[发明专利]含氧杂环丁烷的化合物及其组合物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年9月28日提交的美国临时专利申请号61/540,097的优先权，通过引用将其内容并入本文。

技术领域

本发明涉及含氧杂环丁烷的化合物，以及含氧杂环丁烷的化合物与羧酸、潜在的羧酸、和/或具有羧酸和潜在的羧酸官能团的化合物的组合物。含氧杂环丁烷的化合物及其组合物可用作粘合剂、密封剂和封装剂(encapsulants)，特别是用于LED器件的部件和LED器件的组件中。

背景技术

发光二极管(“LED”)，特别是具有高功率或高亮度的那些，代替作为用于零售用途、建筑照明、汽车用途和街道照明的白炽灯和荧光灯，在照明和光能产生应用中日益增长。

在LED制造中使用的封装剂材料提供对硫化合物、氮氧化物、水分和氧的阻隔保护。在这些中，防硫化合物的保护是特别重要的，因为用作汽车上的头灯或尾灯的LED暴露于来自轮胎和环境中的其它来源的硫化合物。硫化合物例如硫化氢气体可透过LED封装剂，并与LED封装件中的任何镀银的引线框架表面反应，由此将镀覆的银变成硫化银。这导致镀覆银的表面黑化，这可引起LED器件的光输出的显著减少。

封装剂材料也有助于光提取(light extraction)。大多数LED半导体材料的折射率(n)相当高(例如，对于GaN LED n≈2.5并且对于AlGaInP LED n≈3.0)；这意味着，显著量的光在材料/空气界面(对于空气n＝1)将被反射回到半导体材料中，导致LED效率的明显损失。商用LED封装剂通常具有介于半导体材料和空气之间的1.41-1.57的折射率，并因此允许从半导体材料提取出更多的光并进入空气中。高折射率、不变黄的封装剂材料(n＞1.6)对于有效的光提取会是有利的。

将耐热聚合物和/或聚合物复合材料用作封装剂材料，并且已知其在热老化条件下保持机械性质(模量、延伸率、韧性、粘合强度)。这些对于LED应用是重要的，但在连续使用下没有良好的光学透明度，该聚合物仍然不合适。

传统上，环氧树脂已用作用于这种应用的封装剂材料，因为它们具有低透湿性、高折射率、高硬度和低的热膨胀。然而，在暴露于光子通量和约100℃的温度后环氧树脂变黄。由于高耗电量，LED可达到高达150℃的操作温度；因此，当使用环氧树脂时，显著影响了来自LED的光输出。

已知基于硅树脂的材料承受高温和光子轰击而不发展黄色着色。然而，硅树脂通常显示差的湿气阻隔性、粘合性和机械性质。在热老化下聚甲基丙烯酸酯和聚碳酸酯也具有合理的光学稳定性，但本质上为热塑性的，当高于这些材料的玻璃化转变温度使用它们时，它们倾向于蠕变，损害了它们在这样的应用中的有用性。

氧杂环丁烷也是已知的，但是它们没有用于密封或包封LED。已知使用阳离子或阴离子催化剂的氧杂环丁烷的开环聚合导致聚醚结构，其具有差的稳定性、氧化和变黄(ZW Wicks等人，Organic Coatings：Science and Technology，第3版，John Wiley&Sons，Inc.，99(2007)。聚酯通常具有比聚醚更好的热稳定性和光稳定性，并且可通过氧杂环丁烷与酸酐的共聚合来获得。然而，氧杂环丁烷与酸酐的共聚合受所使用的催化剂影响。在许多情况下，该反应得到聚酯-聚醚共聚物，由于存在具有易于氧化的氢(例如-CH₂-O-CH₂-上的那些)的醚键，这是不理想的。只有当使用某些鎓盐作为催化剂时，获得纯聚酯。鎓催化剂引起变黄；它们还包含卤素阴离子，这导致潜在的腐蚀，在清晰度、装饰性和/或透过率是所需的性质时使得它们为不理想的。

提供具有改进的密封剂和封装剂性质、同时保持在高温应用中例如用于LED和光伏器件的优异光学特性的可固化组合物将是有利的，其平衡了优化的机械性质，保留了热老化后的光学透明度。

发明内容