[发明专利]大功率LED封装用苯基硅树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种苯基硅树脂及其制备方法，特别涉及一种大功率LED封装用苯基硅树脂及其制备方法。

背景技术

发光二极管（light emitting diode,LED）是一类电致发光的固体电子器件，可直接将电能转化为光能，具有节能、环保、体积小、寿命长的优点。在LED器件上使用的传统封装材料为环氧树脂，其固有的缺陷是吸湿性大、易老化、耐热性差、不耐黄变，且其固化物应力大，易开裂，从而大大影响LED使用寿命。随着大功率LED器件的发展，对于封装材料提出更高的要求。人们普遍认为，透明的有机硅树脂材料作为新一代LED封装材料理想选择，具有极为光明的发展前途。以有机硅树脂作为封装材料，可以显著提高LED器件的使用寿命。

需要解决一系列合成及配方技术难题，以满足LED对封装材料的苛刻要求。众所周知，有机硅材料具有耐温性、耐黄变性，但也有一定性能问题。与环氧树脂材料相比，普通全甲基有机硅树脂折射率偏低（1.4左右），这与LED芯片的折射率（约2.2）相差较大，不利于提高出光效率，因此，研制高折射率有机硅树脂对发展大功率LED器件具有十分重要的意义。

目前广泛研究的用于大功率LED的苯基硅树脂封装材料主要为加成型硅树脂，即在铂催化剂存在下由硅乙烯基和硅氢进行加成反应来进行交联固化。苯基硅树脂的合成方法，按原料来源可分为氯硅烷水解法和烷氧基硅烷水解法。例如，美国专利US20110269918A1披露，将苯基三氯硅烷与乙烯基二甲基氯硅烷的二甲苯溶液滴加到二甲苯和水的混合物中进行水解，除去生成的盐酸废水，再进行共沸除水和碱催化平衡，最后中和得到乙烯基苯基硅树脂。这种方法生成大量的氯化氢，溶解于水中会放出大量的热，因此即使在初期控制较低温度下进行水解反应，也难以控制生成的苯基硅三醇自身缩聚速度，从而难以控制合成物具体结构与理论投料比相一致。得到的树脂一般为脆硬的固体，且其不溶性凝胶成分较多而影响透明性。另一种方法，如美国专利US7687587披露的，是以苯基三甲氧基硅烷、双乙烯基四甲基二硅氧烷、水、甲苯、三氟甲烷磺酸的混合物进行水解缩合制备乙烯基苯基硅树脂。与氯硅烷水解法相比，其聚合速率较为可控，从而利于制备较优良的硅树脂。然而这种方法所制备的树脂的分子量分布较宽，这是由于苯基三甲氧基硅烷的水解缩合速度较快，而封端剂在酸性条件下平衡速度较慢，因此通常需要使用过量较多的封端剂以实现对应的M与T链节的比例，在制备M与T单元比例较高的树脂时尤其如此。水解过程中也易于生成不溶的凝胶成分，影响产物的透明性。在本专利中所描述的M、T单元或链节，是有机硅化学中的专用术语，特指具有如下结构的结构单元：

（M链节，硅原子与一个氧原子相连），

（T链节，硅原子与三个氧原子相连）。

尽管从上述方法出发，根据经验方法以过量的M单体与苯基单体进行聚合，可以得到一定结构的苯基硅树脂，但是显然这些方法仍不能满足更高的要求，不能实现对分子结构和均一性的精确控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大功率LED封装用苯基硅树脂及其制备方法，在合成苯基硅树脂过程中避免生成凝胶产物，实现通过投料比例对树脂的结构进行精确的设计。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种大功率LED封装用苯基硅树脂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将酰氧基硅烷和烃氧基硅烷在有机溶剂和酸性催化剂存在下进行脱酯缩合反应，得到预聚物；

（2）将所述预聚物与水混合发生水解反应，生成水解产物；

（3）将所述水解产物加热以促使生成的硅羟基缩合反应，得到缩合产物；

（4）将所述缩合产物水洗、分离、干燥和除溶剂，得到所述的苯基硅树脂。

本发明的有益效果是：本发明可制备出固化、不含凝胶且高度可溶于有机溶剂的大功率LED封装用苯基硅树脂，也可用于生产不同结构的含苯基有机硅树脂。此外，所使用的原料为价格低廉的容易得到的工业原料，方法简单步骤少，可以线性地放大量工业生产。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤1）具体为：将酰氧基硅烷滴加到溶剂、催化剂、烃氧基硅烷的混合物中进行脱酯缩合反应，或者将烃氧基硅烷滴加到溶剂、催化剂、酰氧基硅烷的混合物中进行脱酯缩合反应，得到预聚物；其中，所述脱酯缩合反应的反应温度为0～100℃，优选为30～70℃。

进一步，所述酰氧基硅烷总物质的量为m，其化学通式Ⅰ为：