[发明专利]一种高折射率透明有机硅树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机-无机杂化材料技术研究领域，特别涉及一种高折射率、结构中具有三官能度聚倍半硅氧烷类笼型结构和柔性链段、具有可供硅氢加成固化双键结构的高透明有机硅树脂及其制备方法。本发明制备的硅树脂澄清透明，具有高折射率，固化性能优异，适合用作大功率LED有机硅封装材料的基础聚合物，还可望用于灌封胶，耐热胶体系。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)是用环氧树脂，有机硅等材料封装的半导体发光的固体光源，具有安全低电压，寿命长，电光转换效率高，环保(没有热辐射及水银等有毒物质的污染)等优良特性，被誉为21世纪的新光源，是继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。

LED通过封装实现对内部芯片的保护和优化光的输出，因此LED封装材料是LED的关键材料之一。随着LED的高功率化和长寿命化的飞速发展，对封装材料的要求也越来越高，不仅要求材料具有良好的基础性能(如硬度、拉伸强度、吸水率、耐热性等)，同时还要求具有高的折射率、高的透光率以及优异的耐紫外光和热老化性能，且具有低的热阻性能。传统环氧树脂封装材料因其自身存在的吸湿性大、高温和短波光照下易变色、固化内应力大等缺点，难于满足大功率LED的要求，目前只能在小功率LED上使用。而有机硅树脂因其既含有“无机结构”作为网络骨架，又含有“有机基团”使得树脂具有可操作性和固化性，这种特殊的组成和独特的分子结构使其集无机物的功能与有机物的特性于一身，从而体现出有机硅聚合物所特有的性能，更适用于功率型LED封装。

中国专利公开号CN 101343365A，专利名称为一种LED封装用甲基苯基乙烯基硅树脂的制备方法，该申请案公开了采用氯硅烷与甲苯的混合物加入由水和甲苯组成的溶剂中，进行水解反应，再把水解产物硅醇甲苯溶液中加入适量催化剂，进行缩聚反应，最后加入封端剂反应，可得目标产物。通过氯硅烷单体直接水解缩合制备硅树脂生成的盐酸腐蚀性大，生成的盐酸既是副产物同时又是缩合催化剂，因此该方法的酸性较大，且酸度难控，水解缩合过程不易控制。同时功率型LED封装材料对Cl-含量要求较高(须小于2ppm)，因此水洗精制工艺复杂。

中国专利公开号CN101787133A，北京化工大学的张军营、林欣等通过三官能度烷氧基硅烷和两官能度聚硅氧烷共水解缩合，制备了一种无溶剂型液体嵌段硅树脂，制备过程简单，周期短，成本低廉，树脂不含溶剂，克服了普通氯硅烷酸性水解合成硅树脂中硅羟基含量高的缺点，固化产物具有优良的耐温性，并不无色透明。提供了一种合成液体封装用有机硅树脂的新思路。

中国专利公开号CN 101475689A，专利名称为一种甲基苯基乙烯基硅树脂的制备方法，该申请案公开了通过二官能的烷氧基硅烷单体、三官能的烷氧基硅烷单体、单官能烷氧基硅烷单体混合，在酸性阳离子交换树脂作用下，进行共水解缩合反应，制备一种高折光率、澄清透明、含甲基苯基硅氧链节的甲基苯基乙烯基硅树脂，其折光指数可达到1.52。由于离子交换树脂为非均相催化，依靠树脂内部微孔磺酸基作为催化活性中心，生产的树脂容易产生堵孔，影响使用效率；另外该磺酸容易脱落，少量脱落的磺酸基存在于树脂基中，难于去除，因此反应过程相对比较复杂，工业化生产难度较大。

中国专利公开号CN101717512A，专利名称为一种甲基苯基乙烯基硅树脂的制备方法，该申请案公开了一种甲基苯基乙烯基硅树脂的制备方法。在氮气气氛和30～45℃的条件下，将一定量的甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和烷基二甲氧基硅烷溶于乙醇中，调节体系的pH至2.8～3.5，充分反应后，再加入甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、烷基二甲氧基硅烷和去离子水，在50～60℃下恒温反应0.5～1小时，升温至72～78℃，再恒温反应8～10小时后，滴加封端剂和去离子水，在72～78℃的恒温条件下反应6～10小时，得；静置至完全分层，分离得到下层油状物，经真空干燥，得到甲基苯基乙烯基硅树脂产物。由于缩合生成的产物难于溶于乙醇，该方法生产的产物为白色乳浊液，没有除水阶段，产物的羟基含量较大，可做为耐热性硅树脂，并未涉及其折射率及在LED领域的应用。

目前国内外几乎所有的专利都是采用含硅氢的硅氧烷单体或聚合物与带不饱和键的有机硅聚合物，在催化剂的作用下进行硅氢加成反应，制备LED封装材料。