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3.4.1. 含三官能团链节苯基乙烯基树脂(VMT)的苯基含量及折光率 27
3.4.2. 含三、四官能团链节的苯基乙烯基树脂(VMTQ)的苯基含量及折光率 29
3.5.1. 含二、三官能团链节含氢树脂(HMDT树脂)的苯基含量及折光率 30
3.5.2. 含三、四官能团链节含氢树脂(HMTQ树脂)的苯基含量及折光率 31
5.2 含三官能团链节的苯基含氢硅树脂(HMT树脂)的制备 52
苯基硅树脂的制备工艺研究
提高LED封装硅胶折射率的最简单有效的方法是在分子中引入苯基。在硅树脂分子中引入的苯基的方法主要是采用含苯基的氯硅烷单体如甲基苯基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷、苯基二甲基氯硅烷或其相应的烷氧基硅烷单体,在酸性催化剂的催化下水解缩聚。如将三官能团的苯基三甲氧基硅烷与四官能团的正硅酸乙酯共水解,可以制备含苯基的MTQ硅树脂[9]。
也可以将二官能团的苯基单体与四官能团的正硅酸乙酯共水解缩聚,在硅树脂分子中引入线性的苯基硅氧链节,提高苯基硅树脂的韧性[53]。
本章以正硅酸乙酯、苯基三甲氧基硅烷、1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷和六甲基二硅氧烷为主要原料,以强酸性阳离子树脂为催化剂,采用水解缩聚法制备了含乙烯基的苯基硅树脂,并对水解和缩聚两步的工艺进行了系统的研究。
1.1 主要原料及仪器
主要原料均为市售工业级产品,直接使用,原料名称及代号如表 21。催化剂为D001大孔强酸型阳离子交换树脂,江苏苏青水处理工程集团有限公司。
阿贝折光仪,上海仪电物理光学仪器有限公司,在25℃测定;DJ-5S型旋转粘度计,广州标格达实验室仪器用品有限公司;Spectrum 100型红外光谱仪,美国PerkinElmer公司,采用KBr压片涂膜法测试,扫描范围4500-400cm-1。
表 21 主要原料名称及代号
原料名称 |
代号 |
原料名称 |
代号 |
正硅酸乙酯 |
TEOS |
1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(乙烯基双封头) |
TMDV |
二苯基二甲氧基硅烷 |
DPDM |
1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(含氢双封头) |
TMDH |
甲基苯基二甲氧基硅烷 |
MPDS |
六甲基二硅氧烷 |
MM |
苯基三甲氧基硅烷 |
TMPS |
四甲基环四硅氧烷 |
D4H |
1.2 烷氧基硅烷的水解工艺研究
固定单体的用量,改变催化剂用量、反应温度、反应时间、乙醇的用量等因素,采用单因素实验对反应工艺进行优化,其因素水平表如表 22。
表 22烷氧基硅烷水解工艺研究因素水平表
因素 水平 |
催化剂用量(%) |
温度(℃) |
时间(min) |
溶剂乙醇的用量(%) |
1 |
1.5 |
25 |
60 |
0 |
2 |
3 |
40 |
120 |
5 |
3 |
4.5 |
65 |
180 |
20 |
4 |
6 |
78 |
240 |
50 |
注:原料配比为:正硅酸乙酯:14.8g,苯基三甲氧基硅烷:58.1g,乙烯基双封头:10.7g,六甲基二硅氧烷:16.4g,水:21g。工艺:将单体和催化剂加入到三口烧瓶中,恒温到40℃,然后滴加水、醇溶液,30min滴加完,回流反应2h,然后在150℃抽真空脱溶剂30min。
1.2.1. 催化剂用量的影响
催化剂的用量对反应的速度有很大的影响。改变催化剂的用量,在同等条件下,水解产物的折光率和粘度变化情况如表 23。从表中可以看出,催化剂的用量从1.5%增大到3%,水解产物的粘度从634mPa.s增大到826mPa.s,收率也有所提高,但当继续增加催化剂的用量时,水解产物的粘度和收率反而降低了。这有可能是烷氧基硅烷的水解以及Si-OH的缩聚过程都是可逆反应(图式 21),催化剂用量的增加在增加正反应的同时,也可以提高副反应的速率,导致水解和缩聚不完全。所以,催化剂的用量在3%较为合适。
图式 21 烷氧基硅烷的可逆水解与缩聚反应
表 23 催化剂用量对反应的影响
催化剂用量(%)a |
收率(%) |
折射率 |
粘度(mPa.s) |
1.5 |
47.5% |
1.4919 |
634 |
3 |
59.8% |
1.4912 |
826 |
4.5 |
53.5% |
1.4877 |
291 |
6 |
58.4% |
1.4881 |
277 |
注:a 催化剂的质量占所有单体质量的百分比。
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