[发明专利]一种环氧基苯基硅树脂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及有机硅树脂领域，具体涉及一种环氧基苯基硅树脂及其制备方法与应用。

背景技术

有机硅树脂的特殊组成和分子结构使其兼具有机物和无机物的特性，具有其它聚合物所不能比拟的优越性能。它具有优越的耐高温、防潮性、电气绝缘等性能，是LED封装材料的理想选择。但有机硅分子链的柔顺性和低极性导致分子相互作用较小，其固化物机械性能较差，对基材的粘结力也较低。近年来，有机硅改性环氧树脂成为LED封装材料研究的重点。将环氧基团引入到硅树脂中，使得硅树脂起到补强作用的同时，还可以提高与基材的粘结作用力。将苯基引入到硅树脂中，可以提高材料的折射率、耐热性，也可以提高硅树脂和环氧树脂的相容性。

硅树脂的合成一般采用酸性或碱性催化剂来提高烷氧基的水解缩合的速率，然而对于含环氧基硅树脂的合成，环氧基容易在酸性或碱性条件下开环破坏，导致环氧基单体的利用效率降低，产物环氧值低。

功率型LED封装材料要求Na⁺、Cl^-等无机离子的含量须低于2ppm，硅树脂合成完成后采用中和的方法引入了无机离子，对绝缘性能造成不利影响，因此需要对硅树脂产物反复进行水洗。但是，环氧基的引入使硅树脂的表面能上升，与水分子的差距缩小，因此在水洗过程中硅树脂和去离子水的分离变得缓慢。

US5516858公开了一种含环氧基硅树脂的制备方法，采用氢氧化钾或氢氧化铯为催化剂，通过氯硅烷水解缩聚解制得硅树脂甲苯溶液，硅树脂与环氧烃基硅氧烷进行缩聚反应制备含环氧基的硅树脂。该方法制备过程产生大量HCl有害气体，污染环境。

US5280098公开了一种含环氧基硅树脂的制备方法，采用有机烷氧基硅烷与2-(3,4-环氧环己基)乙基三烷氧基硅烷在钛酸丁酯催化下进行共水解法制备含环氧基的硅树脂。该方法存在产物透明度不高、环氧值较低等问题。

CN101475689A公开了一种制备甲基苯基乙烯基硅树脂的方法，通过烷氧基硅烷单体在酸性阳离子交换树脂作用下，进行共水解缩合反应，制备一种高折光率、澄清透明的甲基苯基乙烯基硅树脂。由于离子交换树脂为非均相催化，依靠树脂内部微孔磺酸基作为催化活性中心，产物容易造成堵孔，影响使用效率。另外该磺酸基容易脱落进入硅树脂中成为杂质，难以去除。

发明内容

本发明的目的在于为了解决上述问题，提供一种高环氧值、不含无机离子、澄清透明的环氧基苯基硅树脂及其制备方法与应用。

本发明是通过下述技术方案得以实现。

一种环氧基苯基硅树脂，该环氧基苯基硅树脂的结构通式如下所示：

[R1PhSiO]_a[R1MeSiO]_b[R1SiO_1.5]_c[R2SiO_1.5]_d[R3Me₂SiO_0.5]_e[R4]_f，

其中，R1为甲基和苯基中的一种或两种的组合，R2为γ-缩水甘油醚氧丙基和2-(3,4-环氧环己基)乙基中的一种或两种的组合，R3为甲基、苯基和γ-缩水甘油醚氧丙基中的一种或几种的组合，R4为缩水甘油醚基；0.1≤a≤0.4，0.1≤b≤0.4，0≤c≤0.2，0.2≤d≤0.6，0.1≤e≤0.2，0.01≤f≤0.1，且a+b+c+d+e+f＝1。

制备以上所述的一种环氧基苯基硅树脂的方法，包括以下步骤：

(1)向反应容器中加入环氧基烷氧基硅烷单体、苯基烷氧基硅烷单体、甲基烷氧基硅烷单体、封端剂、溶剂以及水，在60～80℃下冷凝回流2～7h；

(2)将反应温度调节至70～85℃，继续搅拌，撤去回流装置，装上分水装置，控制分水时间为3～15h，直至粘稠液体中不再存在液泡时撤去分水装置，装上回流装置；

(3)向反应容器中加入环氧丙醇和钛酸正丁酯的混合物，继续反应2～10h；

(4)将步骤(3)所得树脂液体旋蒸除去低沸物，至无气泡产生时停止，即得到环氧基苯基硅树脂。