导热透明有机硅灌封胶的制备与性能研究

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1、工程硕士学位论文导热透明有机硅灌封胶的制备与性能研究作者姓名黄志彬工程领域材料工程校内指导教师陈中华教授校外指导教师陈海洪工程师所在学院材料科学与工程论文提交日期2013年12月PreparationandPropertiesofThermalConductiveandTransparentSiliconEncapsulantADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HuangZhibinSupervisor：Prof.ChenZhonghuaEn

2、gineerChenHaihongSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China摘要有机硅材料具有优良的柔韧性、耐热老化和耐紫外老化性能，正在逐渐取代环氧树脂，成为新一代的LED封装材料。基于GaN基功率型白光LED的快速发展，对LED灌封胶的性能提出了更严苛的要求，LED灌封胶需要具有一定的力学性能、粘接性能和导热性能。目前导热绝缘有机硅灌封胶常常使用填充导热填料的方法，利用传统导热填料填充聚合物将大大影响封装材料的透明度，因此本课题研究的重点和难点是使有机硅

3、灌封胶同时具备优良的热导率和透光率。本课题正是针对目前功率型LED的发展需求，通过对乙烯基硅油和含氢硅油的结构特性、与补强填料体系相容性、增粘剂的种类等进行研究，制备了具备良好力学性能、光学性能和粘接性能的有机硅灌封胶，研究了VMQ硅树脂、纳米二氧化硅、增粘剂等对灌封胶性能的影响。在此基础上，添加导热填料纳米氧化铝和纳米氧化锌，制备了具备高强度、高热导率和高透光率的有机硅灌封胶，并研究了纳米粒子、偶联剂改性等对灌封胶性能的影响。主要研究内容和成果包括：第一，粘度19mPa·s与3000mPa·s的端乙烯基硅油

4、以质量比8:100复配作为基础聚合物，添加活性氢质量分数为0.8%的含氢硅油，使摩尔比n(Si-H)/n(Si-Vi)为1.2，VMQ硅树脂的用量为30phr，以及KH-570改性纳米二氧化硅的用量为1phr，制得具备最优综合性能的LED有机硅灌封胶。第二，利用加成反应将1-烯丙氧基-2,3-环氧丙烷、1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷合成了不同种类的增粘剂DA、DAVE和DAVM，其中添加增粘剂DAVM的灌封胶具备最佳的粘接性能和光学性能。第三，通过添加经表面硅烷化的导

5、热填料纳米氧化铝和纳米氧化锌，制备了导热透明有机硅灌封胶。随着改性纳米粒子含量的增加，灌封胶的热导率和折射率逐渐上升，透光率、热膨胀系数和体积电阻率均逐渐降低，耐热性明显提高。综合热导率和透光率两项性能要求，当KH-151改性纳米氧化铝填充量为0.75phr时，LED有机硅灌封胶具有最佳综合性能。关键词：有机硅；灌封胶；导热；透明；粘接IAbstractSiliconematerialhasexcellentflexibility,heatandultravioletagingresistance,which

6、graduallyreplacesepoxyresinandisanewgenerationofLEDpackagingmaterial.BasedontherapiddevelopmentofGaN-basedandpower-typewhiteLED,morestrictrequirementsontheperformanceofLEDencapsulantaresuggested.SoLEDencapsulantneedstohavefavorablemechanicalproperties,adhes

7、ivepropertiesandthermalconductiveproperties.Currentlythermalconductiveinsulationsiliconeencapsulantisoftenpreparedbyfillingthermalconductivefiller,whichwillgreatlyaffectthetransparencyofencapsulant.Therefore,emphasisanddifficultyofthistopicisthatsiliconeenc

8、apsulantmusthaveexcellentthermalconductivityandtransparency.Thistopicisaimingatthedevelopmentofpower-typeLEDandstudysstructuralcharacteristicsofvinylsiliconeoilandhydrogen-containingsiliconeoil,compati