苯基有机硅产品作为有机硅产品中特殊的一类产品,具有比甲基有机硅产品更加优异的性能,极佳的耐高低温性能、耐辐射性能、耐老化性能,使其在高端领域和极端场合获得广泛应用。苯基有机硅产品的合成工艺和应用配方与甲基有机硅产品有很大的区别,不可生搬硬套,必须形成自己的合成与应用体系,建立各种模型,为产品的设计提供便利。苯基有机硅产品品种繁多,应用千变万化,不同的行业对产品应用的要求和标准也不尽相同,为更好地满足市场和客户的需求,细分应用市场,成为有机硅科研工作者研究的关键和热点,也是亟待解决的问题。本论文致力于研究苯基有机硅产品的合成及应用性能研究,重点工作围绕着苯基含量、分子结构对苯基聚硅氧烷折射率影响的模型建立、高性能透明苯基硅胶的制备、低透气性透明苯基封装硅胶的制备等方面展开,具体工作如下:(1)苯基聚硅氧烷分子结构设计与合成研究。以二苯基二甲氧基硅烷为原料,制备高纯度八苯基环四硅氧烷,采用丙酮为溶剂,二苯基二甲氧基硅烷在其中完全溶解,而八苯基环四硅氧烷微溶,生成的八苯基环四硅氧烷迅速结晶析出。产品收率高,八苯基环四硅氧烷含量达到99.7%。将含有多氯联苯的八苯基环四硅氧烷溶于甲苯中,用硅藻土吸附、过滤,滤液中加入正庚烷,采用重结晶的方法使八苯基环四硅氧烷从混合溶剂中结晶析出,然后将结晶析出的八苯基环四硅氧烷离心、旋转干燥,得到纯化后的八苯基环四硅氧烷,不含多氯联苯等杂质。采用甲基硅油和八苯基环四硅氧烷开环聚合,环体开环率高,基团分布均匀,易于得到透明的产物,获得的苯基硅油的苯基含量的实验值和设计值接近,重复性良好。(2)苯基含量及分子结构和有机硅聚合物折射率的关系和T型结构苯基聚硅氧烷的制备工艺研究。通过合成不同苯基含量及分子结构的苯基硅油,考察不同的苯基含量和基团分布对苯基硅油折射率的影响,并通过基团贡献法建立函数模型对其折射率进行预测。建立苯基含量与折射率的函数关系模型,苯基聚合物折射率的基团贡献预测值与实验值的一致性良好。对于有机硅聚合物,在基团摩尔含量不变的情况下,结构单元的重复的数量和基团分布的差异不会引起折射率变化。依据折射率与苯基含量的线性关系模型设计T型结构苯基聚硅氧烷,并对合成工艺条件进行研究,确定最佳合成工艺。(3)高折射率苯基硅树脂及LED封装硅胶的制备和性能研究。通过合成不同结构的高折射率苯基含氢聚硅氧烷,并配制成LED封装硅胶,进行力学、光学性能及灯珠封装测试。考察不同结构苯基含氢聚硅氧烷对封装硅胶硬度、伸长率、拉伸强度、抗黄变等因素的影响。结果表明:树脂型苯基含氢聚硅氧烷的分子量较小,固化后硅胶的硬度高,拉伸强度大,交联密度大,降低了透气性。硅油型苯基含氢聚硅氧烷分子量较大,固化后硅胶的硬度较小,体积膨胀系数较小,冷热冲击循环次数多。采用树脂-硅油型苯基含氢聚硅氧烷作为封装硅胶的交联剂,综合了树脂型和硅油型的优点,降低了硅胶硬度增加、胶体黄变、气体渗透硫化、体积膨胀系数高的程度。配制的苯基封装硅胶具有较好的粘接强度、剪切强度、耐热老化、耐温耐湿等性能。(4)抗硫化高折射率LED封装硅胶的制备及性能研究。通过1)引入高交联结构的硅树脂;2)分子结构中引入三氟丙基;3)表面涂覆低透气性涂层,来降低苯基封装硅橡胶的透气性。以固体MT型苯基硅树脂为基础胶,四甲基二氢基二苯基三硅氧烷为交联剂,乙烯基封端苯基硅油为扩链剂制备网状交联的苯基硅胶,具有优异的抗硫化性能、耐冷热冲击性能和耐热性能。在分子结构中引入三氟丙基,增大电子密度,降低分子链自由旋转能力,提高抗硫化性能,硫化后光通量维持率为93.12%。采用表面涂覆有机聚硅氮烷涂层,固化后以提高硅胶的抗硫化性能,硫化后光通量维持率在99.9%以上。(5)白炭黑补强光学透明苯基硅橡胶的制备及性能研究。通过合成折射率与白炭黑相匹配的苯基乙烯基硅油和苯基含氢硅油,以白炭黑补强,固化后获得光学透明的苯基硅橡胶,并对苯基硅橡胶的光学性能、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、耐热性、抗硫化性能、耐冷热冲击性能等进行了测试,结果表明:1)固化后的苯基硅橡胶,具有良好的耐热性、拉伸强度、断裂伸长率和抗撕强度;2)抗硫化能力低于含树脂结构的苯基封装胶,抵抗气体渗透的能力差,抗硫化能力弱;3)具有优异的耐冷热冲击性能;4)经过300℃8h高温烘烤,瞬间低温冲击,苯基硅胶完好无开裂,具有良好的韧性、耐热性。(6)低透气性耐热耐溶剂含氟苯基硅橡胶的制备及性能研究。通过合成折射率与白炭黑相匹配的含氟苯基乙烯基硅油和含氟苯基含氢硅油,以白炭黑补强,固化后获得光学透明的耐热耐溶剂含氟苯基硅橡胶,然后以四甲基己二胺为催化剂,使喷涂在含氟苯基硅橡胶表面的有机聚硅氮烷(OPSZ)实现低温固化及硅质转变,获得具有低气体渗透性的致密涂层,并对涂层的光学性能、透氧量、抗硫化性能进行测试和表征,结果表明:OPSZ涂层表面连续、均匀、致密,无裂纹和空隙。涂层断面致密均匀,无缝隙和裂纹,当涂层厚度低于32~35μm时,涂层与硅橡胶间的黏接力良好。固化后的OPSZ涂层显示出优秀的透明度、透光性能和气体屏蔽性能。当涂层厚度达到12μm以后,透氧量保持不变,涂覆涂层后的封装灯珠均显示良好的抗硫化能力,硫化后光通量维持率在99.9%以上。提高固化温度和相对湿度,可以有效地缩短硅质转化的时间。