[发明专利]一种含聚倍半硅氧烷骨架的乙烯基硅油的制备方法及其应用

说明书

技术领域

    本发明涉及一种LED封装有机硅橡胶，具体地说涉及一种含聚倍半硅氧烷骨架的乙烯基硅油的制备方法及其在LED封装上的应用。

背景技术

高亮度的发光二极管（Light Emitting Diode，LED）是一种新型照明光源，它消耗的电能仅是传统光源的1/10，不使用严重污染环境的汞，体积小，驱动电压低、寿命长，成为全球照明界的新焦点。随着超高亮度LED研究和开发的深入，功率型白光LED有望成为继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。 硅橡胶因具有良好的耐热性、耐候性、抗潮性、耐冷热冲击性等，是LED封装的理想材料。

普通硅橡胶未经补强时强度较低，其使用范围较窄。目前使用气相法白炭黑进行补强虽然可以有效提高硅橡胶的强度，但由于气相法白炭黑混炼困难、粉尘大、易结构化，随着白炭黑用量的增加，胶料黏度急剧增大，造成加工困难，从而影响施胶工艺；更重要的是，气相法白碳黑与有机硅材料的折光率相差较大，加入气相法白碳黑往往会降低LED封装材料的透光率。

发明人所在课题组曾用含甲基苯基硅氧链接的乙烯基MQ树脂做补强剂，虽然产品强度有了较大的提高，但仍不能满足较高要求的LED封装。

聚倍半硅氧烷（POSS）是由硅、氧元素构成的无机内核和包围在其外围的有机基团共同组成的分子内有机-无机杂化的笼形化合物，其结构通式为（RSiO_1.5）_n（n=6、8、10或更大的偶数）。单个POSS分子的尺寸大小介于1~3nm之间，平均尺寸为1.5 nm左右，与大多数聚合物的链段和无规线团的大小接近或相等，将其引入聚合物体系后，无机相与有机相之间可形成较强的化学作用，二者之间具有良好的相容性，能改善乃至消除无机粒子的团聚和两相界面结合力弱的问题，从而能在分子水平上对聚合物基体进行补强，所得产品还具有均一透明、硬度高等特性。

有关POSS在LED封装材料中的应用报道很少。樊邦弘（CN 101109823A，2008-01-23）将具有甲基聚乙烯酰基的笼形硅树脂、二环戊基二丙烯酸酯、光固化剂1-羟基环乙基苯酮混合，制备透明有机硅树脂，然后将该硅树脂注入模注机内，通过250℃左右高温回炉，冷却凝固后形成LED封装透镜。这是一种有机硅改性丙烯酸树脂，虽然其耐热性、抗冷热冲击性能和抗黄变性能比纯丙烯酸树脂好，但比纯有机硅材料差，仍然不适应功率型LED封装需求。此外，其固化工艺需要250℃高温，成型工艺复杂，给生产带来诸多不便。

发明人所在课题组曾报道用带有乙烯基的甲基POSS补强主链为二甲基硅氧链节的LED封装用有机硅材料，获得透光率>98%，折光率1.41，满足LED灌封、贴片式封装、透镜等封装要求的有机硅材料（CN102181159A,  2011.09.14）。但是，这种方法制备封装材料，POSS极易从体系中析出，影响产品的透光率和机械力学性能。

发明内容

为解决直接将聚倍半硅氧烷（POSS）与乙烯基硅油、含氢硅油物理共混时聚倍半硅氧烷（POSS）与乙烯基硅油、含氢硅油相容性差、极易析出，影响产品的透光率和机械力学性能的问题，本发明提出了一种含聚倍半硅氧烷骨架的乙烯基硅油的制备方法，采用共聚合反应方法，获得与乙烯基硅油、含氢硅油以及其它有机硅聚合物相容性好的共聚物，其制备方法简单。

本发明还提出了这种含聚倍半硅氧烷骨架的乙烯基硅油在LED封装材料中的应用，该硅橡胶透光率>99%，折光率1.41~1.56，拉伸强度0~2 MPa，硬度0~60 shoreA，具有耐辐射、耐高低温、耐候等特性。 

本发明是通过以下技术方案实现的：一种含聚倍半硅氧烷骨架的乙烯基硅油的制备方法，将聚倍半硅氧烷与二甲基聚硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷中的一种或者两种的任意比例的混合物，在催化剂存在下，以乙烯基封端剂封端，共聚合反应制备含聚倍半硅氧烷骨架的乙烯基硅油。共聚合反应温度为70~140℃，共聚合反应时间0.5~12h。

所述的二甲基聚硅氧烷选自为六甲基环三硅氧烷（D₃）、八甲基环四硅氧烷（D₄）、十甲基环五硅氧烷（D₅）中的一种或者是其中几种任意比例的混合物及市售二甲基聚硅氧烷的混合物DMC，市售商品二甲基聚硅氧烷的混合物DMC为二甲基聚硅氧烷混合物与线性二甲基聚硅氧烷的混合物，作为优选，二甲基聚硅氧烷为八甲基环四硅氧烷（D₄）、或者市售二甲基环聚氧烷的混合物DMC。