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甲基苯基乙烯基硅油的制备与性能

发布时间：2023-02-06 14:28:24 来源：文档文库

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研究・开发　荫机．１材料，２０１７，３１（１）：６～９　ＳＩＬＩＣＯＮＥ　ＭＡＴＥＲＩＡＬ　甲基苯基乙烯基硅油的制备与性能木　贡玉圭，马汉喜，王丰　（广东聚合科技股份有限公司，广东中山５２８４３７）　摘要：以二甲基乙烯基乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和八甲基环四硅氧烷为原料，通过水解缩合　反应制备了甲基苯基乙烯基硅油。考察了二甲基乙烯基乙氧基硅烷质量分数、缩合反应温度和缩合反应时　间对产物性能的影响。并通过优化实验条件，合成了黏度５　６００～６　７００　ｍＰａ・ｓ、折射率１．５４５—１．５５５的甲　基苯基乙烯基硅油，可用于ＬＥＤ有机硅封装材料。　关键词：甲基苯基乙烯基硅油，ＬＥＤ，封装，黏度，折射率　中图分类号：ＴＱ３２４．２　１　文献标识码：Ａ　ｄｏｉ：１０．１１９４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９—４３６９．２０１７．０１．００２　目前普遍使用的ＬＥＤ封装材料为环氧树脂　和有机硅树脂。环氧树脂因其价格便宜应用最广　泛，但其具有耐热性差、容易黄变、冲击强度　醇：纯度９８％，广州苏喏化工有限公司；甲基　苯基乙烯基硅树脂：乙烯基摩尔分数０．８５％，　苯基摩尔分数３７％，黏度６　０００　ｍＰａ・ｓ，自制；　低、容易产生应力而开裂等不足　Ｊ。而有机硅　材料可以制成高透明（透光率大于９５％）和高　折射率（可超过１．５）的封装材料　Ｊ，不仅能　克服环氧树脂的上述缺点，而且能延长ＬＥＤ的　寿命。　ＬＥＤ封装材料用有机硅材料研发中关键的　去离子水：自制；浓硫酸：９８％，北京化工厂；　甲苯：纯度９９．９％，北京化工厂；氢氧化钾：　ＡＲ，北京化工厂；阳离子树脂：廊坊圣泉化工　有限公司。　硬度计：ＬＸ—Ｄ，上海久然仪器设备有限公　司；电子万能材料试验机：ＫＤ一５，深圳市凯强　利有限公司；紫外分光光度计：ｕＶ一２４５０，日　本岛津有限公司；阿贝折射仪：ｗＹＡ一２Ｗ，上　海精密科学仪器有限公司；旋转式黏度计：ＮＤＪ　一环节就是合成高透光率、高折射率的甲基苯基乙　烯基硅油，用作高分子有机硅的主体硅油＿５　Ｊ。　为了得到结构均匀、高度透明且折射率大于１．５　的封装材料，本实验以二甲基乙烯基乙氧基硅　４，上海精密科学仪器有限公司；红外光谱仪：　烷、二苯基二甲氧基硅烷、六甲基二硅氧烷为原　ＴＥＮＳＯＲ　２７，广东省中科进出口有限公司；火焰　料，通过水解缩合反应制备了ＬＥＤ封装材料用　甲基苯基乙烯基硅油。　光度计：ＨＧ一３，北京检测仪器有限公司。　１．２　甲基苯基乙烯基硅油的制备　首先，向装有冷凝回流装置、滴液漏斗、搅　１　实验　１．１主要原料及设备　拌装置和温度计的１　Ｌ四口烧瓶中加入１００．０—　３００．０　ｇ二苯基二甲氧基硅烷、３０．０～１５０．０　ｇ八　二苯基二甲氧基硅烷：纯度９９％，广州双　甲基环四硅氧烷、３．０～１５．０　ｇ二甲基乙烯基乙　氧基硅烷、０．５—５．０　ｇ浓硫酸和１００．０—３００．０　ｇ　桃精细化工有限公司；八甲基环四硅氧烷：纯度　９９．５％，道康宁（张家港）有机硅有限公司；　二甲基乙烯基乙氧基硅烷：纯度９９％，广州市　聚成兆业有机硅原料有限公司；甲基苯基含氢硅　树脂：活性氢摩尔分数５．５％，苯基摩尔分数　４２％，黏度８５０　ｍＰａ・Ｓ，自制；铂一１，３一二甲基　一甲苯的混合物，于３０—４５℃搅拌１　ｈ，然后于３５　～５０℃，１—２　ｈ内滴加３０．０～２００．０　ｇ去离子　收稿日期：２０１６—０８—１２。　作者简介：贡玉圭（１９８５一），男，工程师，主要从事有机　硅产品的开发与应用研究。　Ｅ—ｍａｉｌ：ｇｏｎｇｙｕｇｕｉｌＯ０１＠１２６．ｃｏｒｎ。　１，３一二苯基一１，３一二乙烯基硅氧烷配合物：　Ｐｔ质量分数２　３００×１０一，自制；乙炔基环己　基金项目：广东省高新技术产业引导专项基金　（２０１１Ｂ０１０７０００９９）。　
第１期　贡玉圭等．甲基苯基乙烯基硅油的制备与性能　・　７　・　水，滴加完成后升温回流４　ｈ进行水解缩合反　应，得到水解混合液；　将水解混合液静置冷至室温，然后分离出有　机层并用去离子水洗涤有机层至中性，再向有机　吸收峰，表明该工艺下Ｓｉ—ＯＨ间的缩合反应进　行得比较完全；３　０７２　ｃｍ　处为芳环中Ｃ—Ｈ的　伸缩振动吸收峰；２　９５８　ｃｍ　处为ｓｉ—Ｃ　中的　Ｃ—Ｈ不对称伸缩振动吸收峰；１　７７４—１　９５９　ｅｍ　处几个连续的小吸收峰为硅油结构中苯基的特征　吸收峰；１　５９３　ｅｍ　和１　４２９　ｃｍ　处的吸收峰为　层加入０．１～１．０　ｇ氢氧化钾，升温共沸回流４　ｈ，　得到共沸回流液；　将共沸回流液冷至室温，加入２０．０～８０．０　ｇ　ｓｉ—Ｐｈ中芳环Ｃ—ｃ的伸缩振动吸收峰；其中　１　０５９～１　１２６　ｃｍ　处宽而强的吸收带为ｓｉ—Ｏ—　阳离子树脂搅拌中和，边搅拌边取样测定混合物　中钾离子含量，当测得混合物中钾离子含量低于　２×１０　时，过滤，并在真空度０．０７５　ＭＰａ、温　度２００℃条件下真空脱除剩余甲苯和低沸物２—　４　ｈ，得到甲基苯基乙烯基硅油。反应见式１。　ＨＳＯ２　ｎ（Ｍｅ２ＳｉＯ）４＋ｍＰＩ％Ｓｉ（ＯＣＨ３）２＋２Ｍｅ２ＶｉＳｉＯＣ￣—　１＂－Ｌ２Ｖ　Ｍｅ２ＶｉＳｉＯ（Ｍｅ２ＳｉＯ）４，ｌ（Ｐｈ２ＳｉＯ）　ＯＳｉＭｅ２Ｖｉ＋２ｍＣＨ３ＯＨ＋　２ｃ：Ｈ５ＯＨ　（１）　１．３试样的制备　Ａ组分：将１２０　ｇ甲基苯基乙烯基硅树脂、　１００　ｇ甲基苯基乙烯基硅油、０．２　ｇ铂一１，３一二　甲基一１，３一二苯基一１，３一二乙烯基硅氧烷配合　物，依次加人搅拌器中，搅拌均匀；Ｂ组分：将　５０　ｇ甲基苯基含氢硅树脂，０．３　ｇ乙炔基环己醇，　依次加入搅拌器中，搅拌均匀；　有机硅封装材料：将Ａ、Ｂ组分按质量ｔｔ５：１　混合均匀，真空脱泡，然后点胶或灌封于待封装　ＬＥＤ芯片件上，缓慢加热至１５０ｏＣ，并于１５０￣Ｃ恒　温固化４　ｈ，停止加热，降温，完成固化。　１．４性能测试　硬度：采用硬度计测定；拉伸强度、拉断伸　长率：采用电子万能材料试验机测定；透光率：　采用紫外分光光度计测定，规定２５￣Ｃ置于空气　中石英皿（１０　ｍｍ×１０　ｍｍ）的透光率为１００％，　将液态产物放人相同的石英皿中作待测样；折射　率：采用阿贝折射仪于２５℃测定；黏度：采用　旋转黏度计于２５℃测定；红外光谱：采用红外　光谱仪对甲基苯基乙烯基硅油进行测定；钾、钠　等金属离子的含量：采用火焰光度计测定。　２结果与讨论　２．１产物的红外光谱分析　图ｌ是甲基苯基乙烯基硅油的红外光谱图。　由图１可见，产物在３　２００～３　６００　ｅｍ　处　和８５０—９５０　ｃｍ　处未见明显的Ｓｉ—ＯＨ的特征　Ｓｉ的反对称伸缩振动吸收峰，属于有机硅的特　征吸收峰。由以上分析可知，合成产物为甲基苯　基乙烯基硅油。　４０００　３５００　３０００　２５００　２０００　波数／ｃｍ　图１　甲基苯基乙烯基硅油的红外光谱图　２．２二甲基乙烯基乙氧基硅烷质量分数对产物　折射率的影响　优良的封装材料应当保证芯片发光量最大限　度的输出，同时控制输出光的空间分布状态，起　到光学透镜的作用。甲基苯基乙烯基硅油的折射　率对ＬＥＤ的取光效率影响很大。折射率越大的　硅油，取光效率越高，界面折射带来的光损失越　少　Ｊ。图２是甲基乙烯基乙氧基硅烷质量分数对　甲基苯基乙烯基硅油折射率的影响。　二甲基乙烯基乙氧基硅烷质量分数／％　图２二甲基乙烯基乙氧基硅烷质量分数　对产物折射率的影响　由图２可见，随着二甲基乙烯基乙氧基硅烷　质量分数（二甲基乙烯基乙氧基硅烷在其与二　
・　８　・　啸　帆　．１　材　料　第３１卷　苯基二甲氧基硅烷和八甲基环四硅氧烷三者中的　由图４可见，随着缩合反应温度的升高，产　物黏度升高。这可能是由于温度越高，反应活性　越高。考虑到对后续封装方法的影响，反应温度　质量分数）的增加，甲基苯基乙烯基硅油折射　率略有下降。这是因为二甲基乙烯基乙氧基的折　射率较低，加入到反应体系后会使得产物的折射　选择１４０　ｃＩＣ较合适。　率也略有下降。但因其用量较少，故对折射率影　响不大。因此，二甲基乙烯基乙氧基硅烷较佳的　用量为２．８％。　２．３　二甲基乙烯基乙氧基硅烷质量分数对产物　黏度的影响　不同的封装方法对封装胶的黏度有不同的要　求，因此甲基苯基乙烯基硅油的黏度对ＬＥＤ封　装具有重要意义。也可根据甲基苯基乙烯基硅油　缩合反应温度／℃　的黏度来选择合适的封装方法，从而得到性能更　图４缩合反应温度对产物黏度与的影响　优异的ＬＥＤ封装材料。图３是二甲基乙烯基乙　氧基硅烷质量分数对产物黏度的影响。　２．５　缩合反应时间对产物黏度的影响　反应温度设定为１　１０　ｃｌＣ，缩合反应时间对产　物黏度的影响见图５。　二甲基乙烯基乙氧基硅烷质量分数／％　图３　－－Ｅ０基乙烯基乙氧基硅烷质量分数对产物黏度的影响　缩合反应时间／ｈ　由图３可见，随着二甲基苯基乙烯基硅油质　图５　缩合反应时间对产物黏度的影响　量分数的增大，产物黏度减小，且前期影响大于　由图５可见，随着缩合反应时间的延长，甲　后期。因此，二甲基乙烯基乙氧基硅烷较佳用量　基苯基乙烯基硅油黏度升高；当反应进行到４　ｈ　为１．４％～３．Ｏ％。　后，反应已进行完全；继续延长反应时间，黏度　２．４缩合反应温度对产物黏度的影响　变化不大。因此，较佳的反应时间为４　ｈ。　缩合反应温度直接影响甲基苯基乙烯基硅油黏　２．６不同黏度产物所制备ＬＥＤ封装胶的性能　度的大小。研究了反应温度对甲基苯基乙烯基硅油　表１为不同黏度甲基苯基乙烯基硅油所制备　黏度的影响，反应时间设定为４　ｈ，结果见图４。　ＬＥＤ封装胶的性能。　表１’不同黏度甲基苯基乙烯基硅油所制备ＬＥＤ封装胶的性能　

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