发明内容
本发明的目的在于提供一种LED封装用高折射率乙烯基苯基硅树脂及其制备方法。
为达到发明目的本发明采用的技术方案是:
一种LED封装用高折射率乙烯基苯基硅树脂,其特征在于具有以下结构通式(I):
(SiO2)a1(PhSiO1.5)a2(Ph2SiO)b1(ViMeSiO)b2(Me2ViSiO0.5)c1 (I)
其中:0≤a1<1、0<a2<1、0<b1<1、0<b2<1、0<c1<1,且a1+a2+b1+b2+c1=1;所述乙烯基苯基硅树脂具有三维网状结构。
上述结构通式(I)中:硅氧烷单元SiO2表示四官能链节,PhSiO1.5硅氧烷单元表示三官能链节,Ph2SiO与Vi MeSiO硅氧烷单元表示双官能链节,Me2ViSiO0.5硅氧烷单元表示单官能链节,其中Ph为苯基、Vi为乙烯基、Me为甲基。a1、a2、b1、b2、c1表示构成硅树脂的全部硅氧烷单元为1mol时各个硅氧单元所占的摩尔数,其中0≤a1<1(不包括1),(不包括0)0<a2<1(不包括1),(不包括0)0<b1<1(不包括1),(不包括0)0<b2<1(不包括1),(不包括0)0<c1<1(不包括1)。
本发明提供的制备LED封装用高折射率乙烯基苯基硅树脂的方法,包括以下步骤:
(1)在反应器中加入去离子水和有机溶剂组成的混合溶剂,加入烷氧基硅烷,控制20~50℃温度,使烷氧基硅烷进行水解反应2~8h,
所述烷氧基硅烷的结构通式为R1 nSi(OR2)4-n,其中:R1选自甲基、乙基、苯基或芳基,R2为甲基或乙基,(不包括0)0<n<3(不包括3),
所述有机溶剂选自甲苯、二甲苯、四氢呋喃、异丙醇和正丁醇中的一种、两种或三种以上组合;
(2)水解反应结束后,加入催化剂,升高温度至65~125℃进行缩合反应,回流2~16h,然后冷却至40~50℃,加入封端剂进行封端;
(3)将步骤(2)获得的产物在0.02~0.95Mpa压力下进行减压蒸馏,得到蒸馏产物;
(4)将步骤(3)所获得的蒸馏产物在145~185℃下进行熟化反应,经有机溶剂洗涤后得到目标产物。
上述步骤(1)中,使用的烷氧基硅烷优选自苯基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基苯基甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、六甲基二硅氧烷、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯和二甲基乙烯基硅氧烷中的两种、三种或多种组合;烷氧基硅烷中Ph/Me摩尔比优选为0.25~0.75,Vi/Me摩尔比优选为0.01~0.5;去离子水与烷氧基硅烷的质量比优选为1.8~4.5:1,所述有机溶剂与烷氧基硅烷的质量比为1.6~5:1,优选为2.1~5:1。
上述封端剂优选为二甲基乙烯基硅氧烷或四甲基二乙烯基二硅氧烷;封端剂与烷氧基硅烷的质量比优选为0.6%~5.2%:1,进一步优选为0.8%~4.5%:1。
上述催化剂优选为氢氧化钾、氢氧化钠、氨水、乙醇钠、叔丁醇钾、硫酸或四甲基氢氧化胺;催化剂与烷氧基硅烷的质量比优选为0.1%~2%:1。
上述步骤(3)中,减压蒸馏温度优选为140~160℃。
上述步骤(4)中,洗涤用有机溶剂优选为甲苯或二甲苯,有机溶剂与产物的质量比优选为5%~25%:1。
本发明制备的LED封装用高折射率乙烯基苯基硅树脂及其制备方法相比现有的技术,具有以下优势:
(1)在合成过程中,使用硅氧烷作为反应原料,避免了常用的氯硅烷水解而产生的盐酸对环境造成的污染;
(2)在主链结构中引入乙烯基,使产物树脂的乙烯基含量可调,利于调控封装胶的机械性能;
(3)制备工艺简单,易于操作。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行说明,但并不将本发明局限于这些具体实施例中。本领域技术人员应该认识到,本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
实施例1
(1)将二苯基二甲氧基硅烷30.76g,二甲基二甲氧基硅烷42.29g,苯基三甲氧基硅烷8.75g,乙烯基甲基二甲氧基硅烷2.36g和正硅酸乙脂1.43g的烷氧基硅烷混合物滴入30℃的由186.91g去离子水、229.38g二甲苯和67.94g异丙醇组成的混合溶剂中进行水解反应,反应时间为3h;
(2)水解反应结束后,加入四甲基氢氧化胺0.82g,升高温度至122℃进行缩合反应,回流4h,然后冷却至50℃,加入3.98g四甲基二乙烯基二硅氧烷进行封端;
(3)将步骤(2)获得的产物在0.05MPa压力下进行进行减压蒸馏,得到蒸馏产物;
(4)将步骤(3)所获得的蒸馏产物在160℃下进行熟化反应,再加入37.81g二甲苯进行洗涤,再在155℃温度下进行减压蒸馏脱除小分子后得到乙烯基苯基硅树脂。
经测试,制备的乙烯基苯基硅树脂的透光率为96%,折光指数为1.5124,乙烯基含量为1.07mmol/g。
实施例2
(1)将二苯基二甲氧基硅烷30.76g,二甲基二甲氧基硅烷42.29g,苯基三甲氧基硅烷8.75g,乙烯基甲基二甲氧基硅烷2.36g和正硅酸乙脂1.43g烷氧基硅烷的混合物滴入40℃的由186.91g去离子水、229.38g二甲苯和67.94g异丙醇组成的混合溶剂中进行水解反应,反应时间为3h;
(2)水解反应结束后,加入四甲基氢氧化胺0.82g,升高温度至122℃进行缩合反应,回流4h,然后冷却至50℃,加入3.98g四甲基二乙烯基二硅氧烷进行封端;
(3)将步骤(2)获得的产物在0.05MPa压力下进行进行减压蒸馏,得到蒸馏产物;
(4)将步骤(3)所获得的蒸馏产物在160℃下进行熟化反应,再加入37.81g二甲苯进行洗涤,再在155℃温度下进行减压蒸馏脱除小分子后得到乙烯基苯基硅树脂。
经测试,制备的乙烯基苯基硅树脂的透光率为98%,折光指数为1.5176,乙烯基含量为1.22mmol/g。
实施例3
(1)将二苯基二甲氧基硅烷30.76g,二甲基二甲氧基硅烷42.29g,苯基三甲氧基硅烷8.75g,乙烯基甲基二甲氧基硅烷2.36g和正硅酸乙脂1.43g烷氧基硅烷的混合物滴入45℃的由186.91g去离子水、229.38g二甲苯和67.94g异丙醇组成的混合溶剂中进行水解反应,反应时间为3h;
(2)水解反应结束后,加入四甲基氢氧化胺0.82g,升高温度至122℃进行缩合反应,回流4h,然后冷却至50℃,加入3.98g四甲基二乙烯基二硅氧烷进行封端;
(3)将步骤(2)获得的产物在0.05MPa压力下进行进行减压蒸馏,得到蒸馏产物;
(4)将步骤(3)所获得的蒸馏产物在160℃下进行熟化反应,再加入37.81g二甲苯进行洗涤,再在155℃温度下进行减压蒸馏脱除小分子后得到乙烯基苯基硅树脂。
经测试,制备的乙烯基苯基硅树脂的透光率为99%,折光指数为1.5158,乙烯基含量为1.09mmol/g。
实施例4
(1)将二苯基二甲氧基硅烷30.76g,二甲基二甲氧基硅烷42.29g,苯基三甲氧基硅烷8.75g,乙烯基甲基二甲氧基硅烷2.36g和正硅酸乙脂1.43g烷氧基硅烷的混合物滴入50℃的由186.91g去离子水、229.38g二甲苯和67.94g异丙醇组成的混合溶剂中进行水解反应,反应时间为3h;
(2)水解反应结束后,加入四甲基氢氧化胺0.82g,升高温度至122℃进行缩合反应,回流4h,然后冷却至50℃,加入3.98g四甲基二乙烯基二硅氧烷进行封端;
(3)将步骤(2)获得的产物在0.05MPa压力下进行进行减压蒸馏,得到蒸馏产物;
(4)将步骤(3)所获得的蒸馏产物在160℃下进行熟化反应,再加入37.81g二甲苯进行洗涤,再在155℃温度下进行减压蒸馏脱除小分子后得到乙烯基苯基硅树脂。
经测试,制备的乙烯基苯基硅树脂的透光率为97%,折光指数为1.5124,乙烯基含量为1.22mmol/g。
实施例5
(1)将二苯基二甲氧基硅烷43.26g,二甲基二甲氧基硅烷59.51g,苯基三甲氧基硅烷12.99g,乙烯基甲基二甲氧基硅烷5.67g和正硅酸乙酯2.06g烷氧基硅烷的混合物滴入45℃的由264.76g去离子水、329.11g二甲苯和96.18g异丙醇组成的混合溶剂进行水解反应,反应时间为4.5h;
(2)水解反应结束后,加入四甲基氢氧化胺0.91,升高温度至125℃进行缩合反应,回流4h,然后冷却至50℃,加入6.96g四甲基二乙烯基二硅氧烷进行封端;
(3)将步骤(2)获得的产物在0.05MPa压力下进行进行减压蒸馏,得到蒸馏产物;
(4)将步骤(3)所获得的蒸馏产物在160℃下进行熟化反应,再加入37.81g二甲苯进行洗涤,再在155℃温度下进行减压蒸馏脱除小分子后得到乙烯基苯基硅树脂。
经测试,制备的乙烯基苯基硅树脂的透光率为99%,折光指数为1.5174,乙烯基含量为2.36mmol/g。
实施例6
(1)将二苯基二甲氧基硅烷43.26g,二甲基二甲氧基硅烷59.51g,苯基三甲氧基硅烷12.99g,乙烯基甲基二甲氧基硅烷7.45g和正硅酸乙酯2.06g烷氧基硅烷的混合物滴入45℃的由264.76g去离子水、329.11g二甲苯和96.18g异丙醇组成的混合溶剂进行水解反应,反应时间为5h;
(2)水解反应结束后,加入四甲基氢氧化胺0.91g,升高温度至125℃进行缩合反应,回流4h,然后冷却至50℃,加入6.96g四甲基二乙烯基二硅氧烷进行封端,反应时间为4小时;
(3)将步骤(2)获得的产物在0.05MPa压力下进行进行减压蒸馏,得到蒸馏产物;
(4)将步骤(3)所获得的蒸馏产物在160℃下进行熟化反应,再加入37.81g二甲苯进行洗涤,再在155℃温度下进行减压蒸馏脱除小分子后得到乙烯基苯基硅树脂。
经测试,制备的乙烯基苯基硅树脂的透光率为97%,折光指数为1.5201,乙烯基含量为3.47mmol/g。
实施例7
(1)将二苯基二甲氧基硅烷43.26g,二甲基二甲氧基硅烷59.51g,苯基三甲氧基硅烷12.99g,乙烯基甲基二甲氧基硅烷9.02g和正硅酸乙酯2.06g烷氧基硅烷的混合物滴入55℃的由264.76g去离子水、329.11g二甲苯和96.18g异丙醇组成的混合溶剂进行水解反应,反应时间为5.4h;
(2)水解反应结束后,加入四甲基氢氧化胺0.91g,升高温度至125℃进行缩合反应,回流4h,然后冷却至60℃,加入6.96g四甲基二乙烯基二硅氧烷进行封端。
(3)将步骤(2)获得的产物在0.05MPa压力下进行进行减压蒸馏,得到蒸馏产物;
(4)将步骤(3)所获得的蒸馏产物在160℃下进行熟化反应,再加入37.81g二甲苯进行洗涤,再在155℃温度下进行减压蒸馏脱除小分子后得到乙烯基苯基硅树脂。
经测试,制备的乙烯基苯基硅树脂的透光率为99%,折光指数为1.5207,乙烯基含量为4.73mmol/g。
实施例8
(1)二苯基二甲氧基硅烷43.26g,二甲基二甲氧基硅烷59.51g,苯基三甲氧基硅烷12.99g,乙烯基甲基二甲氧基硅烷12.71g和正硅酸乙酯2.06g烷氧基硅烷的混合物滴入50℃的由264.76g去离子水、329.11g二甲苯和96.18g异丙醇组成的混合溶剂中进行水解反应,反应时间为3h;
(2)水解反应结束后,加入四甲基氢氧化胺0.91g,升高温度至122℃进行缩合反应,回流4h,然后冷却至50℃,加入3.98g四甲基二乙烯基二硅氧烷进行封端;
(3)将步骤(2)获得的产物在0.05MPa压力下进行进行减压蒸馏,得到蒸馏产物;
(4)将步骤(3)所获得的蒸馏产物在160℃下进行熟化反应,再加入37.81g二甲苯进行洗涤,再在155℃温度下进行减压蒸馏脱除小分子后得到乙烯基苯基硅树脂;
经测试,制备的乙烯基苯基硅树脂的透光率为98%,折光指数为1.5187,乙烯基含量为6.75mmol/g。
实施例9
(1)二苯基二甲氧基硅烷43.26g,二甲基二甲氧基硅烷59.51g,苯基三甲氧基硅烷12.99g,乙烯基甲基二甲氧基硅烷14.64g和正硅酸乙酯2.06g烷氧基硅烷的混合物滴入50℃的由264.76g去离子水、329.11g二甲苯和96.18g异丙醇组成的混合溶剂中进行水解反应,反应时间为3h;
(2)水解反应结束后,加入四甲基氢氧化胺0.91g,升高温度至122℃进行缩合反应,回流4h,然后冷却至50℃,加入3.98g四甲基二乙烯基二硅氧烷进行封端;
(3)将步骤(2)获得的产物在0.05MPa压力下进行进行减压蒸馏,得到蒸馏产物;
(4)将步骤(3)所获得的蒸馏产物在160℃下进行熟化反应,再加入37.81g二甲苯进行洗涤,再在155℃温度下进行减压蒸馏脱除小分子后得到乙烯基苯基硅树脂;
经测试,制备的乙烯基苯基硅树脂的透光率为99%,折光指数为1.5214,乙烯基含量为7.03mmol/g。
实施例10
(1)二苯基二甲氧基硅烷43.26g,二甲基二甲氧基硅烷59.51g,苯基三甲氧基硅烷12.99g,乙烯基甲基二甲氧基硅烷14.64g和正硅酸乙酯3.24g烷氧基硅烷的混合物滴入50℃的由264.76g去离子水、329.11g二甲苯和96.18g异丙醇组成的混合溶剂中进行水解反应,反应时间为3h;
(2)水解反应结束后,加入四甲基氢氧化胺0.91g,升高温度至122℃进行缩合反应,回流4h,然后冷却至50℃,加入3.98g四甲基二乙烯基二硅氧烷进行封端;
(3)将步骤(2)获得的产物在0.05MPa压力下进行进行减压蒸馏,得到蒸馏产物;
(4)将步骤(3)所获得的蒸馏产物在160℃下进行熟化反应,再加入37.81g二甲苯进行洗涤,再在155℃温度下进行减压蒸馏脱除小分子后得到乙烯基苯基硅树脂;
经测试,制备的乙烯基苯基硅树脂的透光率为98%,折光指数为1.5214,乙烯基含量为6.75mmol/g。
实施例11
(1)二苯基二甲氧基硅烷43.26g,二甲基二甲氧基硅烷54.19g,苯基三甲氧基硅烷12.99g,乙烯基甲基二甲氧基硅烷14.64g和正硅酸乙酯2.06g烷氧基硅烷的混合物滴入50℃的由264.76g去离子水、329.11g二甲苯和96.18g异丙醇组成的混合溶剂中进行水解反应,反应时间为3h;
(2)水解反应结束后,加入四甲基氢氧化胺0.91g,升高温度至122℃进行缩合反应,回流4h,然后冷却至50℃,加入3.98g四甲基二乙烯基二硅氧烷进行封端;
(3)将步骤(2)获得的产物在0.05MPa压力下进行进行减压蒸馏,得到蒸馏产物;
(4)将步骤(3)所获得的蒸馏产物在160℃下进行熟化反应,再加入37.81g二甲苯进行洗涤,再在155℃温度下进行减压蒸馏脱除小分子后得到乙烯基苯基硅树脂;
经测试,制备的乙烯基苯基硅树脂的透光率为99%,折光指数为1.5274,乙烯基含量为6.87mmol/g。
实施例12
(1)二苯基二甲氧基硅烷48.26g,二甲基二甲氧基硅烷59.51g,苯基三甲氧基硅烷12.99g,乙烯基甲基二甲氧基硅烷14.64g和正硅酸乙酯2.06g烷氧基硅烷的混合物滴入50℃的由264.76g去离子水、329.11g二甲苯和96.18g异丙醇组成的混合溶剂中进行水解反应,反应时间为3h;
(2)水解反应结束后,加入四甲基氢氧化胺0.91g,升高温度至122℃进行缩合反应,回流4h,然后冷却至50℃,加入3.98g四甲基二乙烯基二硅氧烷进行封端;
(3)将步骤(2)获得的产物在0.05MPa压力下进行进行减压蒸馏,得到蒸馏产物;
(4)将步骤(3)所获得的蒸馏产物在160℃下进行熟化反应,再加入37.81g二甲苯进行洗涤,再在155℃温度下进行减压蒸馏脱除小分子后得到乙烯基苯基硅树脂;
经测试,制备的乙烯基苯基硅树脂的透光率为99%,折光指数为1.5307,乙烯基含量为7.06mmol/g。