一种高性能液体灌封组合物及应用

摘要

本发明公开了一种高性能液体灌封组合物，按重量份计，包括100份环氧树脂，80‑120份酸酐固化剂，0.1‑1.0份固化促进剂，0.1‑1.5份粘附力补强剂，0.1‑1.5份紫外吸收剂，0.1‑1.0份抗氧化剂，0.01‑0.1份透明紫蓝色浆，0.1‑0.5份消泡剂。本发明还公开了高性能液体灌封组合物用作高功率LED封装材料的应用，尤其是用作COB封装材料的应用。本发明液体灌封组合物具有高耐热、高硬度、高折射率等特性，玻璃化转变温度为155‑168℃，邵氏硬度为D/15:80‑89，折射率大于1.53，适合于用作LED灌封材料，特别是适合用于COB封装。

权利要求

1.一种高性能液体灌封组合物，按重量份计，包括100份环氧树脂，90-100份酸酐固化剂，0.1-0.4份固化促进剂，0.5-1.0份粘附力补强剂，0.4-1.0份紫外吸收剂，0.1-0.5份抗氧化剂，0.01-0.05份透明紫蓝色浆，0.1-0.2份消泡剂；

其中，所述的环氧树脂是结构式Ⅰ所示的羧酸类脂环族环氧树脂和结构式Ⅱ所示的羧酸类脂环族环氧树脂的混合物，结构式Ⅰ所示的羧酸类脂环族环氧树脂和结构式Ⅱ所示的羧酸类脂环族环氧树脂的重量比为1：1～2.5；

结构式Ⅰ所示的羧酸类脂环族环氧树脂的环氧当量为200-220，结构式Ⅱ所示的羧酸类脂环族环氧树脂的环氧当量为180-200；

所述的酸酐固化剂是甲基六氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐中的至少一种；所述的粘附力补强剂是软化点在0-85℃的聚乙烯醇缩醛类有机化合物；所述的抗氧化剂是四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸二月桂酯中的至少一种。

2.如权利要求1所述的一种高性能液体灌封组合物，其特征在于所述的高性能液体灌封组合物按重量份计，包括100份环氧树脂，95-100份酸酐固化剂，0.3-0.4份固化促进剂，

0.6-1.0份粘附力补强剂，0.4-1.0份紫外吸收剂，0.4-0.5份抗氧化剂，0.01份透明紫蓝色浆，0.2份消泡剂。

3.如权利要求1或2所述的一种高性能液体灌封组合物，其特征在于所述的固化促进剂是四苯基氯化鏻、苄基三苯基氯化鏻、甲基三苯基氯化鏻、乙基三苯基氯化鏻、丙基三苯基氯化鏻、丁基三苯基氯化鏻、四苯基溴化鏻、苄基三苯基溴化鏻、甲基三苯基溴化鏻、乙基三苯基溴化鏻、丙基三苯基溴化鏻、丁基三苯基溴化鏻中的至少一种。

4.如权利要求1或2所述的一种高性能液体灌封组合物，其特征在于所述的粘附力补强剂是聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种。

5.如权利要求1或2所述的一种高性能液体灌封组合物，其特征在于所述的紫外吸收剂是2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中的至少一种。

6.权利要求1所述的高性能液体灌封组合物的制备方法，包括以下步骤：按照配方称取各组分；将环氧树脂、粘附力补强剂、紫外吸收剂、透明紫蓝色浆和消泡剂在80-90℃下搅拌均匀得到A组分，将酸酐固化剂、固化促进剂、抗氧化剂在60-70℃下搅拌均匀得到B组分；将A组分和B组分搅拌均匀得到液体灌封组合物。

7.权利要求1所述的高性能液体灌封组合物用作高功率LED封装材料的应用。

8.权利要求1所述的高性能液体灌封组合物用作高功率集成面光源封装材料的应用。

说明书

一种高性能液体灌封组合物及应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种高性能液体灌封组合物及其应用，尤其是涉及到该高性能液体灌封组合物在高功率LED封装领域的应用，特别是在高功率集成面光源(COB)封装领域的应用。

背景技术

[0002] 随着大功率封装及白光LED的快速发展，研究高性能的LED灌封材料显得越来越迫切，尤其是高耐热、高硬度、高折射率LED灌封材料研发更是迫在眉睫。

[0003] 与双酚A型树脂相比，脂环族环氧树脂结构中饱和的脂环结构可以提高固化产品的耐热性能，应用于低功率LED封装，但却不耐高温，无法满足COB散热要求。US6117953公开了一种半导体用液体环氧封装料的制备方法，该封装料中填充了较多的石英玻璃，没有考虑折射率，亦没有提及在COB型LED领域的应用；CN1282105公开了一种半导体封装用液体环氧树脂封装料，该封装料含有大量的无机填料，粘度较大，没有考虑折射率；CN101831143公开了一种LED封装用高性能液体环氧树脂组合物，该封装料粘度较低，易造成COB封装过程中荧光粉沉降率过高，并不适宜用于COB的封装，亦未提及在COB型LED封装方面的应用。CN1125488公开了一种半导体封装用的液体环氧组合物及其用途，该液体环氧组合物由液体环氧树脂、酸酐固化剂、固化促进剂、硅烷偶联剂，辅以大量的无机填料组成，只能用于集成电路及芯片类半导体的封装。大量无机填料必然会影响LED的折射率，无法应用于LED封装。

[0004] 硅树脂具有较好的导热性能、抗吸湿性能和耐高低温性能，但其粘结性能较弱，具有一定毒性，硬度较低，且成本高昂。CN104592931公开了一种高功率LED封装胶组合物，该封装胶组合物是以聚硅氧烷和甲基含氢硅油为主料，辅以铂催化剂制得，固化产品的硬度明显偏低。CN102676107公开了一种有机硅改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，该封装胶的A组分属于有机硅化学结构改性环氧树脂，是由脂环族环氧树脂与硅树脂辅以催化剂，在120℃下反应4小时后减压脱水制得，反应过程中的副产物水不易脱除，极易对固化产品质量产生影响，且该发明并未报导折射率。

发明内容

[0005] 本发明目的在于克服现有技术中LED灌封材料耐热性能不佳、硬度低、折射率低的不足，提供一种具有高耐热、高硬度、高折射率的LED灌封材料。

[0006] 本发明的另一个目的在于提供该液体灌封材料在耐高温LED封装领域的应用，尤其在COB封装领域的应用。

[0007] 本发明所用的技术方案为：

[0008] 一种高性能液体灌封组合物，按重量份计，包括100份环氧树脂，80-120份酸酐固化剂，0.1-1.0份固化促进剂，0.1-1.5份粘附力补强剂，0.1-1.5份紫外吸收剂，0.1-1.0份抗氧化剂，0.01-0.1份透明紫蓝色浆，0.1-0.5份消泡剂；

[0009] 其中，所述的环氧树脂是结构式I或结构式II所示的羧酸类脂环族环氧树脂中的至少一种；

[0010]

[0011] 结构式Ⅰ；

[0012]

[0013] 结构式Ⅱ。

[0014] 优选的，所述的液体灌封组合物按重量份计，包括100份环氧树脂，90-100份酸酐固化剂，0.1-0.4份固化促进剂，0.5-1.0份粘附力补强剂，0.4-1.0份紫外吸收剂，0.1-0.5份抗氧化剂，0.01-0.05份透明紫蓝色浆，0.1-0.2份消泡剂。

[0015] 进一步优选的，所述的高性能液体灌封组合物按重量份计，包括100份环氧树脂，95-100份酸酐固化剂，0.3-0.4份固化促进剂，0.6-1.0份粘附力补强剂，0.4-1.0份紫外吸收剂，0.4-0.5份抗氧化剂，0.01份透明紫蓝色浆，0.2份消泡剂。

[0016] 优选的，所述的环氧树脂是结构式Ⅰ所示的羧酸类脂环族环氧树脂和结构式Ⅱ所示的羧酸类脂环族环氧树脂的混合物，结构式Ⅰ所示的羧酸类脂环族环氧树脂和结构式Ⅱ所示的羧酸类脂环族环氧树脂的重量比为1：1～2.5。

[0017] 最优选的，所述的环氧树脂是结构式Ⅰ所示的羧酸类脂环族环氧树脂的环氧当量为200-220，结构式Ⅱ所示的羧酸类脂环族环氧树脂的环氧当量为180-200。环氧当量是指含有一当量环氧基团的环氧树脂克数。

[0018] 优选的，所述的酸酐固化剂是甲基六氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐中的至少一种。

[0019] 优选的，所述的酸酐固化剂中酸酐基团与羧酸类脂环族环氧树脂中的环氧基团的当量比为0.5-1.8：1。

[0020] 优选的，所述的固化促进剂是四苯基氯化鏻、苄基三苯基氯化鏻、甲基三苯基氯化鏻、乙基三苯基氯化鏻、丙基三苯基氯化鏻、丁基三苯基氯化鏻、四苯基溴化鏻、苄基三苯基溴化鏻、甲基三苯基溴化鏻、乙基三苯基溴化鏻、丙基三苯基溴化鏻、丁基三苯基溴化鏻中的至少一种。

[0021] 优选的，所述的粘附力补强剂是软化点在0-85℃的聚乙烯醇缩醛类有机化合物，进一步优选是聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种。

[0022] 优选的，所述的紫外吸收剂是2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中的至少一种。

[0023] 优选的，所述的抗氧化剂是四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸二月桂酯中的至少一种。

[0024] 优选的，所述的透明紫蓝色浆为质量分数0.1％的氯化酞菁铜异丁醇溶液。

[0025] 优选的，所述的消泡剂为质量分数2％的二甲基硅油异丁醇溶液。

[0026] 本发明所述的高性能液体灌封组合物的制备方法，包括以下步骤：按照配方称取各组分；将环氧树脂、粘附力补强剂、紫外吸收剂、透明紫蓝色浆和消泡剂在80-90℃下搅拌均匀得到A组分，将酸酐固化剂、固化促进剂、抗氧化剂在60-70℃下搅拌均匀得到B组分；将A组分和B组分搅拌均匀得到液体灌封组合物。

[0027] 本发明所述的高性能液体灌封组合物用作高功率LED封装材料的应用，尤其用作COB封装材料的应用。

[0028] 本发明高功率LED中的高功率是指功率大于0.35W。

[0029] 与现有技术相比，本发明的优点：

[0030] 采用旋转粘度计测得本发明的液体灌封组合物固化前的粘度为(25℃)350-600cps，在25℃存放时，粘度升高10％需要的时间大于8小时。

[0031] 采用1g液体灌封组合物，在凝胶化时间测试仪上测试本发明制备的固化前的液体灌封组合物的凝胶化时间为9-12min。

[0032] 采用阿贝折光仪测得本发明液体灌封组合物固化前的折射率大于1.53。

[0033] 将本发明制备的液体灌封组合物采用120℃/1小时，然后130℃/1小时固化成型，评价固化后的液体灌封组合物的性能：

[0034] 采用DSC在空气氛围下30-250℃之间以10℃/min的速率二次升温，得到玻璃化转变温度为155-168℃。

[0035] 根据GBT9341-2000塑料弯曲性能试验方法测弯曲强度为130-146MPa。

[0036] 吸水率测试：将 的圆片样品在100℃的沸水中煮8h，记录浸泡前后的质量分别为W1和W2，则吸水率根据公式(W2-W1)/W1×100％，计算得到的结果为0.4-0.6％。

[0037] 根据GBT2411-2008塑料和硬橡胶使用硬度计测定压痕硬度(邵氏硬度)试验方法测邵氏硬度为D/15：80-89。

[0038] 用本发明所述的液体灌封组合物进行封装5730LED灯珠，在100℃水性红墨水中煮沸1h，进行红墨水测试，试验均为合格。

[0039] 可见本发明所述的液体灌封组合物具有高耐热、高硬度、高折射率的特点，适合于用作LED灌封材料，特别是适合用于COB封装。

具体实施方式

[0040] 以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述。

[0041] 一种高性能液体灌封组合物，按重量份计，包括100份环氧树脂，80-120份酸酐固化剂，0.1-1.0份固化促进剂，0.1-1.5份粘附力补强剂，0.1-1.5份紫外吸收剂，0.1-1.0份抗氧化剂，0.01-0.1份透明紫蓝色浆，0.1-0.5份消泡剂。

[0042] 所述的高性能液体灌封组合物的制备方法，包括以下步骤：按照配方称取各组分；将环氧树脂、粘附力补强剂、紫外吸收剂、透明紫蓝色浆和消泡剂在80-90℃下搅拌均匀得到A组分，将酸酐固化剂、固化促进剂、抗氧化剂在60-70℃下搅拌均匀得到B组分；将A组分和B组分搅拌均匀得到液体灌封组合物。

[0043] 实施例1-6液体灌封组合物的配方如表1所示。

[0044] 表1 实施例1-6液体灌封组合物的配方

[0045]

[0046]

[0047] 其中，结构式Ⅰ所示的羧酸类脂环族环氧树脂采用脂肪族环氧树脂EPOLEAD GT401，基本指标：环氧当量为220，粘度为2300mPa.s/70℃；结构式Ⅱ所示的羧酸类脂环族环氧树脂采用脂肪族环氧树脂CELLOXIDE 2081，环氧当量为200，粘度为340mPa.s/25℃。

[0048] 透明紫蓝色浆为质量分数0.1％的氯化酞菁铜异丁醇溶液。

[0049] 消泡剂为质量分数2％的二甲基硅油异丁醇溶液。

[0050] 实施例1液体灌封组合物的制备方法：在1L四口烧瓶中，加入40重量份结构式Ⅰ所示的羧酸类脂环族环氧树脂和60重量份结构式Ⅱ所示的羧酸类脂环族环氧树脂，0.4重量份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，0.01重量份透明紫蓝色浆，1.0重量份聚乙烯醇缩丁醛，0.2重量份消泡剂，在80-90℃下搅拌均匀得到透明的A组分；在1L四口烧瓶中，加入95重量份甲基六氢邻苯二甲酸酐，0.4重量份苄基三苯基氯化鏻，0.5重量份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，在60-70℃下搅拌均匀得到透明的B组分；A组分和B组分在室温下高速搅拌15分钟即得到均匀的液体灌封组合物。

[0051] 实施例2-6液体灌封组合物的制备参照实施例1。

[0052] 考察实施例1-6制得的液体灌封组合物及其固化物的性能。

[0053] 采用旋转粘度计测定液体灌封组合物固化前的粘度。

[0054] 采用1g液体灌封组合物，用凝胶化时间测试仪测试液体灌封组合物固化前的凝胶化时间。

[0055] 采用阿贝折光仪测定液体灌封组合物固化前的折射率。

[0056] 将液体灌封组合物采用120℃/1小时，然后130℃/1小时固化成型，评价固化后的液体灌封组合物的性能：

[0057] 采用DSC在空气氛围下30-250℃之间以10℃/min的速率二次升温，测定玻璃化转变温度Tg。

[0058] 根据GBT9341-2000塑料弯曲性能试验方法测弯曲强度。

[0059] 吸水率测试：将 的圆片样品在100℃的沸水中煮8h，记录浸泡前后的质量分别为W1和W2，根据公式(W2-W1)/W1×100％计算吸水率。

[0060] 根据GBT2411-2008塑料和硬橡胶使用硬度计测定压痕硬度(邵氏硬度)试验方法测邵氏硬度为D/15s。

[0061] 用制得的液体灌封组合物进行封装5730LED灯珠，在100℃水性红墨水中煮沸1h，进行红墨水测试。

[0062] 表2 实施例1-6制得的液体灌封组合物及其固化物的性能

[0063]

[0064] 实施例1-6制得的液体灌封组合物在25℃存放时，粘度升高10％需要的时间大于8小时。

[0065] 实施例1-6制得的液体灌封组合物固化前的凝胶化时间为9-12min。

[0066] 实施例1-6制得的液体灌封组合物固化后的弯曲强度为130-146MPa。

[0067] 实施例1-6制得的液体灌封组合物固化后的吸水率为0.4-0.6％。