Led元件用加熱成型聚硅氧烷組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明關于一種可加熱硬化成型聚硅氧烷與功能填料組合物，包含：（A）含烯基的網狀或鏈狀或鏈狀聚硅氧烷，（B）含氫基的網狀或鏈狀或鏈狀聚硅氧烷，（C）含導熱，阻燃，耐老化，耐溫等各種功能填料，（D）含烯基，氫基硅烷化反應的催化劑，本發(fā)明的可加熱成型硬化硅氧烷組合物適用于LED裝置的基座或燈杯材料配方，可具有優(yōu)異的與LED基座或燈杯同步的耐溫差熱沖擊性、抗LED基座或燈杯與燈杯的間裂膠性及散熱、阻燃、耐老化性能。
【專利說明】LED元件用加熱成型聚硅氧烷組合物
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及聚硅氧烷組合物，更具體地，涉及LED元件用加熱成型聚硅氧烷組合物。
【背景技術】
[0002]作為封裝發(fā)光二極管(LED, light emitting diode)之基座或燈杯材料需能夠在溫度85° C及相對濕度85%之條件下經過24小時處理后，可耐LED開與關之間溫差熱沖擊(thermo shock )而不會發(fā)生裂膠(crack ),且在LED支架(lead frame )部份及金屬部份須有良好的密著性。
[0003]硅氧烷系材料通常很難與其他系材料有良好的粘接，并且不同材系的冷熱收縮率也不相同，因而已知的基座或燈杯配方在高溫、高溼之環(huán)境下容易因為粘接不牢靠或收縮率不一致而發(fā)生燈杯與封裝膠之間脫離，裂膠等問題。
[0004]因此本發(fā)明提出一種可加熱成型的聚硅氧烷與功能材料組合物，主要包含含烯基之網狀或鏈狀或鏈狀聚硅氧烷，含氫基之網狀或鏈狀或鏈狀聚硅氧烷與金屬氧化物及功能材料，通過擠出機，加熱模具擠出加熱一次成型；該可加熱成型的聚硅氧烷組合物特別適用于LED元件之基座或燈杯材料配方，同時可具有極佳的與同材料系封裝膠的接著性，抗脫膠性，可耐高溫高濕后冷熱沖擊性及散熱，阻燃，耐老化性能。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供一種可加熱成型的聚硅氧烷組合物，按重量份數計，包含以下組分:
含烯基的網狀或鏈狀聚硅氧烷80-100份，
含硅氫鍵的聚硅氧烷10-15份，
功能填料100-400份，
含烯氫硅烷化反應的催化劑50-100PPM份。
[0006]所述的含烯基的網狀或鏈狀聚硅氧烷的結構式如式(I)所示:
R1nSiCW2 (I)
式中，R1彼此獨立地為不具取代基或具取代基的單價烴基、烷氧基、羥基、苯基，η為正數，且O芻η芻2，
所述的含硅氫鍵的聚硅氧烷的結構式如式(2)所示:
R3aHbSiO(4_a_b )/2 (2)
R3彼此獨立地為不具取代基或具取代基的單價烴基、烷氧基、羥基、苯基，但不包括烯基。
[0007]所述的含烯基的網狀或鏈狀聚硅氧烷的制備方法包括以下步驟:
S1.取鹽酸水溶液加入反應瓶中，之后再加入乙醇及甲基苯基二甲氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、苯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和TK甲基二硅氧烷得到反應混合物；52.將該反應混合物于40到90°C之間進行反應2到6小時后，反應完成后，以水清洗至中性，再減壓去除溶劑；
53.然后加入濃硫酸，再次減壓加熱脫水后，中和及以水清洗至中性，再減壓脫水得到含烯基之網狀或鏈狀聚硅氧烷。
[0008]所述含硅氫鍵的聚硅氧烷的制備方法包括以下步驟；
51.取鹽酸水溶液加入反應瓶中，之后再加入乙醇、甲基苯基二甲氧基硅烷、四氫基二甲基_硅氧烷、苯基二甲氧基硅烷、_苯基_甲氧基硅烷和TK甲基_硅氧烷得到反應混合物；
52.將該反應混合物于40到90°C之間進行反應2到6小時后，反應完成后，以水清洗至中性，再減壓去除溶劑；
53.然后加入濃硫酸，再次減壓加熱脫水后，中和及以水清洗至中性，再減壓脫水，得到含烯基之網狀或鏈狀聚硅氧烷。
[0009]所述的功能填料包括SiC、Al203、Al (OH) 3、ZnO2、TiO2或阻燃劑中的一種或多種；所述的含烯氫硅烷化反應的催化劑包括鉬系、鈀系或銠系催化劑中的一種或多種。
[0010]根據需要，再提供一種上述的可加熱成型的聚硅氧烷組合物的制備方法，包括以下步驟:
51.含烯基的網狀或鏈狀聚硅氧烷的制備:
511.取鹽酸水溶液加入反應瓶中，之后再加入乙醇及甲基苯基二甲氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、苯基二甲氧基硅烷、~苯基_甲氧基硅烷和TK甲基_硅氧烷得到反應混合物；
512.將該反應混合物于40到90°C之間進行反應2到6小時后，反應完成后，以水清洗至中性，再減壓去除溶劑；
513.然后加入濃硫酸，再次減壓加熱脫水后，中和及以水清洗至中性，再減壓脫水得到含烯基之網狀或鏈狀聚硅氧烷；
52.含硅氫鍵的聚硅氧烷的制備:
521.取鹽酸水溶液加入反應瓶中，之后再加入乙醇、甲基苯基二甲氧基硅烷、四氫基二甲基_硅氧烷、苯基二甲氧基硅烷、_苯基_甲氧基硅烷和TK甲基_硅氧烷得到反應混合物；
522.將該反應混合物于40到90°C之間進行反應2到6小時后，反應完成后，以水清洗至中性，再減壓去除溶劑；
523.然后加入濃硫酸，再次減壓加熱脫水后，中和及以水清洗至中性，再減壓脫水，得到含烯基之網狀或鏈狀聚硅氧烷；
53.將含烯基的網狀或鏈狀聚硅氧烷、含硅氫鍵的聚硅氧烷、功能填料和含烯氫硅烷化反應的催化劑混合后真空脫泡，即得。
[0011]再提供一種上述的可加熱成型的聚硅氧烷組合物在LED元件的基座或燈杯的材料上的應用。
[0012]為了更好的解釋和理解本發(fā)明，本發(fā)明再進行以下說明
于本發(fā)明的可加熱成型的聚硅氧烷與功能材料組合物中，組成(A)含烯基的網狀或鏈狀聚硅氧烷，具有整體平均組成如結構式(I)所示:R1nSiO (4_n) /2 ( I )
式中，R1彼此獨立地為不具取代基或具取代基的單價烴基、烷氧基、羥基，其中該取代基可選自齒基、烷基、環(huán)烷基、芳基及烷氧基之組群。
[0013]于本發(fā)明的可加熱成型的聚硅氧烷與功能材料組合物中，組成
(B)含硅氫鍵額聚硅氧烷，具有整體平均組成如結構式(3)所示:

R3aHbSiO (4_a_b) /2 (3)
式中，R3彼此獨立地為不具取代基或具取代基的單價烴基、烷氧基、羥基，但不包括烯基，其中該取代基可選自齒基、烷基、環(huán)烷基、芳基及烷氧基之組群。
[0014]根據本發(fā)明之可加熱成型的聚硅氧烷與功能材料組合物，可添加組成
(C)含導熱，阻燃，耐老化，耐溫等各種功能填料，主要包括:碳化硅氧化鋁，氫氧化鋁，氧化鋅，氧化鈦，阻燃劑等功能材料；
于本發(fā)明中，按(C)組分的重量計，SiC用量為重量比2%到20%，Al2O3用量為重量比10%到100%，Al (OH) 3用量為重量比5%到50%，ZnO2用量為重量比1%到10%，TiO2用量為重量比1%到10%,阻燃劑用量為重量比5%到80% ；
根據本發(fā)明的可加熱成型的聚硅氧烷與功能材料組合物，可添加組成(D)烯氫硅烷化反應催化劑，其系選自鉬系、鈀系或銠系催化劑，該等催化劑可以單獨或組合二種以上的不同催化劑使用。
[0015]于本發(fā)明中，組成(D)催化劑的用量不特別受限制，通常為有效的催化量。以整體聚硅氧烷的重量為基準，組成(D)催化劑的用量至多為500 ppm，較佳為0.1至100 ppm，更佳為I至50 ppm ο
[0016]本發(fā)明之可加熱成型的聚硅氧烷與功能材料組合物主要包含含烯基之網狀或鏈狀聚硅氧烷與含烯基之網狀或鏈狀聚硅氧烷，其于作為基座或燈杯的LED元件應用方面，可具有優(yōu)異的與封裝材料相同的收縮率，粘接性及耐溫差冷熱沖擊性、抗脫膠性及穩(wěn)定性。
【具體實施方式】
[0017]實施例1
實施例中的可加熱成型的聚硅氧烷與功能材料組合物適用于LED元件之基座或燈杯的材料配方，
I)含烯基之網狀或鏈狀聚硅氧烷，
取30%鹽酸水溶液100克加入反應瓶中，之后再加入400克乙醇及甲基苯基二甲氧基硅烷50克、乙烯基二甲氧基硅烷30克、苯基二甲氧基硅烷306克，二苯基二甲氧基硅烷60克，六甲基二硅氧烷15克得到一反應混合物；將該反應混合物于40到90° C之間進行反應2到6小時后，反應完成后，以水清洗至中性，再減壓去除溶劑；
然后加入濃硫酸(H2SO4) 5克，再次減壓加熱脫水后，中和及以水清洗至中性，再減壓去除去水份得到一含烯基之網狀或鏈狀聚硅氧烷100克。
[0018]2)含硅氫鍵之聚硅氧烷，
取30%鹽酸水溶液100克加入反應瓶中，之后再加入400克乙醇及甲基苯基二甲氧基硅烷50克、四氣基二甲基二硅氧燒50克、苯基二甲氧基硅烷250克，二苯基二甲氧基硅烷40克，六甲基二硅氧烷10克得到一反應混合物；將該反應混合物于40到90° C之間進行反應2到6小時后，反應完成后，以水清洗至中性，再減壓去除溶劑；
然后加入濃硫酸(H2SO4) 5克，再次減壓加熱脫水后，中和及以水清洗至中性，再減壓去除去水份得到一含烯基之網狀或鏈狀聚硅氧烷100克。
[0019]3)含導熱，阻燃，耐老化，耐溫等各種功能填料組合，
將 SiC，Al203 50 克，Al(OH)3 30 克，ZnO2 2克，TiO2 5 克，阻燃劑 30 克混合均勻后，加入旋轉蒸發(fā)爐中脫掉水份。
[0020]4)烯氫硅烷化反應催化劑，
其系選自鉬系、鈀系或銠系催化劑，該等催化劑可以單獨或組合二種以上之不同催化劑使用。
[0021]實施例2，檢測方法
(1)紅墨水測試(Redink test)
取灌封和硬化后LED燈樣品浸入Merck紅墨水中，在80° C下加熱24小時，加熱完成后，取出灌封和硬化后LED燈樣品以清水沖洗，待擦干后以光學顯微鏡觀察有無紅墨水滲入。
[0022]O:在光學顯微鏡下未觀察到紅墨水滲入
X:在光學顯微鏡下可觀察到紅墨水滲入
2)回焊測試(reflow test)取灌封和硬化后LED燈樣品，在260° C下進行回焊，每次3分鐘，共進行20次，之后以光學顯微鏡觀察。
[0023]O:在光學顯微鏡下未觀察到裂膠、膠體起泡、灌封膠與和硬化后LED燈杯接著面脫附(peeling)或起泡等情形；
X:在光學顯微鏡下可觀察到裂膠、膠體起泡、灌封膠與和硬化后LED燈杯等其中
一種情形。
[0024]3)高溫高濕后的冷熱循環(huán)測試
取灌封和硬化后LED燈樣品，先在85 ° C/85%相對濕度之條件下放置160小時，再經溫度120° C及 40° C各30分鐘冷熱循環(huán)1000次。之后，以光學顯微鏡觀察。
[0025]O:在光學顯微鏡下未觀察到裂膠、膠體起泡、灌封膠與和硬化后LED燈杯接著面脫附(peeling)或起泡等情形；
X:在光學顯微鏡下可觀察到裂膠、膠體起泡、灌封膠與和硬化后LED燈杯等其中一種情形。
[0026]方案I
取實施例1的(I)含烯基之網狀或鏈狀或鏈狀聚硅氧烷88克；
(2)含氫基之網狀或鏈狀或鏈狀聚娃氧燒10克；
(3)含導熱，阻燃，耐老化，耐溫等各種功能填料200克；
(4)含烯基，氫基硅烷化反應之催化劑50ppm.經充分混合后再真空脫泡，以制得基座或燈杯之配方材料，并進行測試，以下為多組份的測試，結果如表I所示
【權利要求】
1.一種可加熱成型的聚硅氧烷組合物，其特征在于，按重量份數計，包含以下組分: 含烯基的網狀或鏈狀聚硅氧烷80-100份， 含硅氫鍵的聚硅氧烷10-15份， 功能填料100-400份， 含烯氫硅烷化反應的催化劑50-100PPM份。
2.根據權利要求1所述的可加熱成型的聚硅氧烷組合物，其特征在于，所述的含烯基的網狀或鏈狀聚硅氧烷的結構式如式(I)所示: R1nSiCW2 (I) 式中，R1彼此獨立地為不具取代基或具取代基的單價烴基、烷氧基、羥基、苯基，η為正數，且O芻η芻2， 所述的含硅氫鍵的聚硅氧烷的結構式如式(2)所示:
R3aHbSiO(4_a_b )/2 (2) R3彼此獨立地為不具取代基或具取代基的單價烴基、烷氧基、羥基、苯基，但不包括烯基。
3.根據權利要求1所述的可加熱成型的聚硅氧烷組合物，其特征在于，所述的含烯基的網狀或鏈狀聚硅氧烷的制備方法包括以下步驟: 51.取鹽酸水溶液加入反應瓶中，之后再加入乙醇及甲基苯基二甲氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、苯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和TK甲基二硅氧烷得到反應混合物； 52.將該反應混合物于40到90°C之間進行反應2到6小時后，反應完成后，以水清洗至中性，再減壓去除溶劑； 53.然后加入濃硫酸，再次減壓加熱脫水后，中和及以水清洗至中性，再減壓脫水得到含烯基之網狀或鏈狀聚硅氧烷。
4.根據權利要求1所述的可加熱成型的聚硅氧烷組合物，其特征在于，所述 含硅氫鍵的聚硅氧烷的制備方法包括以下步驟； 51.取鹽酸水溶液加入反應瓶中，之后再加入乙醇、甲基苯基二甲氧基硅烷、四氫基二甲基二硅氧烷、苯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和TK甲基二硅氧烷得到反應混合物； 52.將該反應混合物于40到90°C之間進行反應2到6小時后，反應完成后，以水清洗至中性，再減壓去除溶劑； 53.然后加入濃硫酸，再次減壓加熱脫水后，中和及以水清洗至中性，再減壓脫水，得到含烯基之網狀或鏈狀聚硅氧烷。
5.根據權利要求1所述的可加熱成型的聚硅氧烷組合物，其特征在于，所述的功能填料包括SiC、Al203、Al (OH)3-ZnO2,TiO2或阻燃劑中的一種或多種；所述的含烯氫硅烷化反應的催化劑包括鉬系、鈀系或銠系催化劑中的一種或多種。
6.一種根據權利要求1所述的可加熱成型的聚硅氧烷組合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: S1.含烯基的網狀或鏈狀聚硅氧烷的制備: Sll.取鹽酸水溶液加入反應瓶中，之后再加入乙醇及甲基苯基二甲氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、苯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和TK甲基二硅氧烷得到反應混合物； . 512.將該反應混合物于40到90°C之間進行反應2到6小時后，反應完成后，以水清洗至中性，再減壓去除溶劑； .513.然后加入濃硫酸，再次減壓加熱脫水后，中和及以水清洗至中性，再減壓脫水得到含烯基之網狀或鏈狀聚硅氧烷； .52.含硅氫鍵的聚硅氧烷的制備: . 521.取鹽酸水溶液加入反應瓶中，之后再加入乙醇、甲基苯基二甲氧基硅烷、四氫基二甲基二硅氧烷、苯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和TK甲基二硅氧烷得到反應混合物； . 522.將該反應混合物于40到90°C之間進行反應2到6小時后，反應完成后，以水清洗至中性，再減壓去除溶劑； . 523.然后加入濃硫酸，再次減壓加熱脫水后，中和及以水清洗至中性，再減壓脫水，得到含烯基之網狀或鏈狀聚硅氧烷； . 53.將含烯基的網狀或鏈狀聚硅氧烷、含硅氫鍵的聚硅氧烷、功能填料和含烯氫硅烷化反應的催化劑混合后真空脫泡，即得。
7.一種根據權利要求1所述的可加熱成型的聚硅氧烷組合物在LED元件的基座或燈杯的材料上的應用。
【文檔編號】C08L83/06GK103450690SQ201310331292
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月1日 優(yōu)先權日:2013年8月1日
【發(fā)明者】柯明新, 柯松 申請人:廣東信翼新材料股份有限公司