LED具有發(fā)光效率高、綠色環(huán)保、使用壽命長等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于通訊、電子顯示、日常照明等領(lǐng)域。封裝材料是LED應(yīng)用的一個關(guān)鍵技術(shù)。目前,LED封裝的主要材料是環(huán)氧樹脂和有機(jī)硅。其中,環(huán)氧樹脂有機(jī)械性能好、粘接性強、成本低等優(yōu)點,但是存在耐高溫和耐紫外老化性能差、內(nèi)應(yīng)力大的缺點。而有機(jī)硅材料具有優(yōu)異的耐高溫和紫外老化以及耐濕性、高的透光率以及良好的電絕緣性等優(yōu)點,但是由于表面能低,與LED基材之間差的粘接性阻礙了其在LED封裝上的廣泛使用。將環(huán)氧樹脂和有機(jī)硅材料的優(yōu)勢進(jìn)行結(jié)合,不僅可以提高材料的耐高溫和紫外老化性能和降低材料內(nèi)應(yīng)力,而且也可以提高有機(jī)硅的粘接性,因此環(huán)氧化改性硅樹脂成為LED封裝材料研究的一個熱點。本文主要合成了兩種不同的環(huán)氧化改性硅樹脂,然后運用不同固化方式制得高性能的硅材料,并對環(huán)氧凝膠機(jī)理進(jìn)行了初步的探索。主要內(nèi)容包括:(1)通過水相溶膠-凝膠和非水相溶膠-凝膠法相結(jié)合的工藝制得高折射率環(huán)氧化改性甲基苯基硅樹脂。首先,以甲基苯基二甲氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷為反應(yīng)原料,在堿性陰離子交換樹脂的催化作用下進(jìn)行水相溶膠-凝膠反應(yīng),制得端羥基的甲基苯基硅樹脂(HMPS)。然后以端羥基的甲基苯基硅樹脂(HMPS)和3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)為原料,在堿性陰離子交換樹脂的催化條件下,通過非水相溶膠-凝膠工藝制得高折射率環(huán)氧化改性甲基苯基硅樹脂(EMPS),并對其合成工藝進(jìn)行了優(yōu)化和性能表征。在最佳的合成工藝條件下制備的HMPS的分子量為685,分子量分布系數(shù)為1.391,粘度為793mpa.s,折射率為1.5445;EMPS的分子量為4137,分子量分布系數(shù)為1.531,粘度為4720mpa.s,折射率為1.5261。(2)以上述(1)中合成的HMPS、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)和3-縮水甘油醚氧丙基甲基二甲氧基硅烷(GPMDMS)為原料,在堿性陰離子交換樹脂催化的條件下,通過非水相溶膠-凝膠反應(yīng)制得高折射率環(huán)氧化改性乙烯基甲基苯基硅樹脂(EVMPS),并對其合成工藝進(jìn)行了優(yōu)化和性能表征。在最佳的工藝條件下得到的EVMPS的分子量為3796,分子量分布系數(shù)為1.514,粘度為4327mpa.s,折射率為1.5344。(3)以二苯基硅二醇(DPSD)和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AEAPTMS)為原料,在堿性陰離子交換樹脂的催化作用下,通過非水相溶膠-凝膠反應(yīng)制得高折射率胺基苯基硅樹脂(APS),并對其合成工藝進(jìn)行了優(yōu)化和性能表征。在最佳的工藝條件下制備的APS的分子量為598,分子量分布系數(shù)為1.336,粘度為349mpa.s,折射率為1.519。(4)以EMPS和APS為基礎(chǔ)聚合物,在80℃條件下固化2h,最終成功制備了環(huán)氧改性硅材料(AEMPS),并對其性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,AEMPS在450~800nm波長范圍內(nèi)具有高透光率(90%),說明EMPS與APS之間具有良好的相容性。AEMPS具有良好的機(jī)械性能(80shoreA)和熱穩(wěn)定性。紅墨水實驗表明,AEMPS具有良好的粘接性。以EVMPS和高折射率含氫硅樹脂(HPS)為基礎(chǔ)聚合物,在90℃下預(yù)固化1h,150℃在固化2h,成功制備環(huán)氧化改性乙烯基硅材料(EVMPS’),并對其性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,EVMPS’具有高透光率(90%)和良好的熱穩(wěn)定性;與商用環(huán)氧樹脂(6103)相比,EVMPS’具有優(yōu)異的耐高溫和紫外線性能;環(huán)氧基團(tuán)的引入大大提高了硅樹脂對基材的粘接力。(5)通過大量的探索實驗,對環(huán)氧基團(tuán)在溶膠-凝膠反應(yīng)過程中易開環(huán)而導(dǎo)致產(chǎn)物凝膠的現(xiàn)象進(jìn)行機(jī)理分析并優(yōu)化了環(huán)氧化改性硅樹脂的合成工藝,為反應(yīng)過程中環(huán)氧基團(tuán)的穩(wěn)定存在以及環(huán)氧化改性硅樹脂的制備提供理論依據(jù)。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN312.8;TQ324.21
【部分圖文】：

圖 2-1 HMPS 和 EMPS 的合成Fig 2-1 Synthesis of HMPS and EMPS2.2.5 高折射率環(huán)氧化改性乙烯基甲基苯基硅樹脂（EVMPS）的合成取一定量乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）和 3-縮水甘油醚氧丙基甲基二甲氧基硅烷（GPMDMS）于裝有磁力攪拌子、溫度控制器的 150ml 的三口燒瓶中，然后加入 1wt%的堿性陰離子交換樹脂�？刂品磻�(yīng)溫度為 95℃。接著將 50g 上述合成的端羥基的甲基苯基硅樹脂（HMPS）在 2h 左右滴加進(jìn)入反應(yīng)體系。滴加完畢后，使得反應(yīng)體系在 95℃下繼續(xù)反應(yīng) 2h。反應(yīng)結(jié)束后，除去堿性陰離子交換樹脂，接著將濾液在 100℃/-0.096Mpa條件下進(jìn)行減壓蒸餾，蒸出體系內(nèi)的殘留的副產(chǎn)物如甲醇，最終得到澄清透明粘稠液體，將其命名為 EVMPS-1。然后改變 VTMS 的加入量，重復(fù)上述操作，合成出不同乙烯基值的改性硅樹脂，分別命名為 EVMPS-2 和 EVMPS-3。。圖 2-2 表示該反應(yīng)的反應(yīng)原理。

圖 2-2 EVMPS 的合成路線Fig 2-2 Synthesis route of (EVMPS)2.3 分析與測試2.3.1 環(huán)氧值測定（1）測定原理環(huán)氧值是指在 100g 聚合物中所含有環(huán)氧基的摩爾量。本文采用滴定法來測定合成的環(huán)氧化改性甲基苯基硅樹脂與環(huán)氧化改性乙烯基甲基苯基硅樹脂中的環(huán)氧值。測定原理展示在圖 2-2。首先，去一定量的聚合物，然后加入過量的鹽酸的水溶液，使其充分反應(yīng)；接著，利用酸堿中和的原理，用已知濃度的氫氧化鈉溶液滴定上述混合體系，根據(jù)滴定的數(shù)據(jù)進(jìn)行環(huán)氧值的計算。

圖 2-2 EVMPS 的合成路線Fig 2-2 Synthesis route of (EVMPS)與測試氧值測定測定原理值是指在 100g 聚合物中所含有環(huán)氧基的摩爾量。本文采用滴定法改性甲基苯基硅樹脂與環(huán)氧化改性乙烯基甲基苯基硅樹脂中的環(huán)氧圖 2-2。首先，去一定量的聚合物，然后加入過量的鹽酸的水溶液，利用酸堿中和的原理，用已知濃度的氫氧化鈉溶液滴定上述混數(shù)據(jù)進(jìn)行環(huán)氧值的計算。
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本文編號：2853045