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MQ类型的硅树脂作为LED封装材料的补强填料,它的性质对于复合材料光学特性的影响最为显著。关于MQ及改性MQ树脂的合成方法及其增强复合材料的研究已有文献报道,但硅树脂增强有机硅聚合物光学性能的研究仍十分薄弱,在已公开的文献资料中,MQ树脂折射率仅有1.42-1.46,与功率型LED封装材料基础聚合物的折射率(1.51-1.53)相差较大,以其作为补强填料虽然可以提高复合材料的机械性能,但却会严重损害封装材料的光学性能。
MQ树脂的折射率与树脂结构和组成等因素有关系。前期研究中已发现苯基含量与有机硅聚合物的折射率呈现良好的线性关系,但对于其它官能团、树脂结构及各种官能团相互影响的机制及程度尚不清楚,此外,对于硅树脂增强复合材料折射率的影响机制也有待进一步研究。
为此,本论文对MQ树脂进行改性,设计合成了一系列高折射率苯基改性MQ树脂,对其结构进行表征,性能进行测试。在研究硅树脂光学特性(折射率)调控机制的基础上,制备与有机硅聚合物基体材料折射率相匹配的硅树脂,并讨论各类树脂的热性能,发展了树脂增强有机硅高分子材料体系。论文分为以下四个部分:
(1)综述了有机硅封装补强填料的发展现状,详细分析了树脂类聚硅氧烷的制备方法,并介绍了高折射率含硅聚合物的制备方法及其用途,由此提出本课题的研究目标和研究思路。
(2)通过钠缩合法制备了二甲基苯基乙氧基硅烷,采用真空减压精馏分离得到高纯度二甲基苯基乙氧基硅烷,并对其进行气液相平衡研究。制备的高纯度二甲基苯基乙氧基硅烷可以作为苯基改性MQ树脂的封端剂,为苯基改性MQ树脂的制备提供原料。采用正硅酸乙酯法制备了MQ树脂,并考察了MQ树脂制备过程中反应条件对产物性能的影响,包括催化剂的用量、水解时间、有机溶剂等因素。
(3)用自制的二甲基苯基乙氧基硅烷做封端剂,与其他封端剂一起与正硅酸乙酯合成苯基改性MQ树脂,在此基础上制备了不同结构的树脂衍生物。通过FT-IR和1H-NMR确定产物结构,采用核磁内标法计算各官能团的含量,用TGA测试树脂的热稳定性,还尝试通过硅氢加成反应和Heck偶联反应,以低折射率的活性MQ树脂为底物制备苯基改性的MQ树脂,并对其结构进行了表征。
(4)制备了苯基改性的MTQ树脂。通过核磁内标法分别计算MTQ树脂中M链节、T链节及Q链节的数量以及M/T/Q值,建立MTQ树脂结构的表征方法;通过TGA和TGA-IR研究了MTQ硅树脂的热失重过程。分别采用正硅酸乙酯法和平衡调聚法制备苯基改性MDQ树脂,比较了两种方法制备的改性MDQ树脂的各项性能。采用氯硅烷法制备了苯基改性MDT树脂,用29Si-NMR谱验证树脂的结构.