一種乙烯基poss改性有機(jī)硅樹脂及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于改性有機(jī)硅樹脂制備【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種光學(xué)、熱力學(xué)性能優(yōu)異、乙烯基POSS改性有機(jī)硅樹脂及其制備方法和在LED封裝材料、涂層材料、光學(xué)透鏡材料等領(lǐng)域中的應(yīng)用。該樹脂包括以下重量份計(jì)的組分：POSS接枝改性聚硅氧烷聚合物100份、乙烯基硅油20～80份、催化劑0.0002～0.005份。本發(fā)明選用籠型乙烯基POSS作為交聯(lián)劑，與含氫硅油硅氫加成，成功接枝到有機(jī)硅基體中得到POSS接枝改性聚硅氧烷聚合物，并混合固化得到固化產(chǎn)物，克服了常規(guī)POSS物理共混過程中團(tuán)聚所導(dǎo)致材料強(qiáng)度的下降，利用其可制備得到光學(xué)、熱力學(xué)性能優(yōu)異的透明封裝膠，透光率可達(dá)95％以上，折射率高達(dá)1.442。
【專利說明】一種乙烯基POSS改性有機(jī)硅樹脂及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于改性有機(jī)硅樹脂制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種光學(xué)、熱力學(xué)性能優(yōu)異、 乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂及其制備方法和在LED封裝材料、涂層材料、光學(xué)透鏡材料等 領(lǐng)域中的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] LED由于具有高效、節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、易維護(hù)、體積小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，成為21 世紀(jì)最有發(fā)展前景的綠色照明光源。而隨著LED技術(shù)的進(jìn)步，LED封裝材料成為制約其性 能的一個(gè)重要因素。傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂封裝材料由于高溫易黃化、耐紫外性能差等缺點(diǎn)已無 法滿足高功率性LED封裝的要求，而有機(jī)硅樹脂優(yōu)異的熱穩(wěn)性、柔韌性、耐水性、耐候性、阻 燃性及低表面能等優(yōu)點(diǎn)使其成為L(zhǎng)ED封裝材料的理想材料。但有機(jī)硅材料存在機(jī)械性能、 附著力、耐有機(jī)溶劑性較差等缺點(diǎn)，因此常添加增強(qiáng)材料對(duì)其進(jìn)行改性以達(dá)到封裝要求。
[0003] 籠型倍半硅氧烷（P0SS)是一種結(jié)構(gòu)規(guī)整的籠型硅氧烷，其內(nèi)核為類似無機(jī)的Si02 結(jié)構(gòu)，外面每個(gè)頂點(diǎn)處為有機(jī)基團(tuán)，是理想的無機(jī)-有機(jī)雜化體系，其分子的可設(shè)計(jì)性和所 帶官能團(tuán)較高的反應(yīng)性使P0SS復(fù)合材料具有易于裁剪的性質(zhì)，在空間材料、光電材料、催 化劑等諸多領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。因此，采用P0SS改性有機(jī)硅樹脂的研究逐漸引起了 研究者的關(guān)注。中國(guó)專利申請(qǐng)CN103113592A報(bào)道了 一種多官能團(tuán)P0SS改性硅橡膠的制備 方法，該方法是通過化學(xué)共聚將含有單/雙/三/四個(gè)活性官能團(tuán)的P0SS引入到聚硅氧烷 分子鏈中，得到P0SS作為懸掛基團(tuán)、嵌段和交聯(lián)點(diǎn)的P0SS改性硅橡膠，但其性能不能很好 地滿足使用要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種乙烯基 P0SS改性有機(jī)硅樹脂。本發(fā)明的樹脂光學(xué)、熱力學(xué)性能優(yōu)異，可應(yīng)用于LED封裝材料、涂層 材料、光學(xué)透鏡材料等領(lǐng)域。
[0005] 本發(fā)明另一目的在于提供一種上述乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂的制備方法。本 發(fā)明方法制備條件溫和、工藝簡(jiǎn)單。
[0006] 本發(fā)明再一目的在于提供上述乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂在LED封裝材料、涂層 材料、光學(xué)透鏡材料等領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明的目的通過下述方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] -種乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂，包括以下重量份計(jì)的組分：
[0009] P0SS接枝改性聚硅氧烷聚合物 100份
[0010] 乙烯基硅油 20?80份
[0011] 催化劑 0· 0002 ?0· 005 份。
[0012] 上述的P0SS接枝改性聚硅氧烷聚合物由以下方法制備得到：
[0013] 將0. 5?20重量份乙烯基P0SS、100重量份含氫硅油、100?500份有機(jī)溶劑混 合，攪拌均勻，再加入0. 0002?0. 005份催化劑，加熱反應(yīng)，旋蒸，得到POSS接枝改性聚硅 氧烷聚合物。
[0014] 所用含氫硅油可為本領(lǐng)域常用含氫硅油任意一種，為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所用 含氫娃油的含氫量?jī)?yōu)選為0. 5 %。
[0015] 所用有機(jī)溶劑可為本領(lǐng)域常用溶劑中的任意一種，為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述 的有機(jī)溶劑優(yōu)選為甲苯。
[0016] 為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述加熱反應(yīng)優(yōu)選指加熱至回流并反應(yīng)1?10h。
[0017] 所用乙烯基硅油可為本領(lǐng)域常用乙烯基硅油任意一種，為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明， 所述乙烯基硅油中乙烯基含量?jī)?yōu)選為3. 5%。
[0018] 所述乙烯基P0SS指八乙烯基P0SS。
[0019] 上述反應(yīng)完全后，通過旋蒸去除溶劑等，分離得到不含有機(jī)溶劑的P0SS接枝改性 聚硅氧烷聚合物。
[0020] 為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂組分中所用的催化劑、P0SS 接枝改性聚硅氧烷聚合物制備方法中所用的催化劑均優(yōu)選為卡氏催化劑，反應(yīng)優(yōu)選在惰性 氣體氛圍下進(jìn)行。所用的催化劑更優(yōu)選為1，3-二乙烯基-1，1，3, 3-四甲基二硅氧烷鉬（0)。
[0021] 上述本發(fā)明的乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂通過把100重量份P0SS接枝改性聚硅 氧烷聚合物和20?80重量份乙烯基硅油混合均勻后，再加入0. 0002?0. 005重量份催化 劑攪拌均勻制備得到。
[0022] 上述本發(fā)明的乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂可放置于室溫下固化，或高溫下快速 固化，如80?150°C下固化2?5h。
[0023] 本發(fā)明的乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂具有優(yōu)異的熱力學(xué)、光學(xué)性能，不含有機(jī)溶 齊U，對(duì)環(huán)境友好，且固化物無色透明，透光率可達(dá)95%以上，折射率達(dá)1. 442,可廣泛應(yīng)用于 LED封裝材料、涂層材料、光學(xué)透鏡材料等領(lǐng)域中。
[0024] 本發(fā)明的機(jī)理為：
[0025] 本發(fā)明選用籠型乙烯基P0SS作為交聯(lián)劑，與含氫硅油進(jìn)行硅氫加成反應(yīng)，將其成 功的接枝到有機(jī)硅基體中得到P0SS接枝改性聚硅氧烷聚合物，克服了常規(guī)P0SS物理共混 過程中的團(tuán)聚所導(dǎo)致材料強(qiáng)度的下降，利用該聚合物可制備得到光學(xué)、熱力學(xué)性能優(yōu)異的 封裝膠。
[0026] 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0027] (1)本發(fā)明選用籠型乙烯基P0SS作為交聯(lián)劑，與含氫硅油進(jìn)行硅氫加成反應(yīng)，將 其成功的接枝到有機(jī)硅基體中，克服了常規(guī)P0SS物理共混過程中的團(tuán)聚所導(dǎo)致材料強(qiáng)度 的下降；
[0028] (2)利用本發(fā)明制備得到的P0SS接枝改性聚硅氧烷聚合物，制備得到光學(xué)、熱力 學(xué)性能優(yōu)異的封裝膠；
[0029] (3)本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，制備得到的乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂不含有機(jī)溶 齊U，對(duì)環(huán)境友好，且固化物為無色透明，透光率可達(dá)95%以上，折射率達(dá)1. 442。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0031] 實(shí)施例1 :乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂封裝膠的制備
[0032] (1)在裝有回流冷凝器、機(jī)械攪拌器、恒壓滴液漏斗的三口反應(yīng)瓶中，加入0.5 重量份八乙烯基P0SS(阿拉丁試劑）、100重量份含氫硅油（含氫量0. 5 % )(廣州鑫 厚CY202)、100重量份甲苯，攪拌均勻，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，加入0. 0002重量份卡氏催化劑 (1，3-二乙烯基-1，1，3, 3-四甲基二硅氧烷鉬（0))，然后加熱至回流反應(yīng)lh，旋蒸，得到 P0SS接枝改性聚硅氧烷聚合物。
[0033] (2)封裝膠的制備：將P0SS接枝改性聚硅氧烷聚合物100重量份、乙烯基硅油 (東莞紅億HY205J) 20重量份混合均勻，加入0. 0002重量份的卡氏催化劑（1，3-二乙烯 基-1，1，3, 3-四甲基二硅氧烷鉬（0))，攪拌均勻后倒入預(yù)熱的模具中，抽除氣泡，放置12h， 然后按照80°C forO. 5h，150°C fori. 5h固化流程進(jìn)行固化，冷卻脫模，得到乙烯基P0SS改 性有機(jī)硅樹脂封裝膠。
[0034] 實(shí)施例2 :乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂封裝膠的制備
[0035] (1)在裝有回流冷凝器、機(jī)械攪拌器、恒壓滴液漏斗的三口反應(yīng)瓶中，加入5重量 份乙烯基P0SS、100重量份含氫硅油（含氫量0. 5 % )、300重量份甲苯，攪拌均勻，在氮?dú)獾?保護(hù)下，加入0. 0008重量份卡氏催化劑，然后加熱至回流反應(yīng)5h，而后旋蒸，得到P0SS接枝 改性聚硅氧烷聚合物。
[0036] (2)封裝膠的制備：將P0SS接枝改性聚硅氧烷聚合物100重量份、乙烯基硅油40 重量份混合均勻，加入0.0008重量份的卡氏催化劑，攪拌均勻后倒入預(yù)熱的模具中，抽除 氣泡，放置18h，然后按照80°C fori. 5h，150°C for2h固化流程進(jìn)行固化，冷卻脫模，得到乙 烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂封裝膠。
[0037] 實(shí)施例3 :乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂封裝膠的制備
[0038] (1)在裝有回流冷凝器、機(jī)械攪拌器、恒壓滴液漏斗的三口反應(yīng)瓶中，加入10重量 份乙烯基P0SS、100重量份含氫娃油（含氫量0. 5% )、500重量份甲苯，攪拌均勻，在氮?dú)獾?保護(hù)下，加入0. 0005重量份卡氏催化劑，然后加熱至回流反應(yīng)10h，旋蒸，得到P0SS接枝改 性聚硅氧烷聚合物。
[0039] (2)封裝膠的制備：將P0SS接枝改性聚硅氧烷聚合物100重量份、乙烯基硅油80 重量份混合均勻，加入〇. 005重量份的卡氏催化劑，攪拌均勻后倒入預(yù)熱的模具中，抽除氣 泡，放置24h，然后按照80°C for2h，150°C for3h固化流程進(jìn)行固化，冷卻脫模，得到乙烯基 P0SS改性有機(jī)硅樹脂封裝膠。
[0040] 實(shí)施例4 :乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂封裝膠的制備
[0041] (1)在裝有回流冷凝器、機(jī)械攪拌器、恒壓滴液漏斗的三口反應(yīng)瓶中，加入5重量 份乙烯基P0SSU00重量份含氫硅油（含氫量0.5%)、100重量份甲苯，攪拌均勻，在氮?dú)獾?保護(hù)下，加入0. 0005重量份卡氏催化劑，然后加熱至回流反應(yīng)5h，而后旋蒸，得到P0SS接枝 改性聚硅氧烷聚合物。
[0042] (2)封裝膠的制備：將P0SS接枝改性聚硅氧烷聚合物100重量份、乙烯基硅油75 重量份混合均勻，加入0.0009重量份的卡氏催化劑，攪拌均勻后倒入預(yù)熱的模具中，抽除 氣泡，放置24h，然后按照80°C forlh，150°C for2h固化流程進(jìn)行固化，冷卻脫模，得到乙烯 基P0SS改性有機(jī)硅樹脂封裝膠。
[0043] 實(shí)施例5 :乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂封裝膠的制備
[0044] (1)在裝有回流冷凝器、機(jī)械攪拌器、恒壓滴液漏斗的三口反應(yīng)瓶中，加入10重量 份乙烯基P0SSU00重量份含氫硅油（含氫量0.5%)、100重量份甲苯，攪拌均勻，在氮?dú)獾?保護(hù)下，加入0. 0005重量份卡氏催化劑，然后加熱至回流反應(yīng)5h，而后旋蒸，得到P0SS接枝 改性聚硅氧烷聚合物。
[0045] (2)封裝膠的制備：將P0SS接枝改性聚硅氧烷聚合物100重量份、乙烯基硅油70 重量份混合均勻，加入0.0009重量份的卡氏催化劑，攪拌均勻后倒入預(yù)熱的模具中，抽除 氣泡，放置24h，然后按照80°C forlh，150°C for2h固化流程進(jìn)行固化，冷卻脫模，得到乙烯 基P0SS改性有機(jī)硅樹脂封裝膠。
[0046] 實(shí)施例6 :乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂封裝膠的制備
[0047] (1)在裝有回流冷凝器、機(jī)械攪拌器、恒壓滴液漏斗的三口反應(yīng)瓶中，加入15重量 份乙烯基P0SSU00重量份含氫硅油（含氫量0.5%)、100重量份甲苯，攪拌均勻，在氮?dú)獾?保護(hù)下，加入0. 0006重量份卡氏催化劑，然后加熱至回流反應(yīng)5h，而后旋蒸，得到P0SS接枝 改性聚硅氧烷聚合物。
[0048] (2)封裝膠的制備：將P0SS接枝改性聚硅氧烷聚合物100重量份、乙烯基硅油65 重量份混合均勻，加入0.0009重量份的卡氏催化劑，攪拌均勻后倒入預(yù)熱的模具中，抽除 氣泡，放置24h，然后按照80°C forlh，150°C for2h固化流程進(jìn)行固化，冷卻脫模，得到乙烯 基P0SS改性有機(jī)硅樹脂封裝膠。
[0049] 實(shí)施例7 :乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂封裝膠的制備
[0050] (1)在裝有回流冷凝器、機(jī)械攪拌器、恒壓滴液漏斗的三口反應(yīng)瓶中，加入20重量 份乙烯基P0SSU00重量份含氫硅油（含氫量0.5%)、100重量份甲苯，攪拌均勻，在氮?dú)獾?保護(hù)下，加入0. 0006重量份卡氏催化劑，然后加熱至回流反應(yīng)5h，而后旋蒸，得到P0SS接枝 改性聚硅氧烷聚合物。
[0051] (2)封裝膠的制備：將P0SS接枝改性聚硅氧烷聚合物100重量份、乙烯基硅油60 重量份混合均勻，加入0.0009重量份的卡氏催化劑，攪拌均勻后倒入預(yù)熱的模具中，抽除 氣泡，放置24h，然后按照80°C forlh，150°C for2h固化流程進(jìn)行固化，冷卻脫模，得到乙烯 基P0SS改性有機(jī)硅樹脂封裝膠。
[0052] 實(shí)施例8 :產(chǎn)品性能測(cè)試
[0053] 對(duì)實(shí)施例4?7制備得到的乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂封裝膠的性能指標(biāo)進(jìn)行 測(cè)定，標(biāo)準(zhǔn)如下，結(jié)果見表1:
[0054] (1)拉伸強(qiáng)度測(cè)定：按照GBT2567-2008規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試速度為10mm/ min，測(cè)試結(jié)果為6個(gè)樣品的平均值。
[0055] (2)沖擊強(qiáng)度測(cè)試：按照GBT2567-2008規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)試，樣品采用國(guó)標(biāo)尺寸， 無缺口，沖擊方向?yàn)楹穸确较颍瑴y(cè)試結(jié)果為六個(gè)樣品的平均值。
[0056] (3)差示掃描量熱法（DSC)測(cè)定：樣品固化后，研成粉末，用Perkin-Elmer公司 Diamond TAQ200型DSC進(jìn)行分析測(cè)試，N2氣氛，升溫速率20°C /min。
[0057] (4)吸水率的測(cè)定：測(cè)試之前，所有樣品都在真空干燥箱中50°C下干燥24h使得樣 品質(zhì)量恒定，然后將其分別置于25°C和KKTC水中定期測(cè)試其質(zhì)量變化，吸水率可用下式 計(jì)算：
[0058] 吸水率（％ ) = [(Mw_Md)/Md] X100%
[0059] Md和Mw分別為樣品浸泡前和后的質(zhì)量。
[0060] 表1乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂封裝膠性能指標(biāo)
[0061]

【權(quán)利要求】
1. 一種乙烯基POSS改性有機(jī)硅樹脂，其特征在于包括以下重量份計(jì)的組分： P0SS接枝改性聚硅氧烷聚合物 100份 乙烯基硅油 20?80份 催化劑 0· 0002?0· 005份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂，其特征在于：所述的P0SS接 枝改性聚硅氧烷聚合物由以下方法制備得到： 將0. 5?20重量份乙烯基P0SS、100重量份含氫硅油、100?500份有機(jī)溶劑混合，攪 拌均勻，再加入〇. 0002?0. 005份催化劑，加熱反應(yīng)，旋蒸，得到P0SS接枝改性聚硅氧烷聚 合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂，其特征在于：所用含氫硅油的 含氫量為〇. 5%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的乙烯基P0SS改性有機(jī)硅樹脂，其特征在于：所述加熱反應(yīng)指 加熱至回流并反應(yīng)1?l〇h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的乙烯基POSS改性有機(jī)硅樹脂，其特征在于：所述的有機(jī)溶劑 為甲苯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的乙烯基POSS改性有機(jī)硅樹脂，其特征在于：所述乙烯基POSS 為八乙烯基POSS ;所述的催化劑為1，3-二乙烯基-1，1，3, 3-四甲基二硅氧烷鉬。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烯基POSS改性有機(jī)硅樹脂，其特征在于：所述乙烯基硅油 中的乙烯基含量為3.5%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烯基POSS改性有機(jī)硅樹脂，其特征在于：所述的催化劑為 1，3-二乙烯基-1，1，3, 3-四甲基二硅氧烷鉬。
9. 一種根據(jù)權(quán)利要求1?8任一項(xiàng)所述的乙烯基POSS改性有機(jī)硅樹脂的制備方法，其 特征在于通過以下方法實(shí)現(xiàn)：把100重量份POSS接枝改性聚硅氧烷聚合物和20?80重量 份乙烯基硅油混合均勻后，再加入0. 0002?0. 005重量份催化劑攪拌均勻制備得到。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1?8任一項(xiàng)所述的乙烯基POSS改性有機(jī)硅樹脂在LED封裝材料、 涂層材料、光學(xué)透鏡材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C08L83/07GK104151763SQ201410375024
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】呂滿庚, 張燕, 張?jiān)骑w, 梁利巖 申請(qǐng)人:中科院廣州化學(xué)有限公司南雄材料生產(chǎn)基地, 中科院廣州化學(xué)有限公司