專利名稱：一種發(fā)光元件封裝用有機(jī)硅膠材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)硅膠材料，具體地說是一種用于發(fā)光元件封裝的有機(jī)硅膠材料。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)等發(fā)光裝置是新興環(huán)保光源，世界各國(guó)正在積極推廣使用。而 對(duì)于該類型的發(fā)光元件封裝用材料，除了要求具備從外部保護(hù)發(fā)光元件的功能外，為防止 發(fā)光元件的亮度降低，還要求具備高度的透明性。目前，生產(chǎn)中多采用具有良好透明性的環(huán) 氧樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯等材料作為發(fā)光元件封裝用材料。亦有采用具有高折射率的有 機(jī)硅膠材料(CN 101414655)，光通量可提高5-8%。但上述封裝用材料容易老化，致使發(fā)光 裝置使用壽命短。在光電設(shè)備如液晶投影儀、攝像機(jī)、取景器中也同樣存在這樣的問題，為了獲得來 自LED陣列的光聚焦的效果或者提高LED陣列亮度的效果的目的，使用微透鏡陣列，提高亮 度通常采用增大LED功率的方式，但是增加發(fā)光量LED會(huì)產(chǎn)生大量的熱，使得現(xiàn)有技術(shù)的透 鏡容易老化、變黃，光通量逐漸下降。MQ硅樹脂是一類非常獨(dú)特的硅氧烷，是由四官能度硅氧烷縮聚鏈節(jié)(Q)與單官能 度硅氧烷鏈節(jié)(M)構(gòu)成的有機(jī)硅樹脂，具有優(yōu)異的耐熱性、耐低溫性，耐老化，抗紫外線輻 照。近年來也有人采用MQ硅樹脂進(jìn)行發(fā)光元件的封裝，但是隨著近年來，LED等發(fā)光裝置在 照明應(yīng)用上的快速發(fā)展，高亮度的要求下導(dǎo)致了發(fā)熱量增大或光的短波長(zhǎng)化。而以往的封 裝用MQ硅樹脂材料，無法滿足現(xiàn)在發(fā)光元件高熱量的要求，耐熱性相對(duì)較差，使得封裝膠 體的分子結(jié)構(gòu)容易發(fā)生變形從而產(chǎn)生裂紋、膠體內(nèi)部變黃等問題，直接導(dǎo)致發(fā)光裝置的光 通量隨累計(jì)工作時(shí)長(zhǎng)而呈急速下降，由此引出了一系列如出光效率低、使用壽命短等問題。因此，這個(gè)環(huán)保新光源行業(yè)急需一種抗沖擊力強(qiáng)、耐熱性好、透明性好、出光效率 高并且適用于大功率發(fā)光元件的封裝用材料。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種抗沖擊力強(qiáng)、耐熱性好、透明性好、 出光效率高、并且適用于發(fā)光元件封裝用的有機(jī)硅膠材料。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種發(fā)光元件封裝用有機(jī)硅膠材料，包括含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷、含乙烯基的 有機(jī)聚硅氧烷、有機(jī)氫聚硅氧烷、硅烷偶聯(lián)劑、催化量的鉬族金屬催化劑，還包括填充劑，所 述填充劑為甲基硅樹脂納米微粒。優(yōu)選的，所述含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷中，單官能度硅氧烷鏈節(jié)與四官能度硅氧 烷縮聚鏈節(jié)的摩爾比為0 < M/Q < 1。所述含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷中，進(jìn)一步優(yōu)選單官能度硅氧烷鏈節(jié)與四官能度硅 氧烷縮聚鏈節(jié)的摩爾比為0. 6 < M/Q < 1。優(yōu)選的，所述含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷在25°C下粘度為1 100，OOOmPa · S。
優(yōu)選的，所述含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷為三維網(wǎng)眼狀結(jié)構(gòu)的含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷。優(yōu)選的，所述含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷與稀釋用含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷混合物 的重量份共為10 90份，其余調(diào)節(jié)粘度用含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷的重量份為1 80份， 所述有機(jī)氫聚硅氧烷的重量份為0. 01 30份，所述硅烷偶聯(lián)劑的重量份為0. 01 20份， 所述填充劑的重量份為0. 01 50份，催化量的鉬族金屬催化劑?？蛇x的，所述含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷以及稀釋用含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷混合 物的重量份為66份，其余調(diào)節(jié)粘度的含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷的重量份為20. 95份，所述 有機(jī)氫聚硅氧烷的重量份為7份，所述硅烷偶聯(lián)劑的重量份為1份，所述填充劑的重量份為 5份，催化量的鉬族金屬催化劑。本發(fā)明的另一目的是提供制備所述發(fā)光元件封裝用有機(jī)硅膠材料的方法。所述方法為采用25°C下粘度為1 100，OOOmPa · s的含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷 將含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷稀釋，然后加入25°C下粘度為1 100，OOOmPa · s的含乙烯基 的有機(jī)聚硅氧烷調(diào)節(jié)混合物的粘度，再加入有機(jī)氫聚硅氧烷、甲基硅樹脂納米微粒、硅烷偶 聯(lián)劑、鉬族金屬催化劑和反應(yīng)抑制劑，將所述成分混合均勻后，在室溫或者加熱下進(jìn)行固化 反應(yīng)，得到所述發(fā)光元件封裝用有機(jī)硅膠材料。為了加速反應(yīng)物固化過程，優(yōu)選的加熱固化方式，優(yōu)選加熱溫度為50 200°C，加 熱時(shí)間為10 120min。本發(fā)明在有機(jī)硅膠材料的制備中添加甲基硅樹脂納米微粒作為填充劑一方面， 納米微粒狀的甲基硅樹脂的添加，可以減少光的反射，增加光的通透性；另一方面，甲基硅 樹脂納米微粒PH呈中性，而且為透明狀，加入材料中不會(huì)影響所得有機(jī)硅膠材料的pH值和 透明度；再者，甲基硅樹脂納米微粒易于與前述含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷、含乙烯基的有機(jī) 聚硅氧烷、有機(jī)氫聚硅氧烷、硅烷偶聯(lián)劑幾種反應(yīng)物溶解，不影響有機(jī)硅膠材料的通光率。本發(fā)明提供的發(fā)光元件封裝用的有機(jī)硅膠材料光通量可以比現(xiàn)有產(chǎn)品大幅度提 高光通量，提高至少10 %，從而大大提高了出光效率，并且具有良好的抗沖擊力，耐熱性好 不易發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，抗沖擊性、透明性、粘附力都得到提高，使用壽命延長(zhǎng)。因此，本發(fā)明提 供的發(fā)光元件封裝用有機(jī)硅膠材料能很好地保護(hù)發(fā)光裝置的同時(shí)，并能有效提高及維持發(fā) 光裝置的發(fā)光效率，尤其適用于大功率發(fā)光裝置。下面將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的闡述本發(fā)明中有機(jī)硅膠材料包括含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷，含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷 可以具有線型、支化或者樹脂性結(jié)構(gòu)，有機(jī)聚硅氧烷中的鏈烯基基團(tuán)可以處于端部、側(cè)掛或 者既在端部又在側(cè)掛位置，有機(jī)聚硅氧烷可以均聚物或者共聚物。其中鏈烯基基團(tuán)通常具 有2至10個(gè)碳原子，可以列舉出但不限于乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊稀基、己稀基，優(yōu)選乙 烯基，特別是三維網(wǎng)眼狀結(jié)構(gòu)的含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷。含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷中其它與硅鍵合的有機(jī)基獨(dú)立地選自無脂族不飽和度 的單價(jià)烴基團(tuán)和單價(jià)鹵代烴基團(tuán)，這些單價(jià)基團(tuán)通常具有1至大約10個(gè)碳原子，如烷基、芳 烷基、鹵素取代基團(tuán)等，特別優(yōu)選甲基。本發(fā)明中優(yōu)選單官能度硅氧烷鏈節(jié)與四官能度硅氧烷縮聚鏈節(jié)的摩爾比為0 < M/Q < 1的含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷，更優(yōu)選0. 6 < M/Q < 1的含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧燒。含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷可以通過本領(lǐng)域公知的方法來制備，如硅酸酯法。含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷的實(shí)例可以為但不限于具有以下所列平均單元式的有 機(jī)聚硅氧烷[ (CH3) 3Si01/2] 6 [CH2 = CH (CH3) 2Si01/2] (SiO472) 8[ (CH3) 3Si01/2] 5 [CH2 = CH (CH3) 2Si01/2] (SiO472) 8[ (CH3) 3Si01/2] 4 [CH2 = CH (CH3) 2Si01/2] (SiO472) 7[C6H5 (CH3) 2Si01/2] 4 [CH2 = CH (CH3) 2Si01/2] (SiO472) 7本發(fā)明中有機(jī)硅膠材料包括含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷，在25°C下其粘度隨分子 量和結(jié)構(gòu)的不同而不同，一般是1至100，OOOmPa · s，優(yōu)選100 100，OOOmPa · S。本發(fā) 明中分兩次添加兩種不同粘度的含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷首先采用25°C下粘度為1 100, OOOmPa · s的含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷將含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷稀釋，將固態(tài)的含 鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷溶解為液態(tài)，與體系相容，其濃度足夠稀釋含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧 烷即可；然后再加入25°C下粘度為1 100，OOOmPa · s的含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷調(diào)整反 應(yīng)物的粘度，反映到產(chǎn)品上為調(diào)整產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度和模量。至于兩次添加的含乙烯基的有 機(jī)聚硅氧烷的粘度的選擇，以混合物最終的粘度為目的，如果第一次添加的粘度較小的含 乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷，則第二次添加粘度較大的含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷，以保證最終 混合物的粘度符合反應(yīng)要求。含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷的選用原則是要與含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷具有相容 性，可以具有線型、支化或者樹脂性結(jié)構(gòu)，有機(jī)聚硅氧烷中的乙烯基基團(tuán)可以處于端部、側(cè) 掛或者既在端部又在側(cè)掛位置，有機(jī)聚硅氧烷可以均聚物或者共聚物。特別優(yōu)選直鏈狀端 乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷。含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷中其它與硅鍵合的有機(jī)基獨(dú)立地選自無 脂族不飽和度的單價(jià)烴基團(tuán)和單價(jià)鹵代烴基團(tuán)，這些單價(jià)基團(tuán)通常具有1至大約10個(gè)碳原 子，如烷基、芳烷基、鹵素取代基團(tuán)等，特別優(yōu)選甲基。含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷可以通過本領(lǐng)域公知的方法來制備，如四甲基氫氧化銨 催化法。含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷的實(shí)例可以為但不限于以下實(shí)例[CH2 = CH (CH3) 2Si01/2] [ (CH3) 2Si01/2] 130 [CH2 = CH (CH3) 2Si01/2]；[CH2 = CH (CH3) 2Si01/2] [ (CH3) 2Si01/2] 500 [CH2 = CH (CH3) 2Si01/2]；[ (CH3) 3Si01/2] 16 [CH2 = CH (CH3) 2Si01/2] (SiO472) 6直鏈狀的分子鏈兩末端經(jīng)二甲基乙烯基硅氧烷封端的二甲基聚硅氧烷；本發(fā)明中有機(jī)氫聚硅氧烷的作用是提供氫基，起到交聯(lián)合作用，其濃度是足以固 化組合物，反映到產(chǎn)品上為調(diào)整產(chǎn)品的硬度。有機(jī)氫聚硅氧烷中與硅鍵合的氫原子可以位 于端部、側(cè)掛或既在端部又在側(cè)掛位置。有機(jī)氫聚硅氧烷的實(shí)例包括但不限于甲基氫硅氧烷-二甲基硅氧烷環(huán)狀共聚 物；兩末端經(jīng)二甲基氫甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷；兩末端經(jīng)三甲基甲硅烷氧基封 端的甲基氫聚硅氧烷。本發(fā)明中硅烷偶聯(lián)劑能夠賦予足夠粘結(jié)性，硅烷偶聯(lián)劑是由硅氯仿(HSiCl3)和帶 有反應(yīng)性基團(tuán)的不飽和烯烴在鉬氯酸催化下加成，再經(jīng)醇解而得。硅烷偶聯(lián)劑實(shí)質(zhì)上是一類具有有機(jī)官能團(tuán)的硅烷，在其分子中同時(shí)具有能和無機(jī)質(zhì)材料(如玻璃、硅砂、金屬等) 化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)及與有機(jī)質(zhì)材料(合成樹脂等)化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)。硅烷偶聯(lián)劑是 目前已經(jīng)很成熟的產(chǎn)品，在市場(chǎng)上都有銷售，如乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧) 丙基三甲氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷等。本發(fā)明中采用鉬族金屬催化劑催化反應(yīng)，促進(jìn)Si-H與Si-C = C的加成反應(yīng)，鉬族 金屬包括鉬、銠、釕、鈀、鋨和銥。鉬族金屬催化劑的實(shí)例包括但不限于鉬黑、氯鉬、氯鉬酸、雙乙酰乙酸酯合鉬等鉬類金屬化合物；[ (C6H5) 3P] 3Rh [對(duì)-CN-C6H4NNNOC6H11]；Pd [對(duì)-CH3 (CH2) x-C6H4NNN0CH3] 2。所述催化劑可以是單一的鉬族金屬催化劑，也可以是兩種或多種這類催化劑的混 合物。催化劑的濃度為足以催化反應(yīng)物反應(yīng)，通常是1至IOOOppm鉬族金屬，低于Ippm鉬 族金屬時(shí)固化速率非常低，大于IOOOppm的鉬族金屬時(shí)不會(huì)明顯增大固化速率，所以從成 本各方面來考慮，通常選擇1至IOOOppm的鉬族金屬。本發(fā)明中還包括甲基硅樹脂納米微粒，是提高所得材料光通量的主要賦予成分。 常見作為填充劑的納米微粒有納米二氧化硅、納米氧化鋁。納米二氧化硅比表面積大，會(huì) 引起體系增稠，且其PH值小于4，并伴有氯離子，會(huì)對(duì)發(fā)光元件，尤其電子元件，具有潛在損 害。而甲基硅樹脂納米微粒其PH約為7，屬于中性填充劑，對(duì)產(chǎn)品沒有影響。甲基硅樹脂其結(jié)構(gòu)式如下所示，
權(quán)利要求
一種發(fā)光元件封裝用有機(jī)硅膠材料，包括含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷、含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷、有機(jī)氫聚硅氧烷、硅烷偶聯(lián)劑、催化量的鉑族金屬催化劑，其特征在于還包括填充劑，所述填充劑為甲基硅樹脂納米微粒。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件封裝用有機(jī)硅膠材料，其特征在于所述含鏈烯基的 有機(jī)聚硅氧烷中，單官能度硅氧烷鏈節(jié)與四官能度硅氧烷縮聚鏈節(jié)的摩爾比為0 <M/Q < 1。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光元件封裝用有機(jī)硅膠材料，其特征在于所述含鏈烯基的 有機(jī)聚硅氧烷中，單官能度硅氧烷鏈節(jié)與四官能度硅氧烷縮聚鏈節(jié)的摩爾比為0. 6 < M/Q < 1。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件封裝用有機(jī)硅膠材料，其特征在于所述含乙烯基的 有機(jī)聚硅氧烷在25°C下粘度為1 100，OOOmPa · S。
5.如權(quán)利要求1 4之一所述的發(fā)光元件封裝用有機(jī)硅膠材料，其特征在于所述含 鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷為三維網(wǎng)眼狀結(jié)構(gòu)的含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光元件封裝用有機(jī)硅膠材料，其特征在于所述含鏈烯基的 有機(jī)聚硅氧烷與稀釋用含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷混合物的重量份共為10 90份，其余調(diào) 節(jié)粘度用含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷的重量份為1 80份，所述有機(jī)氫聚硅氧烷的重量份為 0. 01 30份，所述硅烷偶聯(lián)劑的重量份為0. 01 20份，所述填充劑的重量份為0. 01 50份，催化量的鉬族金屬催化劑。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光元件封裝用有機(jī)硅膠材料，其特征在于所述含鏈烯基的 有機(jī)聚硅氧烷以及稀釋用含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷混合物的重量份為66份，其余調(diào)節(jié)粘 度的含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷的重量份為20. 95份，所述有機(jī)氫聚硅氧烷的重量份為7份， 所述硅烷偶聯(lián)劑的重量份為1份，所述填充劑的重量份為5份，催化量的鉬族金屬催化劑。
8.一種制備所述發(fā)光元件封裝用有機(jī)硅膠材料的方法，其特征在于采用25°C下粘度 為1 100，OOOmPa · s的含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷將含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷稀釋，然后 再加入25°C下粘度為1 100，OOOmPa · s的含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷調(diào)節(jié)混合物粘度，再 加入有機(jī)氫聚硅氧烷、甲基硅樹脂納米微粒、硅烷偶聯(lián)劑、鉬族金屬催化劑和反應(yīng)抑制劑， 將所述成分混合均勻后，在室溫或者加熱下進(jìn)行固化反應(yīng)，得到所述發(fā)光元件封裝用有機(jī) 硅膠材料。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光元件封裝用有機(jī)硅膠材料的方法，其特征在于所述加熱 固化中，加熱溫度為50 200°C，加熱時(shí)間為10 120min。
全文摘要
本發(fā)明涉及硅膠材料領(lǐng)域，公開了一種發(fā)光元件封裝用有機(jī)硅膠材料以及其制備方法。所述硅膠材料包括含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷、含乙烯基的有機(jī)聚硅氧烷、有機(jī)氫聚硅氧烷、硅烷偶聯(lián)劑和填充劑，填充劑為甲基硅樹脂納米微粒。本發(fā)明提供的發(fā)光元件封裝用的有機(jī)硅膠材料光通量可以比現(xiàn)有產(chǎn)品大幅度提高光通量，提高至少10％，并且具有良好的抗沖擊力，耐熱性好不易發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，抗沖擊性、透明性、粘附力都得到提高，使用壽命延長(zhǎng)。
文檔編號(hào)C08L83/04GK101974228SQ20101050408
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者曹堅(jiān)林 申請(qǐng)人:廣州億锘有機(jī)硅技術(shù)有限公司