CN105086467B - 用于封装led的耐高温透镜材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于封装LED的耐高温透镜材料，由以下材料组成：多官能度硅氧烷链段的乙烯基硅树脂、含Si‑H基、苯基的硅氧烷低聚物、铂催化剂、脂肪酸。本案通过选择合适官能度的硅氧烷链段的乙烯基硅树脂及其所占的比例，生产的透镜材料透光率高，具有优良的耐高温、耐老化和耐紫外性能；引入含Si‑H基、苯基的硅氧烷低聚物做交联剂，通过控制苯基和Si‑H的含量，可控制固化的时间，避免催化剂中毒，生产的透镜材料具有高折射率。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐高温透镜材料。更具体地说，本发明涉及一种用于封装LED的耐高温透镜材料。
背景技术
LED封装用中空结构透镜一般采用聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等透明热塑性树脂注射成形大量生产。但近年来功率型LED的普及，这些热塑性树脂在耐热性、耐变色性上已不能适应；聚甲基丙烯酸甲酯的耐热温度不能超过80℃，聚碳酸酯的耐热温度不能超过110℃，并且，为适应LED的工作温度，芯片与基板组装焊接时使用的焊料也改用熔融温度在260℃以上的焊料，在组装过程中会引起热塑性树脂制透镜的变形、变黄。在探索用硅树脂制作LED透镜材料过程中发现，一般硅树脂的耐冲击性不能满足要求；硅橡胶则存在受应力变形大，影响光学性能及使内部芯片、引线等发生故障的问题。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供了一种耐冲击、耐高温，耐黄变的用于封装LED的透镜材料。
一种用于封装LED的耐高温透镜材料，其特征在于，包括以下重量份的材料：
其中，所述多官能度硅氧烷链段的乙烯基硅树脂为含2官能度硅氧烷链段的乙烯基硅树脂，分子中2官能度硅氧烷链段的链节数为20～80。
优选的是，所述的用于封装LED的耐高温透镜材料，所述多官能度硅氧烷链段的乙烯基硅树脂含有3官能度硅氧烷链节，3官能硅氧烷链节与2官能硅氧烷链节及含烯烃基硅氧烷链节的量之比为70～28:70～20:10～2。
优选的是，所述的用于封装LED的耐高温透镜材料，所述含Si-H基、苯基的硅氧烷低聚物中苯基的摩尔分数占有机基的5％～25％。
优选的是，所述的用于封装LED的耐高温透镜材料，所述含Si-H基、苯基的硅氧烷低聚物中含有3个以上的Si-H基。
优选的是，所述的用于封装LED的耐高温透镜材料，所述铂催化剂选自氯铂酸的辛醇溶液或铂·乙烯基硅氧烷配合物中的一种。
优选的是，所述的用于封装LED的耐高温透镜材料，所述脂肪酸为季戊四醇四硬脂酸酯。
优选的是，所述的用于封装LED的耐高温透镜材料，所述多官能度硅氧烷链段的乙烯基硅树脂的制备方法如下：在反应装置中按重量比10：3：1依次加入2官能度硅氧烷低聚物、甲基乙烯基二氯硅烷的甲苯溶液和氢氧化钠固体，搅拌下在20～30min内滴入过量去离子水，进行水解缩合反应，采用萃取装置分出有机层和水层，将有机层水洗至中性，减压蒸馏后即得所述多官能度硅氧烷链段的乙烯基硅树脂。
优选的是，所述的用于封装LED的耐高温透镜材料，所述2官能度硅氧烷低聚物的结构式如下：
式中，X＝Cl、OH或OCH3，m+n+p＝20～100。
本发明的有益效果是：通过限定多官能度硅氧烷链段的乙烯基硅树脂中的官能度及所述官能度的链节数，使透镜材料具有适度的弹性、不易开裂，高抗冲击性能；通过限定含Si-H基、苯基的硅氧烷低聚物中Si-H基和苯基的所占比例，使透镜材料有较高的折射率，固化后的材料有较高的硬度，表面无粉附性。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
一种用于封装LED的耐高温透镜材料，其特征在于，包括以下重量份的材料：
其中，所述多官能度硅氧烷链段的乙烯基硅树脂为含2官能度硅氧烷链段的乙烯基硅树脂，分子中2官能度硅氧烷链段的链节数为20～80。
多官能度是指含有2个或2个以上的官能团。官能度对产物的结构影响很大，当官能度等于1时，仅能形成低分子物而不能形成聚合物；当官能度等于2时，仅能形成线型聚合物；官能度大于2时，则能形成支链型或体型聚合物。官能度不仅影响产物的结构，还影响其固化速率、密度及粘度。为了提高透镜材料的耐高温性能和合适的弹性，本发明对多官能度硅氧烷链段的乙烯基硅树脂的2官能度、3官能度及烯烃基的含量多次调节，经过反复试验验证，得到最优的反应配比。
含Si-H基、苯基的硅氧烷低聚物做交联剂，具有较高的折射率，固化后的产物有较高的硬度，适度弹性及耐冲击性，表面无粉尘附着。含Si-H基、苯基的硅氧烷低聚物中苯基是高折射率基体，通过调整苯基的含量，可实现硅氧烷在短波长区内高的折射率和透光率。Si-H键在铂系催化剂的催化作用下可以和多官能度硅氧烷链段的乙烯基硅树脂中的乙烯基发生硅氢加成交联反应，完成固化。其中Si-H含量影响凝胶的固化时间，而铂催化剂易中毒，通过调整Si-H的个数，可以制备出时间可控、产品性能优良的透镜材料。
本案采用脂肪酸作内脱模剂，优选季戊四醇四硬脂酸酯，可市购。脱模剂的作用是将固化成型的制品顺利地从模具上分离开来，从而得到光滑平整的制品，并保证模具多次使用。为了克服现有脱模不完全的问题，同时针对本发明透镜材料的应用特点，本发明人对大量可选择的脱模剂进行了方案优化和筛选后，发现采用季戊四醇四硬脂酸酯，能够与本发明配方的其他成分起到很好的搭配效果，产品的光泽度也大大提高。考虑到脱模剂的与树脂之间相容性的问题，脱模剂的添加量应该被限制。若脱模剂的添加量小于1重量份，则起不到脱模的效果；若脱模剂的添加量大于2重量份，则会延长固化时间。
下表是采用本案提出的技术方案得到的耐高温透镜材料的测试结果：
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (6)
1.一种用于封装LED的耐高温透镜材料，其特征在于，包括以下重量份的材料：
其中，所述多官能度硅氧烷链段的乙烯基硅树脂为含2官能度硅氧烷链段的乙烯基硅树脂，分子中2官能度硅氧烷链段的链节数为20～80；
所述多官能度硅氧烷链段的乙烯基硅树脂含有3官能度硅氧烷链节，3官能度硅氧烷链节与2官能度硅氧烷链节及乙烯基硅氧烷链节的量之比为70～28:70～20:10～2。
2.如权利要求1所述的用于封装LED的耐高温透镜材料，其特征在于，所述含Si-H基、苯基的硅氧烷低聚物中苯基的摩尔分数占有机基的5％～25％。
3.如权利要求1所述的用于封装LED的耐高温透镜材料，其特征在于，所述含Si-H基、苯基的硅氧烷低聚物中含有3个以上的Si-H基。
4.如权利要求1所述的用于封装LED的耐高温透镜材料，其特征在于，所述铂催化剂选自氯铂酸的辛醇溶液或铂·乙烯基硅氧烷配合物中的一种。
5.如权利要求1所述的用于封装LED的耐高温透镜材料，其特征在于，所述多官能度硅氧烷链段的乙烯基硅树脂的制备方法如下：在反应装置中按重量比10：3：1加入2官能度硅氧烷低聚物、甲基乙烯基二氯硅烷的甲苯溶液和氢氧化钠固体，搅拌下在20～30min内滴入过量去离子水，进行水解缩合反应，采用萃取装置分出有机层和水层，将有机层水洗至中性，减压蒸馏后即得所述多官能度硅氧烷链段的乙烯基硅树脂。
6.如权利要求5所述的用于封装LED的耐高温透镜材料，其特征在于，所述2官能度硅氧烷低聚物的结构式如下：
式中，X＝Cl、OH或OCH3，m+n+p＝20～100。
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