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苯基硅树脂工艺设计毕业设计论文
文章来源:www.biyezuopin.cc   发布者:学生毕业作品网站  

目 录

第1章 绪论 1

1.1 有机硅材料在LED中的应用 1

1. 导电银胶 2

2. 贴片封装硅胶 2

3. 大功率LED硅胶 3

4. 灯条披覆胶 3

5. LED显示屏灌封胶 4

6. 导热硅脂及导热灌封材料 4

1.2 硅树脂的制备及应用 4

1.2.1. 硅树脂的分类 5

1.2.2. 硅树脂的制备及应用 6

1.2.3. LED芯片封装硅树脂 6

第2章 苯基硅树脂的制备工艺研究 9

2.1 主要原料及仪器 9

2.2 烷氧基硅烷的水解工艺研究 10

2.2.1. 催化剂用量的影响 11

2.2.2. 反应温度的影响 11

2.2.3. 反应时间的影响 12

2.2.4. 乙醇浓度的影响 12

2.3 硅树脂的平衡缩聚工艺研究 13

2.3.1. 温度的影响 13

2.3.2. 溶剂用量的影响 15

2.3.3. 时间的影响 16

2.3.4. KOH浓度的影响 18

2.4 本章小结 19

第3章 苯基含量的测定及其与折光率的关系研究 21

3.1 主要原料及仪器 21

3.2 硅树脂的制备 21

3.2.1. 苯基乙烯基硅树脂的制备 21

3.2.2. 苯基含氢硅树脂的制备 23

3.3 标准曲线的绘制 26

3.4 苯基乙烯基硅树脂中的苯基含量与折光率的关系 27

3.4.1. 含三官能团链节苯基乙烯基树脂(VMT)的苯基含量及折光率 27

3.4.2. 含三、四官能团链节的苯基乙烯基树脂(VMTQ)的苯基含量及折光率 29

3.5 苯基含氢硅树脂中苯基含量与折光率的关系 30

3.5.1. 含二、三官能团链节含氢树脂(HMDT树脂)的苯基含量及折光率 30

3.5.2. 含三、四官能团链节含氢树脂(HMTQ树脂)的苯基含量及折光率 31

3.6 不同结构苯基硅树脂苯基含量与折光率的关系 32

3.7 本章小结 34

第4章 稀释剂的制备及其对机械性能的影响 35

4.1 主要原料及仪器 35

4.2 稀释剂的制备 36

4.3 稀释剂的结构及表征 38

4.4 稀释剂对机械性能的影响 45

4.5 本章小结 47

第5章 交联剂的制备及固化性能 49

5.1 主要原料及仪器 49

5.2 含三官能团链节的苯基含氢硅树脂(HMT树脂)的制备 52

5.3 结构表征 54

5.4 HMT树脂的固化性能 55

5.5 本章小结 57

第6章 乙烯基苯基硅树脂的制备及 性能研究 59

6.1 主要原料及仪器 59

6.2 含三官能团链节的乙烯基苯基硅树脂的制备 59

6.3 结构表征 61

6.4 不同黏度乙烯基硅树脂的固化性能 62

6.5 不同乙烯基含量的硅树脂的固化性能 63

6.6 优化配方后固化树脂性能 64

6.7 本章小结 66

结 论 67

参考文献 68

附 件 72

致 谢 73

苯基硅树脂的制备工艺研究

提高LED封装硅胶折射率的最简单有效的方法是在分子中引入苯基。在硅树脂分子中引入的苯基的方法主要是采用含苯基的氯硅烷单体如甲基苯基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷、苯基二甲基氯硅烷或其相应的烷氧基硅烷单体,在酸性催化剂的催化下水解缩聚。如将三官能团的苯基三甲氧基硅烷与四官能团的正硅酸乙酯共水解,可以制备含苯基的MTQ硅树脂[9]。

也可以将二官能团的苯基单体与四官能团的正硅酸乙酯共水解缩聚,在硅树脂分子中引入线性的苯基硅氧链节,提高苯基硅树脂的韧性[53]。

本章以正硅酸乙酯、苯基三甲氧基硅烷、1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷和六甲基二硅氧烷为主要原料,以强酸性阳离子树脂为催化剂,采用水解缩聚法制备了含乙烯基的苯基硅树脂,并对水解和缩聚两步的工艺进行了系统的研究。

1.1 主要原料及仪器

主要原料均为市售工业级产品,直接使用,原料名称及代号如表 21。催化剂为D001大孔强酸型阳离子交换树脂,江苏苏青水处理工程集团有限公司。

阿贝折光仪,上海仪电物理光学仪器有限公司,在25℃测定;DJ-5S型旋转粘度计,广州标格达实验室仪器用品有限公司;Spectrum 100型红外光谱仪,美国PerkinElmer公司,采用KBr压片涂膜法测试,扫描范围4500-400cm-1。

表 21 主要原料名称及代号

原料名称

代号

原料名称

代号

正硅酸乙酯

TEOS

1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(乙烯基双封头)

TMDV

二苯基二甲氧基硅烷

DPDM

1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(含氢双封头)

TMDH

甲基苯基二甲氧基硅烷

MPDS

六甲基二硅氧烷

MM

苯基三甲氧基硅烷

TMPS

四甲基环四硅氧烷

D4H

1.2 烷氧基硅烷的水解工艺研究

固定单体的用量,改变催化剂用量、反应温度、反应时间、乙醇的用量等因素,采用单因素实验对反应工艺进行优化,其因素水平表如表 22。

表 22烷氧基硅烷水解工艺研究因素水平表

因素

水平

催化剂用量(%)

温度(℃)

时间(min)

溶剂乙醇的用量(%)

1

1.5

25

60

0

2

3

40

120

5

3

4.5

65

180

20

4

6

78

240

50

注:原料配比为:正硅酸乙酯:14.8g,苯基三甲氧基硅烷:58.1g,乙烯基双封头:10.7g,六甲基二硅氧烷:16.4g,水:21g。工艺:将单体和催化剂加入到三口烧瓶中,恒温到40℃,然后滴加水、醇溶液,30min滴加完,回流反应2h,然后在150℃抽真空脱溶剂30min。

1.2.1. 催化剂用量的影响

催化剂的用量对反应的速度有很大的影响。改变催化剂的用量,在同等条件下,水解产物的折光率和粘度变化情况如表 23。从表中可以看出,催化剂的用量从1.5%增大到3%,水解产物的粘度从634mPa.s增大到826mPa.s,收率也有所提高,但当继续增加催化剂的用量时,水解产物的粘度和收率反而降低了。这有可能是烷氧基硅烷的水解以及Si-OH的缩聚过程都是可逆反应(图式 21),催化剂用量的增加在增加正反应的同时,也可以提高副反应的速率,导致水解和缩聚不完全。所以,催化剂的用量在3%较为合适。

图式 21 烷氧基硅烷的可逆水解与缩聚反应

表 23 催化剂用量对反应的影响

催化剂用量(%)a

收率(%)

折射率

粘度(mPa.s)

1.5

47.5%

1.4919

634

3

59.8%

1.4912

826

4.5

53.5%

1.4877

291

6

58.4%

1.4881

277

注:a 催化剂的质量占所有单体质量的百分比。







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