氧化石墨烯改性苯基硅橡胶的性能研究(3)
基于有机硅的优良特性[7]，有机硅已经被广泛用于大功率LED封装生产中。但对有机硅的研究从未止步，首先在快速固化方面。有机硅的灌胶可分为缩合型室温硫化有机硅(RTV)和加成型有机硅(ARC)。相比于室温硫化的固化方式，加成型有机硅固化无小分子放出，交联结构容易控制，收缩率低，抗绝缘性和力学性能较高，而且固化时间极短，所以加成型有机硅成为公认的电子用有机硅发展方橡。由于电子器件的高密度化和大计算量化，必然导致发热量增多，工作温度不断上升，因此对有机硅的耐热性需求不断提高。有机硅主链Si-O-Si键能为443.7 kJ/mol，离子化倾向为51%，但Si-C键能低于Si-O键能，热降解主要发生在侧基基团。因此，提高侧基基团的键能可以有效的提高有机硅材料耐热性。
为了满足LED市场的需求，厂商有针对性的设计了LED封装用有机硅材料。有机硅封装材料应具有优异的光透过率，不仅需要提高可见光区域的光透过率，提高光提取效率；还应提高紫外光区间的透过率，提高材料的抗光降解反应能力。 美国道康宁公司的6630有机硅产品在350nm~800nm都具有99%的光透过率，但传统的环氧树脂在350nm处的光透过率不足10%[8]。
主流大功率LED为GaN芯片，光折射率约为2.2。为了提高取光效率，应尽可能有效的减少乔面全反射带来的光损失，所以硅胶和透镜封装材料的折射率应尽可能接近2.2。封装材料的折射率从1.5提高到1.6，LED器件的取光效率能提高约20%。美国道康宁公司、美国陶氏公司及日本信越化工公司都有折射率最大在1.54的产品销售，国内报道的封装用有机硅折射率最高为1.52。LED芯片的理论使用寿命在100000 h，但现有产品的实际使用寿命最长为50000 h[9]。
封装材料的稳定性直接影响LED使用寿命。LED在使用过程中，封装材料经受光降解反应和热降解反应的复合作用。所以，优异的抗裂性、抗湿性和抗紫外老化性是保证LED封装效果的必要性能。同时，有机硅优异的可加工性能才能保证大规模工业化生产。国内生产LED封装器件用有机硅材料大部分采用进口有机硅，很少使用国产产品。其主要原因在于进口有机硅封装材料相比国产材料更稳定可靠，具有良好的界面相容性和耐老化性能。但是进口硅胶价格昂贵，有的价格甚至是国产价格的20~30倍，这就导致国内LED器件封装成本上升，直接影响到LED器件的价格上涨。国内有机硅产品折射率低，耐热性差，耐紫外辐射性差，透光率低等缺点都直接影响LED器件的发光效率和使用寿命。
1.3 硅橡胶
1.3.1 结构特征
硅橡胶是一种兼有无机和有机性质的高分子弹性体，它的分子主连是由硅原子和氧原子交替组成（-Si-O-Si-），硅氧键键能达370kJ/mol，比一般的碳碳结合键能（240kJ/mol）要大的多，这是硅橡胶具有很高热稳定性的主要原因之一[10]。
它的侧链是与硅原子相连接的CH或取代的CH有机基团，最早这种基团是甲基，后来为了提高生胶的硫化活性及其它的改性，逐渐发展了在侧连上引入了极少量的不饱和乙烯基或其他的有机取代基团。这种低不饱和性的分子结构使硅橡胶具有优良的耐热老化和耐侯老化，对紫外线和臭氧的作用十分有效。
苯基的引入破坏了二甲基硅氧烷结构的规整性，降低聚合物的结晶温度和玻璃化温度，因此苯基硅橡胶有良好的耐低温性能。随着苯基含量的增大，苯基硅橡胶的邵尔A型硬度、拉伸强度和拉断伸长率增大，这是由于苯基是大体积的刚性侧基，随着其含量的增大，苯基硅橡胶分子链刚性增大，分子间作用力增强。
硅氧链呈螺旋形结构，分子链的柔韧性大，分子间的相互作用力弱，这些特征使它的硫化胶柔软而富有弹性，但物理机械性能差。当温度变化时，分子间的作用力改变很小，所以它的各种性能，特别是弹性变化不大。
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