[發明專利]一種折射率可調節的MDT類型硅樹脂及其制備方法

有效

• 申請號: 201210144100.2
• 申請日: 2012-05-11
• 公開（公告）號: CN102898649A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 伍川;張寶華;董紅;蔣劍雄;程大海;陳世龍
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學;浙江凌志精細化工有限公司
• 主分類號: C08G77/20
• 分類號: C08G77/20;C08G77/04;C08G77/06;C09K3/10
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 王江成

技術領域

本發明涉及有機高分子化學領域，具體是一種折射率可調節的MDT類型硅樹脂及其制備方法。?

背景技術

近年來，隨著半導體發光技術的發展，半導體照明替代高能耗、低光效的白熾燈已成為必然趨勢，引起全球的廣泛關注。有機硅材料，尤其是通過硅氫加成反應方式硫化的硅橡膠或者硅樹脂是迄今為止大功率LED器件最理想的封裝材料，因硫化過程中不釋放出低分子，硫化成型后的封裝材料內部不存在微觀氣泡，加成型有機硅聚合物制品具有非常好的光學性能，它不僅是LED芯片優良的內保護材料及光徑材料，還直接用作LED的透鏡材料。由于LED芯片折射率n_D²⁵通常均大于2.5，與其相比，封裝材料折射率要小很多，兩者折射率相差太大，LED芯片發出的光線因全反射問題不能全部取出，導致半導體照明器件光學效率降低。提高封裝材料折射率，縮小其與LED芯片折射率的差異，則可顯著提高半導體照明器件的光效。

作為半導體器件的封裝材料，不僅需要優良的光學性能，同時還需具有良好的機械性能。封裝材料的光學性能和機械性能不僅與聚合物基體材料性能有關，而且也與填料的性質有關。有機硅聚合物內聚密度小，必須采用填料補強，聚合物才具有適宜的機械性能。SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、Al(OH)₃及CaCO₃等無機填料是有機硅聚合物最常用的補強填料或增量填料，以這些填料增強的有機硅聚合物雖然具有良好的機械性能，但因填料與聚合物本體折射率相差較大，導致填料增強的聚合物透光率大大降低，雖然將氣相法SiO₂采用適宜的處理劑進行表面處理后與聚二甲基硅氧烷為主鏈結構的有機硅聚合物進行復合，可獲得光學透明且具有良好機械性能的硅橡膠，但采用該工藝制備的硅橡膠折射率n_D²⁵通常介于1.42~1.46之間，仍無法滿足功率型LED封裝所需高折射率材料的要求。除無機填料外，硅樹脂也可用作有機硅聚合物的補強填料，由于硅樹脂與聚合物本體的分子結構非常相似，硅樹脂與聚合物本體不僅相容性好，而且通過調節硅樹脂和聚合物本體的分子結構，尤其是在聚合物側鏈和樹脂分子中均引入高摩爾折射度的苯基等官能團后，聚合物本體和樹脂的折射率均可得到顯著提高，若將兩者的折射率調節至相近的值時，由此形成的硅樹脂增強的有機硅聚合物封裝材料將具有非常好的光學透明性和機械性能，可有效地提高半導體照明器件的取光效率。

MDT類型的硅樹脂是有機硅樹脂中的一種，它由單官能度硅氧鏈節（R₁R₂R₃SiO_1/2，M鏈節）、二官能度硅氧鏈節（R₄R₅SiO_2/2，D鏈節）和三官能度硅氧鏈節（R₆SiO_3/2，T鏈節）的有機硅化合物經共水解-縮聚反應形成的。隨MDT硅樹脂分子中有機基團R₁，R₂，R₃，R₄，R₅和R₆的變化，MDT硅樹脂呈現出不同的性能。當有機基團R₁，R₂，R₃，R₄，R₅和R₆均為甲基時，MDT硅樹脂也稱為甲基MDT硅樹脂，其分子中不含有任何活性官能團，折射率介于1.42~1.46之間。MDT硅樹脂分子中，無論是M鏈節、D鏈節還是T鏈節，至少有1個乙烯基或氫基團直接與Si原子相連接時，所形成的MDT硅樹脂就可以與其它含硅氫基或者硅乙烯基的有機硅化合物或者聚合物通過硅氫加成反應進行化學鍵合；當將上述含有活潑硅乙烯基或者硅氫基的MDT硅樹脂作為加成型液體硅橡膠的填料時，含活潑硅乙烯基或者硅氫基的MDT硅樹脂不僅與液體硅橡膠各組分相容性好，而且可參與加成型硅橡膠硫化過程中的硅氫加成反應，提高硅橡膠制品的機械性能。正如本領域熟練技術人員所公知，因甲基和乙烯基的摩爾折射率度較小，其數值分別為5.718和5.033（J.?A.?迪安，蘭氏化學手冊，北京：科學出版社，1991.），若聚硅氧烷分子側鏈或鏈端的有機官能團僅由甲基和乙烯基組成時，?由上述聚硅氧烷分子形成的有機硅聚合物材料的折射率（n_D²⁵）不超過1.46。