：按照表1中給出的質量稱量環氧樹脂、異氰酸酯改性環氧樹脂並將它們在80℃的加熱臺下混合，混合的方式是機械攪拌，攪拌速率為1000轉/分，時間為10分鐘，然後將攪拌均勻的混合物冷卻至室溫，並依次加入稀釋劑，抗氧劑和觸變劑，添加結束後繼續攪拌10分鐘，待混合均勻後向混合物中加入固化劑及固化促進劑，機械攪拌5分鐘後將混合物轉入高速剪切混合機中進行混合，混合速率為2000轉/分，時間為30s，重複在高速剪切混合機中的混合過程3次得到混合均勻的膠狀物即為固晶膠粘劑。

實施例2-6按照實施例1所示的步驟製備。

實施例7：LED用單組分環氧絕緣固晶膠，按其重量份數計算，組成如下：環氧樹脂100份、異氰酸酯改性環氧樹脂25份、稀釋劑5份、固化劑8份、固化促進劑1份、抗氧劑0.1份、觸變劑1份。

實施例8：LED用單組分環氧絕緣固晶膠，按其重量份數計算，組成如下：環氧樹脂100份、異氰酸酯改性環氧樹脂60份、稀釋劑20份、固化劑25份、固化促進劑10份、抗氧劑1份、觸變劑10份。

實施例7-8按照實施例1所示的步驟製備。

對比例1：按照表1中給出的質量稱量環氧樹脂，稀釋劑，抗氧劑和觸變劑並將它們混合均勻，混合的方式是機械攪拌，攪拌速率為1000轉/分，時間為10分鐘，待混合均勻後向混合物中加入固化劑及固化促進劑，機械攪拌5分鐘後將混合物轉入高速剪切混合機中進行混合，混合速率為2000轉/分，時間為30s，重複在高速剪切混合機中混合3次得到混合均勻的膠狀物即為固晶膠粘劑。

對比例2按照實施例1所示的步驟製備。

性能檢測：固晶膠粘結強度的測試樣品的準備按照標準GB7124-86進行，首先將用於測試的冷軋鋼基材用乙酸乙酯進行擦洗去油，然後將膠塗於需要粘結的表面，將兩片冷軋鋼片合攏，採用金屬夾子將其固定後放於固化爐中，固化條件為150℃，60分鐘，待固化後的樣品冷卻後在拉力試驗機上進行測試得到粘結強度具體數據。

固晶膠固化之後先通過紫外燈老化箱進行加速老化實驗，然後通過透光率測試考察加速老化前後透光率下降程度，以此來錶針固晶膠的耐黃變性。樣品的製備：將固晶膠注入一個深度2mm，直徑12mm的四氟乙烯的模具中，待膠流平後將模具置入固化爐中進行固化處理，固化條件為150℃，60分鐘。待固化後的樣品冷卻到室溫後將圓盤狀樣品取出進行測試。先測試圓盤試樣的透光率，然後將圓盤試樣放入紫外燈老化箱進行老化實驗（波長365nm，溫度50 ℃， 老化時間500小時），待老化實驗完成後，將老化後的圓盤試樣取出並測試其透光率，計算老化前後透光率下降百分比。透光率下降百份比為0~3時，表示耐黃變性好，在3~6時，表示耐黃變性一般，大於6時，表示耐黃變性差。

表1

表2

上面對本專利的較佳實施方式作了詳細說明，但是本專利並不限於上述實施方式，在本領域的普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下作出各種變化。