CN102660121A - 一种高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂及制法 - Google Patents
一种高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂及制法 Download PDFInfo
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Abstract
一种高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂，其由硅树脂及均匀分散于硅树脂中的TiO2半凝胶组成；TiO2半凝胶与硅树脂的重量份配比为0.5-5∶99.5-95；制备步骤：将钛酸四丁酯在磁力搅拌下加入到无水乙醇中，得浓度0.1g/mL钛酸四丁酯乙醇溶液；再加去离子水，磁力搅拌下进行从溶胶到凝胶的反应得TiO2半凝胶；将TiO2半凝胶超声溶解在丙酮中得浓度0.05g/mLTiO2半凝胶丙酮溶液；将TiO2半凝胶丙酮溶液加到硅树脂中，通过超声搅拌混合均匀后，抽去溶剂，得高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂；本发明的TiO2半凝胶改性硅树脂与普通TiO2粉末改性硅树脂相比，具显著提高的透明性和高折射率，且工艺简单、成本低廉，利于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种透明硅树脂及其制备，特别涉及一种既具有显著提高的折射率又能同时保持较好透明性的高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂及其制备方法。
背景技术
随着发光二极管(LED)功率和亮度的不断提高，现有的封装材料在可靠性、寿命以及性能等方面远远不能满足要求，因此国内外研究机构正在研制性能更优异的LED封装用有机材料。与传统的应用于LED封装的环氧树脂、聚氨酯类封装材料相比，有机硅树脂因具有透光率高、热稳定性好(能耐温200℃)、应力低(杨氏模量低)和吸湿性低(小于0.2％)等特点，而被国内外研究机构公认为是性能优异的电子封装材料。
一般有机硅树脂的折射率为1.41左右。而在LED封装中，由于LED芯片的折射率大于2.0，所以在硅树脂与芯片的封装界面，芯片中发出的光将会发生严重的全反射现象，显著降低了芯片中出射光的提取率，因而降低了LED的发光效率。因此，提高硅树脂封装材料的折射率成为国内外研究机构以及生产企业的研究开发热点。
相关研究显示，将TiO2填料加入到硅树脂基体中，可以明显提高硅树脂材料的折射率，但是普通TiO2粉末改性的硅树脂，由于TiO2粉末强烈的光散射作用，其透明性会显著降低，使其失去实际应用的价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种既具有显著提高的折射率又能同时保持较好的透明性的高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂；
本发明的另一目的是提供一种制备上述高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂的制备方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂，其由作为基体的硅树脂以及均匀分散于所述硅树脂中的TiO2半凝胶组成；所述TiO2半凝胶与硅树脂的重量份配比为0.5-5∶99.5-95。
所述硅树脂为可见光区无色透明的硅树脂。
所述TiO2半凝胶为与硅树脂具有相容性的半凝胶状态TiO2。
本发明提供的高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂的制备方法，其步骤如下：
(1)制备TiO2半凝胶丙酮溶液
将钛酸四丁酯在磁力搅拌下加入到无水乙醇中，得到浓度为0.1g/mL的钛酸四丁酯乙醇溶液；然后加入去离子水，磁力搅拌下进行从溶胶到凝胶的反应，得到呈半凝胶状TiO2半凝胶；
将所制得的TiO2半凝胶超声溶解在丙酮中，制备浓度为0.05g/mL的TiO2半凝胶丙酮溶液；
所述去离子水与钛酸酯四丁酯的体积份配比为0.1～0.3∶1；
(2)制备高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂
将TiO2半凝胶丙酮溶液加入到硅树脂中，通过超声与搅拌混合均匀后，抽去溶剂，得到高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂；所述TiO2半凝胶与硅树脂的重量份配比为0.5-5∶99.5-95。
所述硅树脂为可见光区无色透明的硅树脂。
所述TiO2半凝胶为与硅树脂具有相容性的半凝胶状态TiO2。
本发明通过TiO2半凝胶的加入，显著提高了硅树脂的折射率；本发明通过TiO2填料的半凝胶化，提高了其与硅树脂的相容性，从而使本发明的高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂与普通TiO2粉末改性硅树脂相比具有显著提高的透明性；因此本发明具有如下优点：
1、本发明的高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂提高了硅树脂的折射率；
2、本发明的高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂与普通TiO2粉末改性硅树脂相比具有显著提高的透明性；
3、本发明的高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂制备方法、工艺简单，成本低廉，利于实现工业化生产。
附图说明
图1为本发明的高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂的折射率随所含TiO2半凝胶质量分数变化的曲线；
图2为所含TiO2半凝胶质量分数分别为(a)0％，(b)0.5％，(c)1％，和(d)5％时的本发明的高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂的透过率；
图3为本发明的高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂透过率(a)与普通TiO2粉末改性硅树脂透过率(b)的对比示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例和对比例进一步描述本发明。
实施例1
将5mL钛酸四丁酯在磁力搅拌下加入到30mL无水乙醇中，再转移到50mL容量瓶中，继续加入无水乙醇至50mL容量瓶刻度处，制得浓度为0.1g/mL的钛酸四丁酯乙醇溶液；然后将50mL钛酸四丁酯乙醇溶液转移到锥形瓶中，加入0.5mL去离子水，磁力搅拌下进行从溶胶到凝胶的反应，得到呈半凝胶状TiO2半凝胶；
取2.5g TiO2半凝胶超声溶解在30mL丙酮中，再转移到50mL容量瓶中，继续加入丙酮至50mL容量瓶刻度处，制得浓度为0.05g/mL的TiO2半凝胶丙酮溶液；
取1mL TiO2半凝胶丙酮溶液加入到9.95g硅树脂中，通过超声与搅拌混合均匀后，抽去丙酮溶剂，即制得本实施例的高折射率的TiO2半凝胶改性透明硅树脂；本实施例中，TiO2半凝胶与硅树脂的重量份配比为0.5∶99.5。
本实施例的高折射率的TiO2半凝胶改性透明硅树脂的折射率为1.51，其1mm厚标准试样450nm波长处的透过率为87.5％。
实施例2
将5mL钛酸四丁酯在磁力搅拌下加入到30mL无水乙醇中，再转移到50mL容量瓶中，继续加入无水乙醇至50mL容量瓶刻度处，制得浓度为0.1g/mL的钛酸四丁酯乙醇溶液；然后将50mL钛酸四丁酯乙醇溶液转移到锥形瓶中，加入1.5mL去离子水，磁力搅拌下进行从溶胶到凝胶的反应，得到呈半凝胶状TiO2半凝胶；
取2.5g TiO2半凝胶超声溶解在30mL丙酮中，再转移到50mL容量瓶中，继续加入丙酮至50mL容量瓶刻度处，制得浓度为0.05g/mL的TiO2半凝胶丙酮溶液；
取2mL TiO2半凝胶丙酮溶液加入到9.9g硅树脂中，通过超声与搅拌混合均匀后，抽去丙酮溶剂，即制得本实施例的高折射率的TiO2半凝胶改性透明硅树脂；本实施例中，TiO2半凝胶与硅树脂的重量份配比为1∶99。
本实施例的高折射率的TiO2半凝胶改性透明硅树脂的折射率为1.60，其1mm厚标准试样450nm波长处的透过率为81.6％。
实施例3
将5mL钛酸四丁酯在磁力搅拌下加入到30mL无水乙醇中，再转移到50mL容量瓶中，继续加入无水乙醇至50mL容量瓶刻度处，制得浓度为0.1g/mL的钛酸四丁酯乙醇溶液；然后将50mL钛酸四丁酯乙醇溶液转移到锥形瓶中，加入1mL去离子水，磁力搅拌下进行从溶胶到凝胶的反应，得到呈半凝胶状TiO2半凝胶；
取2.5g TiO2半凝胶超声溶解在30mL丙酮中，再转移到50mL容量瓶中，继续加入丙酮至50mL容量瓶刻度处，制得浓度为0.05g/mL的TiO2半凝胶丙酮溶液；
取10mL TiO2半凝胶丙酮溶液加入到9.5g硅树脂中，通过超声与搅拌混合均匀后，抽去丙酮溶剂，即制得本实施例的高折射率的TiO2半凝胶改性透明硅树脂；本实施例中，TiO2半凝胶与硅树脂的重量份配比为5∶95。
本实施例的高折射率的TiO2半凝胶改性透明硅树脂的折射率为1.64，其1mm厚标准试样450nm波长处的透过率为69.6％。
如图1-2所示，由实施例1-3可知，通过在硅树脂基体中均匀混合TiO2半凝胶，可以显著提高硅树脂材料的折射率，同时又能保持其较好的透明性。
对比例
将5mL钛酸四丁酯在磁力搅拌下加入到30mL无水乙醇中，再转移到50mL容量瓶中，继续加入无水乙醇至50mL容量瓶刻度处，制得浓度为0.1g/mL的钛酸四丁酯乙醇溶液；然后将50mL钛酸四丁酯乙醇溶液转移到锥形瓶中，加入0.5mL去离子水，磁力搅拌下反应48小时，再将产物在150℃下抽真空、干燥6h，即制得TiO2粉末；
取2.5g TiO2粉末超声溶解在30mL丙酮中，再转移到50mL容量瓶中，继续加入丙酮至50mL容量瓶刻度处，制得浓度为0.05g/mL的TiO2丙酮溶液；
取1mL TiO2丙酮溶液加入到9.95g硅树脂中，通过超声与搅拌混合均匀后，抽去丙酮溶剂，即制得本对比例的普通TiO2粉末改性硅树脂；本对比例的TiO2粉末与硅树脂的重量份配比为0.5∶99.5。
该普通TiO2粉末改性硅树脂折射率为1.51，其1mm厚标准试样450nm波长处的透过率为44.5％。
上述对比例中TiO2含量以及制备工艺都与实施例1相同，但所使用的TiO2物理形态不同；本对比例中使用的是TiO2粉末，而实施例1中使用的是TiO2半凝胶。如图3所示，本发明的高折射率的TiO2半凝胶改性透明硅树脂与普通TiO2粉末改性的硅树脂相比具有显著提高的透明性。
由各实施例可知，本发明的高折射率的TiO2半凝胶改性透明硅树脂的制备方法工艺简单，操作方便，成本低廉，利于实现工业化生产。
Claims (6)
1.一种高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂，其由作为基体的硅树脂以及均匀分散于所述硅树脂之中的TiO2半凝胶组成；所述TiO2半凝胶与硅树脂的重量份配比为0.5-5∶99.5-95。
2.按权利要求1所述的高折射率的TiO2半凝胶改性透明硅树脂，其特征在于，所述硅树脂为可见光区无色透明的硅树脂。
3.按权利要求1所述的高折射率的TiO2半凝胶改性透明硅树脂，其特征在于，所述TiO2半凝胶为与硅树脂具有相容性的半凝胶状态TiO2半凝胶。
4.一种权利要求1所述的高折射率的TiO2半凝胶改性透明硅树脂的制备方法，其制备步骤如下：
(1)制备TiO2半凝胶丙酮溶液
将钛酸四丁酯在磁力搅拌下加入到无水乙醇中，得到浓度为0.1g/mL的钛酸四丁酯乙醇溶液；然后加入去离子水，磁力搅拌下进行从溶胶到凝胶的反应，得到呈半凝胶状的TiO2半凝胶；
将所制得的TiO2半凝胶超声溶解在丙酮中，制备浓度为0.05g/mL TiO2半凝胶丙酮溶液；
所述去离子水与钛酸酯四丁酯的体积份配比为0.1～0.3∶1；
(2)制备高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂
将TiO2半凝胶丙酮溶液加入到硅树脂中，通过超声与搅拌混合均匀后，抽去溶剂，得到高折射率TiO2半凝胶改性透明硅树脂；所述TiO2半凝胶与硅树脂的重量份配比为0.5-5∶99.5-95。
5.按权利要求4所述的高折射率的TiO2半凝胶改性透明硅树脂的制备方法，其特征在于，所述硅树脂为可见光区无色透明的硅树脂。
6.按权利要求4所述的高折射率的TiO2半凝胶改性透明硅树脂的制备方法，其特征在于，所述TiO2半凝胶为与硅树脂具有相容性的半凝胶状态的TiO2。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120912 |