改性纳米粒子(SiO2P95)对LED封装用有机硅橡胶的性能研究(3)
有机硅材料的折光指数通常在1.4~1.5之间，与晶片的折光指数相差较大不利于晶片的光输出，进而导致LED亮度下滑幅度增加。近一阶段，国内外的研究表明，使用高折光指数、高耐紫外能力和耐热老化能力、低应力的有机硅封装材料，可明显提高照明器件的光输出功率和使用寿命[9]。目前国外已有不少的专利文献报道了LED封装用有机硅材料，其中几乎所有的专利都是采用含活泼氢的硅氧烷单体或聚合物与带不饱和键的有机硅聚合物，在催化剂的作用下进行硅氢加成反应，制备双组份封装材料。由于此反应比较温和、无副产物、收缩率小的缘故，被应用于有机硅封装材料的合成[10]。Carey等使用有机硅封装绿光到近紫外光范围内的LED，发现这种材料经过长时间的老化试验之后不会出现黄变和光衰的问题，具有良好的耐高温性、耐紫外性能、低吸湿性及长使用寿命。Miyoshi 采用乙烯基二甲基氯硅烷和三甲基氯硅烷与硅酸酯反应制备乙烯基硅树脂，然后配合一定的乙烯基硅油与含氢硅油进行混合固化，可以得到折光指数1.51，邵尔D硬度75~85，弯曲强度95~135MPa，拉伸强度5.4MPa的封装材料。其通过在分子结构中引入苯环来调节材料的折光指数，并发现其经过长时间的紫外光老化之后仍保持90%以上的透光率。Shiobara等则采用此法首先合成了不同聚合度的乙烯基封端的硅油，然后制备了含氢硅树脂交联剂与其配合固化，得到一种新型封装材料，经过200℃的长时间老化之后仍保持还具有94%的透光率。美国道康宁的Maneesh等则采用支化的乙烯基苯基硅树脂与乙烯基硅油和含氢硅油混合固化，发现其折光指数大于1.40，在200℃老化14天，400nm处仍具有98%透光率[11]。但是此类有机硅材料本身不具备较强的机械强度，且热膨胀率较高，为弥补这一缺陷，德国瓦克公司的Staiger等则采用不同结构含有乙烯基和硅氢键的硅树脂与Karstedt催化剂混合，可以在120℃快速固化，并将封装材料的硬度提高到邵氏硬度40~50D。日本信越公司的Kashiwagi用了3种不同官能团的硅氧烷，通过硅氢加成制备抗冲击性优异浇注成型好的封装材料。而Crivello等在有机硅树脂中引入与其相容性比较好的气相白炭黑等无机填料及阻燃剂来改变材料特性，使得有机硅具有更高的强度、更低的膨胀系数以及更好的耐紫外光性能。
道康宁、信越、瓦克、东芝等公司已开发出大功率LED专用有机硅封装胶，如道康宁的OE-6336、JCR6175、EG-6301、JCR6122、JCR6101、SR-7010等，其中SR-7010折光指数为1.53，性质坚硬，用于组件的透明LED透镜材料。对于高折光指数的硅胶材料和硅树脂材料来说，其已成为目前国外几家生产有机硅产品公司的研究热点和产品销售热点。而国内在这方面报道的比较少，更是没有成熟的产品，国内的市场全部被国外的产品所垄断。2006，在“863”计划的资助下，杭州师范大学开始着手大功率LED器件的封装研究。他们主要是通过二官能的烷氧基硅烷单体、三官能的烷氧基硅烷单体、单官能烷氧基硅烷单体混合，在酸性阳离子交换树脂作用下，进行共水解缩合反应，制备一种高折光率、澄清透明、含甲基苯基硅氧链节的甲基苯基乙烯基硅树脂，其折光指数可达到1.52。另外，还对与其相匹配的增强材料MQ树脂及催化剂和交联剂进行研究。北京科化新材料科技有限公司和中国科学院化学研究所也于2008年在LED封装用有机硅透镜材料方面开展了研究[12]。但是，到目前为止，以上数据和成果仅仅是处在实验室研究阶段，还尚未得到市场认可和检验的产品。
1.3 有机硅树脂概述
1.3.1 LED封装用苯基硅橡胶纳米复合材料的应用