稀土固體超強酸催化環(huán)硅氧烷開環(huán)聚合及產物含氫硅油在LED封裝材料中的應用.pdf

1、發(fā)光二級管(LED)具有低電壓、低電流、使用壽命長、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，有望成為第四代照明光源。LED的應用越來越廣泛以及西方發(fā)達國家對日光燈禁用，這都為LED的發(fā)展提供了契機。
　　 在LED照明器件中，封裝材料是非常重要，且不可或缺的，它在很大程度上影響著LED器件的使用性能和壽命。大功率LED在紫外線輻射和較高工作溫度下工作時，傳統(tǒng)的封裝材料如環(huán)氧樹脂等，已不能滿足LED封裝要求。有機硅材料因其優(yōu)越的性能，是LED封裝材料的

2、理想選擇。含氫硅油是LED封裝用有機硅材料的高分子液體交聯(lián)劑，是封裝材料不可或缺的組分。
　　 本論文通過制備一種高效、可重復利用的稀土固體超強酸催化劑，用其催化四甲基四氫環(huán)四硅氧烷與八甲基環(huán)四硅氧烷、四甲基四氫環(huán)四硅氧烷與甲基苯基混合環(huán)硅氧烷開環(huán)共聚合，制備了LED封裝用有機硅材料的交聯(lián)劑。同時，在研究中，深入探討了這些共聚合反應的規(guī)律。此外，還用這種催化劑催化八甲基環(huán)四硅氧烷開環(huán)聚合制備二甲基硅油和二甲基羥基硅油，催化八甲基

3、環(huán)四硅氧烷與三氟丙基環(huán)三硅氧烷開環(huán)共聚合制備含氟硅油。具體研究結果如下:
　　 (1)稀土固體超強酸催化四甲基四氫環(huán)四硅氧烷與八甲基環(huán)四硅氧烷開環(huán)共聚合，制備了高透光率的二甲基含氫硅油。稀土固體超強酸在聚合反應中顯示出較高的催化活性，催化劑可重復使用5次。在研究了上述聚合反應規(guī)律后，將所研制的二甲基含氫硅油與乙烯基硅油、鉑絡合物催化劑按照一定配比制備LED封裝有機硅材料，該封裝材料硫化成型后硬度0～30 Shore A，機械力學

4、性能較差。這種材料不能滿足SMD封裝模式的LED，因而進一步考察了不同MQ樹脂對其補強，考察了補強后的LED封裝材料的機械力學性能，透光率、流變學性能，結果表明:所得LED封裝硅膠具有良好的機械力學性能，較高的透光率、用所得封裝材料封裝的LED照明器件具有較高的光效，有望滿足LED封裝企業(yè)的需求。
　　 (2)用稀土固體超強酸催化四甲基四氫環(huán)四硅氧烷與甲基苯基混合環(huán)硅氧烷開環(huán)共聚合，研制了甲基苯基含氫硅油，詳細考察了共聚合反應規(guī)

5、律，結果表明:稀土催化劑SO42-/TiO2/Nd3+催化甲基苯基混合環(huán)硅氧烷與四甲基四氫環(huán)四硅氧烷于100℃開環(huán)聚合5h，可獲得高折光率、高透光率的甲基苯基含氫硅油。將所得甲基苯基含氫硅油與甲基苯基乙烯基硅油、甲基苯基乙烯基硅樹脂、鉑絡合物催化劑等按照一定配比制成LED封裝用有機硅材料。所得材料硫化成型后硬度為60～90Shore A。經紅墨水實驗、回流焊實驗、光電性能檢測、1000h老化等信賴性實驗后，結果表明:該封裝材料有望滿足L

6、ED封裝企業(yè)的需求。
　　 (3)在開展上述工作的基礎上，以六甲基二硅氧烷為封端劑，用稀土固體超強酸催化八甲基環(huán)四硅氧烷開環(huán)均聚合，制備了二甲基硅油。結果表明，以SO42-/TiO2/Nd3+為催化劑，當[Nd3+]=0.07 mol/L，[SO42-]=1.85 mol/L時，產物收率和分子量最高。摻雜稀土金屬離子，有效的提高了固體超強酸的催化活性。根據聚合反應規(guī)律，提出了一種典型的酸催化“平衡”聚合反應機理。
　　

7、(4)該稀土固體超強酸在制備羥基硅油中也顯示了其優(yōu)越性。在非常溫和的條件下，單體中加入去離子水作為封端劑、較短的時間內，就可催化八甲基環(huán)四硅氧烷開環(huán)聚合，獲得二甲基羥基硅油。其較佳的聚合條件為:SO42-/TiO2/Nd3+作催化劑，當[Nd3+]=0.07 mol/L，[SO42-]=1.85 mol/L，催化劑用量為單體質量5wt％時，在50℃下聚合4h，產物收率可達97％。產物分子量可通過變換聚合時間、聚合濕度等反應條件的來調控。

8、
　　 (5)雖然稀土固體超強酸不能催化D3F開環(huán)均聚合，但可催化八甲基環(huán)四硅氧烷與三氟丙基環(huán)三硅氧烷開環(huán)共聚合，制備含三氟丙基硅氧鏈節(jié)的二甲基硅油。結果表明，稀土元素對共聚反應影響非常明顯，產物收率順序為Nd～ La～ Y～ Sm＞Gd，產物分子量順序則為Nd＞La＞Y＞Sm＞Gd。共聚合反應較佳條件為:SO42-/TiO2/Nd3+作催化劑，當[Nd3+]=0.07 mol/L，[SO42-]=1.85 mol/L時，80℃