LED燈絲線光源用高觸變硅膠的研究與開發(fā)

譚曉華　韓穎　馮亞凱

摘 要 采用二氧化硅改性的甲基乙烯基硅油、甲基乙烯基MQ樹脂、交聯(lián)劑、催化劑、抑制劑和粘結(jié)促進劑，制備了用于LED燈絲線光源封裝的雙組份加成型高觸變硅膠。通過測試發(fā)現(xiàn)所開發(fā)的高觸變硅膠具有較好的成型性，較高的透光率，優(yōu)異的拉伸性能以及對玻璃基板的粘接性，特別是具有操作性和可靠性高的特點。

關(guān)鍵詞 硅膠；二氧化硅；線光源；雙組份；高觸變性

中圖分類號：TM92 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）23-0023-01

本文利用二氧化硅改性的甲基乙烯基硅油研究開發(fā)了一種成型性優(yōu)良的高觸變型LED燈絲封裝硅膠，測試結(jié)果表明該硅膠有較好的成型性、較高的透光率、對玻璃基板的粘接性，此外還具有操作性和可靠性高的特點。

1 實驗部分

1）實驗原料。

二氧化硅改性的甲基乙烯基硅油，自制；甲基乙烯基MQ硅樹脂，工業(yè)級；乙烯基硅油，工業(yè)級；交聯(lián)劑，工業(yè)級；鉑金催化劑，工業(yè)級；抑制劑，工業(yè)級；粘結(jié)促進劑，自制。

2）實驗設(shè)備。

LX-A邵氏硬度計，樂清市艾德堡儀器有限公司；可見光分光光度計，天津冠澤科技有限公司；拉力試驗機，蘇州力高檢測設(shè)備有限公司；武藏SHOTMINISL點膠機，深圳市羚電高科技有限公司；202無泡攪拌機，深圳宜極邦機電設(shè)備有限公司；旋轉(zhuǎn)粘度計，上海尼潤智能科技有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；直流穩(wěn)壓電源，深圳市寶安區(qū)新安聯(lián)合兄弟電子儀器商行。

3）制備方法。

①稱取一定量的二氧化硅改性的甲基乙烯基硅油，乙烯基硅油，甲基乙烯基MQ硅樹脂以及催化劑于燒杯中，攪拌均勻，作為A組分。

②稱取一定量的交聯(lián)劑，抑制劑，粘結(jié)促進劑于另一個燒杯中，攪拌均勻，作為B組分。

③將A、B組分按照特定的比例混合均勻，即得到成型性優(yōu)良的高觸變型LED燈絲封裝膠。

4）性能測試。

①粘度：用旋轉(zhuǎn)粘度計進行測定（測定溫度為25℃）。

②拉伸性能：按照GB/T528-1998標(biāo)準，用拉力試驗機進行測定。

③硬度：按照GB/T531-1999標(biāo)準，采用LX-A硬度計進行測定。

④透光率：用可見光分光光度計進行測定。

⑤粘接性能：在10 mm厚的PTFE板上鉆直徑為8 mm的圓柱孔，然后固定在玻璃載玻片上，將膠點在圓孔中后固化（為使膠充分固化，固化條件為80℃/1h+150℃/8h）。降至室溫后，用推拉力計推模具與膠的整體，記錄推力值，然后用公式換算成剪切破壞強度。

⑥操作時間（work-life）測試：每隔一小時用旋轉(zhuǎn)粘度計測試硅膠的粘度（25℃），當(dāng)粘度增大初始粘度的25%時所用的時間即為硅膠的操作時間。

2 結(jié)果與討論

1）二氧化硅改性的甲基乙烯基硅油的含量對透光率、操作性及成型性的影響。

為了實現(xiàn)成型性好的目的，封裝硅膠需具有較高的觸變性，加入SiO2可使硅膠具有較高的觸變性，但嚴重影響透光率。為此，本文研制出了一種二氧化硅改性的甲基乙烯基硅油，可以實現(xiàn)高觸變性和高透明性兼顧的目的。研究不同添加量對硅膠性能影響，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)操作性、成型性以及透光率依賴于二氧化硅改性的甲基乙烯基硅油的添加量，如下：SiO2-Vi含量20 wt%，透光率92%，操作性很好，成型性很差；SiO2-Vi含量30 wt%，透光率87%，操作性較好，成型性很差；SiO2-Vi含量40 wt%，透光率80%，操作性較差，成型性很好；SiO2-Vi含量50 wt%，透光率75%，操作性較差，成型性很好。

2）乙烯基MQ硅樹脂對硅膠的硬度及拉伸性能的影響。

乙烯基MQ硅樹脂的種類及用量對硅膠的硬度和拉伸性能具有很大的影響。本文通過選用不同乙烯基含量和M/Q比的乙烯基MQ硅樹脂，分別制備出了三種具有不同硬度及拉伸性能的燈絲膠，拉伸數(shù)據(jù)結(jié)果如下：燈絲膠1，乙烯基含量8%，MQ比例0.8%，硬度50，拉伸強度1.4MPa，斷裂伸長率150%；燈絲膠2，乙烯基含量5%，MQ比例0.6%，硬度40，拉伸強度3.7MPa，斷裂伸長率550%；燈絲膠3，乙烯基含量1.5%，MQ比例0.8%，硬度30，拉伸強度4.9MPa，斷裂伸長率1100%。

3）粘結(jié)促進劑對粘接性能的影響。

不同于普通LED封裝的PPA以及金屬基板，本文開發(fā)的LED燈絲膠需要粘接的基材是玻璃，所以自制用于粘接玻璃的粘結(jié)促進劑，其對玻璃的粘接強度遠高于市售粘結(jié)促進劑，經(jīng)過粘接測試得到，本文開發(fā)的LED燈絲膠對玻璃的粘接強度大于9kg/cm2。

4）催化劑和抑制劑對操作時間的影響。

合理選擇催化劑和抑制劑的種類及用量，不僅可以使膠在設(shè)定的固化條件下完全固化，而且賦予硅膠較長操作時間，以利于硅膠儲存和使用，本文研發(fā)的LED燈絲膠操作長達10個小時。硅膠的粘度隨時間的變化而變化，10小時內(nèi)，粘度變化僅僅23%。

5）可靠性測試結(jié)果。

將研發(fā)的三種LED燈絲膠用點膠機點在含有芯片和金線的燈絲上，然后固化，得到燈絲半成品，用直流穩(wěn)壓電源分別通以10mA，15mA，18mA的電流，連續(xù)點亮，經(jīng)過測試，點亮?xí)r間超過5000h，沒有發(fā)現(xiàn)明顯光衰現(xiàn)象。

3 結(jié)論

1）研究開發(fā)了三種LED燈絲硅膠的配方組成以及制備

工藝。

2）LED燈絲膠具有較高的透光率，良好的操作性和成型性。

3）通過選擇不同的乙烯基MQ硅樹脂，制備出硬度和拉伸性能各異的三種燈絲膠，而且分別可以長時間耐受10，15，18mA的電流。

4）開發(fā)的燈絲硅膠具有較長的操作時間，可以保證生產(chǎn)線使用要求。

參考文獻

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作者簡介

譚曉華（1972-），男，遼寧人，副高工，天津大學(xué)高分子化工學(xué)士，技術(shù)經(jīng)濟研究生，就職于天津德高化成新材料股份有限公司。endprint