[发明专利]一种高折射率LED封装胶材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高折射率LED封装胶材料的制备方法，本发明采用的相转移方法可用于在两液相间转移纳米粒子。通过使用相转移技术，分散在水相中的纳米粒子可以转移到有机相中，原因是包覆磷酸类改性剂的纳米氧化锆颗粒在极性小的溶剂中溶解性更大，因此很容易从水中转移到有机相中。相较于其他方法，相转移法所需环境要求较低，操作较简单，成本较低，非常适合大量制备具有高分散性的纳米氧化锆颗粒及高折射率复合封装胶材料。该方法既能制备出分散性好、颗粒小而均匀的纳米氧化锆颗粒，又能使氧化锆富集在溶剂中形成高固含量的纳米氧化锆分散体。且反应条件易于控制，具备大规模工业化生产条件。

技术领域

本发明涉及胶粘剂技术领域，特别是涉及一种高折射率、高透明度和高粘结性LED封装胶材料的制备方法。

背景技术

二氧化锆又称锆酸酐或氧化锆，为难以在水中溶解，但能在热浓硫酸和氢氟酸中溶解的固体。二氧化锆熔点约2700℃，沸点约4300℃，闪点约5000℃。相比起同族氧化物，二氧化锆性质稳定，且无光催化性，由于纳米材料具有的体积效应、表面效应、量子尺寸、量子隧道、介电限域等五大效应而被广泛进行研究与应用，其中纳米二氧化锆颗粒可应用于制造生物材料、陶瓷材料等，也可用于在某些化学反应中的合成催化剂或助催化剂。纳米二氧化锆颗粒尤其可用于光电领域，如将二氧化锆纳米颗粒添加于LED发光器件封装胶中可以提高封装胶的折射率，以提高器件的出光率,达到节能减排的作用。但是值得注意的是，如果不进行一些特殊的表面粒子修饰技术，纳米氧化锆粒子容易在有机基材中发生团聚，团聚现象造成局部颗粒过大，分散不均匀，从而造成复合基材的透过率大大下降，反而降低了LED器件的出光性能。因此该技术领域的关键在于先制备能在有机溶剂体系分散性能优异的，能够长时间稳定的透明二氧化锆分散体。之后该分散体又能以简单的溶剂共混法与LED封装胶材混合，并能在去除溶剂后纳米氧化锆颗粒均匀的分散于有机基材中，并保持高透明和高折射率等特性。

已有专利中所描述了一些方法制备粒径较小的纳米氧化锆水相分散体，如专利CN106277049B中加热处理碱性锆盐溶液，所得溶液经透析除去杂质后进行水热反应得到产物；专利CN201810836953.X中采用在强碱性锆盐溶液中加入双氧水反应的方法，之后用酸液和水分别洗涤沉淀得到产物，但是LED封装材料一般为环氧树脂类与有机硅胶类，这两类有机聚合物并不能与亲水性的纳米氧化锆形成均匀分散的透明纳米复合胶材。因此需要一种在制备小直径纳米氧化锆颗粒的同时实现其在有机溶剂中的良好分散的方法。本方法结合了水相分散体制备技术与有机酸表面修饰技术，通过相转移法制备出高度分散、粒径小、均匀且团聚程度小的透明纳米二氧化锆颗粒有机相分散体。此种分散体中添加封装胶材料后去除溶剂，即可得到均匀掺杂纳米氧化锆的封装胶，其折射率相比不添加纳米氧化锆的封装胶材料有明显的提升。

制备透明纳米氧化锆颗粒有机相分散体时，可以通过使用末端有键官能团的表面改性剂将氧化锆纳米颗粒的化学键与改性剂结合，从而增加其在分散质中的分散性，因此选择一种合适的改性剂是极为关键的一步。之前的研究中已经有选择性的使用一些改性剂对纳米氧化锆进行表面改性。专利CN102448888A采用芳基磺酰氧基改性剂对纳米氧化锆颗粒进行改性，此方法原料易得工艺较简单，但存在一个缺陷为芳基磺酰氧基有机物一般过于稳定难以去除，可能使得产物中杂质过多；专利CN102031026A通过氨基硅烷对纳米氧化锆进行改性，能够获得分散性较好的氧化锆分散体，但由于其分散剂种类单一，制备工艺复杂，且反应条件要求较高，因此难以实现工业大量制备。

本发明选择了以磷酸为代表的一类有机酸进行对氧化锆纳米颗粒的表面改性，这类有机酸作为一种新的有待开发的改性剂，具有相较于其他改性剂更优越的性质。以磷酸改性剂为例，其修饰方法是在氧化锆表面形成Zr-O-P键，由于磷酸中的磷酸根热稳定性较高，有效的阻碍了氧化锆颗粒间的接触，以至在相转移反应中抑制了氧化锆纳米颗粒的长大和团聚，从而增加了纳米颗粒的分散度。