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《华南理工大学》 2013年
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LED用高折射率光学树脂的制备与性能研究

罗超云  
【摘要】:高折射率光学树脂用于发光二极管(LED)封装时,可以使LED芯片免受应力冲击和水汽侵蚀,能改善光取出效率、减少发热和延长使用寿命。研究表明,分子结构中以硫醇或硫醚基团引入硫原子是提高聚合物折射率最有效的方法之一。然而,现已报道的高折射率光学树脂存在价格高、稳定性差、或难以加工的问题,有必要研究成本适中和综合性能良好的高折射率光学树脂。 采用4,4'-二巯基二苯硫醚和4,4'-二羟基二苯硫醚,通过二步法,分别合成了高折射率的二巯基二苯硫醚环氧预聚物(DGETDBT)和二羟基二苯硫醚环氧预聚物(DGETP)。通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和核磁共振仪的氢谱(1H NMR)表征合成产物的分子结构,用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、热机械分析仪(TMA)、紫外可见光谱仪和阿贝折射仪分析环氧预聚物、环氧混合物及其固化物的光学性能、热性能和热稳定性,并与普通的双酚A环氧预聚物(DGEBA)的相应性能进行对比。分析表明,DGETDBT和DGETP的折射率分别为1.665和1.612,与间苯二甲胺(MXDA)固化反应得到的固化物折射率分别为1.698和1.645,与甲基六氢苯酐(MHHPA)固化反应得到的固化物折射率分别为1.628和1.595,高于DGEBA相应的1.570、1.604和1.568,表明硫原子对提高折射率有很大帮助。DGETDBT、DGETP和DGEBA与MXDA反应的固化物可见光透光率均超过85%,与MHHPA反应的固化物相应值超过88%。DGETDBT/MXDA和DGETDBT/MHHPA固化物透光率为零的区域为200~370nm和200~390nm。透光率为零的区域覆盖紫外线谱带有利于防止LED发出的紫外线泄露,保护人眼免受紫外线伤害。DGETDBT、DGETP和DGEBA固化时表现出同样的放热行为,与MXDA及MHHPA反应得到的固化物T1均超过250℃,明显高于LED的正常使用温度。DGETP价格适中,折射率为1.612,其他性能不低于DGEBA,有望成为LED的高效封装树脂。 硫醇类固化剂折射率高,固化速率快,且能提高固化产物的韧性。脂肪硫醇可通过硫脲法合成,合成过程比苯硫酚的合成过程简单。采用硫脲法合成邻苯二甲硫醇(OBDMT),FTIR和1H NMR表征合成产物的分子结构。OBDMT为无色晶体,折射率为1.628。DGETP/OBDMT固化物的折射率为1.654,透光性超过85%,玻璃化转变温度为28.7℃。DGETP/MHHPA固化物的折射率为1.595,透光性超过88%,玻璃化转变温度为64.9℃。对于同一种环氧树脂,OBDMT固化物比MHHPA固化物具有更高的折射率。 采用点击化学法,季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)分别与季戊四醇四巯基乙酸酯(PETTG)和OBDMT反应,通过热固化和紫外光固化两种工艺,制备PETTA/PETTG固化物和PETTA/OBDMT固化物。PETTA/OBDMT固化物的折射率为1.597,透光率基本超过85%,1%的热失重温度达237.8℃。PETTA/PETTG固化物的透光率最高达93%,1%的热失重温度达324.2℃,可以媲美有机硅封装树脂,其折射率为1.556,高于大部分有机硅封装树脂的1.410~1.530。 原位分析及拟合结果表明,折射率随着固化时间或者固化度呈明显的指数关系。在固化初始阶段,分子数目变化较快,体积收缩较大,因此折射率变化较快;在中后期阶段,分子数目变化不是特别明显,固化体系的体积收缩也较小,折射率增加不明显。这一结果与经典电磁学理论得到的Lorentz-Lorenz关系式相一致,即折射率受摩尔体积和摩尔折射率两者影响。 由FTIR法、Kissinger法和Ozawa法得到的DGETP/三乙烯四胺(TETA)混合物的固化表观活化能分别为52.6kJ·mol~(-1)、56.3kJ·mol~(-1)和59.3kJ·mol~(-1),三个结果相近,可以相互验证。非等温DSC固化动力学研究表明,OBDMT固化DGETP的活化能最低,TETA的次之,MHHPA的最大。OBDMT固化DGETP的反应级数与TETA的相等,而MHHPA的反应级数则不相同,固化曲线上也表明这一点。DGEBA和DGETBBA的固化活化能、固化起点温度和峰值温度均较高,DGETP和DGETDBT的固化活化能、固化起点温度以及固化峰值温度均较低。 针对LED的发热问题,采用乙烯-辛烯共聚物(POE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、三元乙丙橡胶(EPDM)等热塑性弹性体分别与石蜡一起制备定形相变材料。用耐热实验、耐热水实验和温度循环实验测试它们的稳定性,用DSC求取它们的热焓。结果表明,POE、EVA、EPDM等三种热塑性弹性体基定形相变材料的储热及稳定性能明显优于目前报道的HDPE基定形相变材料的相应性能。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TQ324.8

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【引证文献】
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1 刘金龙;LED封装用硅胶材料的制备及性能研究[D];华南理工大学;2014年
【参考文献】
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1 周利寅;贺英;张文飞;谌小斑;;LED封装用环氧树脂/环氧倍半硅氧烷杂化材料的研制[J];工程塑料应用;2009年03期
2 罗金树;李鹏;蔡宏洋;杨小平;;超支化聚酯增韧环氧体系固化动力学[J];玻璃钢/复合材料;2008年05期
3 张竞;黄培;;环氧树脂固化动力学研究进展[J];材料导报;2009年13期
4 李志斌;王跃川;;高折射率光学树脂的结构设计[J];材料导报;2010年13期
5 高长有;含硫高折光指数光学塑料的分子设计[J];材料研究学报;1999年01期
6 周伟;张芳;王小群;;相变温控在电子设备上的应用研究进展[J];电子器件;2007年01期
7 陈云深;陈凯;沈斌君;姜帆;杨睿;张寅平;;交联定形相变储能材料的研制[J];复合材料学报;2006年03期
8 尹辉斌;高学农;丁静;张正国;;快速热响应复合材料的储/放热性能分析[J];工程热物理学报;2011年10期
9 郭清兵;陈江华;谭赟华;李翠金;;环氧树脂固化动力学的非等温DSC研究[J];广东化工;2010年04期
10 陆广,崔占臣,吕长利,赵登峰,杨柏;新型含硫高折光指数光学树脂单体MPSDMA的合成及其共聚树脂的性能研究[J];高等学校化学学报;2001年06期
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1 黄亮;吕学义;张云芳;曾兆华;杨建文;陈用烈;童叶翔;;含硫高折光指数光学树脂单体的合成[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
【共引文献】
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1 周利寅;贺英;张文飞;谌小斑;;LED封装用环氧树脂/环氧倍半硅氧烷杂化材料的研制[J];工程塑料应用;2009年03期
2 曹根庭;贺建有;;高折射光学树脂单体合成技术及应用研究[J];工程塑料应用;2009年08期
3 李曦;陈宇宏;詹茂盛;;聚合物应力光学系数的测试方法[J];工程塑料应用;2009年10期
4 赵粉娟;郭秀生;于德梅;胡加娟;;树状大分子聚酰胺-胺固化环氧树脂性能研究[J];工程塑料应用;2009年12期
5 曹根庭;贺建有;;高折射率偏振光树脂镜片制备工艺研究[J];工程塑料应用;2010年02期
6 张振;赵志鸿;张锐;;2009年我国热固性工程塑料进展[J];工程塑料应用;2010年05期
7 丁爱武;黄茂芳;李普旺;高天明;曾宗强;;TiO_2/天然橡胶复合材料的制备及热效应动力学研究[J];安徽农业科学;2009年33期
8 袁晨;严伟;;共振隧穿现象与LED失效模型的分析方法[J];北京大学学报(自然科学版);2011年06期
9 徐伟强;袁修干;邢玉明;;填充泡沫镍对固液相变过程的影响[J];北京航空航天大学学报;2009年10期
10 迟蓬涛;谢永奇;余建祖;杨宪宁;;一种新型储能装置充冷过程的实验及分析[J];北京航空航天大学学报;2011年09期
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1 薛书凯;张炜;;聚酰亚胺/无机纳米杂化材料的研究进展[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
2 范和平;严辉;;无胶型挠性覆铜板及其聚酰亚胺基体树脂的研究开发[A];第八届中国覆铜板市场·技术研讨会文集[C];2007年
3 蒋吉强;唐德良;李治强;;影响白光LED衰减的关键因素研究[A];首届珠中江科协论坛论文集[C];2011年
4 陈宇宏;李曦;;聚(1,4-环己烷二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯)(PCCD)的制备工艺与表征[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第4分册)[C];2010年
5 吴璧耀;熊丽君;刘传军;;2,3-二(β-羟乙硫基)丙醇丙烯酸酯的合成与表征[A];2002年中国工程塑料加工应用技术研讨会论文集[C];2002年
6 张金凤;刘慧丛;李卫平;朱立群;;去离子水和5%NaCl溶液浸泡对塑封电子器件的影响[A];2009年全国电子电镀及表面处理学术交流会论文集[C];2009年
7 贾智源;赵俊山;邱桂杰;陈淳;薛忠民;付绍云;;风电叶片用环氧树脂的固化动力学研究[A];复合材料:创新与可持续发展(上册)[C];2010年
8 张健;程振朔;朱新宝;;双环戊二烯酚型环氧树脂的合成[A];第十三次全国环氧树脂应用技术学术交流会论文集[C];2009年
9 黄伟;张喆;;低粘度环氧树脂制备阻燃环氧灌封料的研究[A];第十五次全国环氧树脂应用技术学术交流会暨学会华中地区分会第十三次学术交流会论文集[C];2011年
10 李文;娄士鹏;张忍;胡芽;樊庆春;;水性环氧树脂研究进展[A];第十六次全国环氧树脂应用技术学术交流会暨学会西北地区分会第五次学术交流会暨西安粘接技术协会学术交流会论文集[C];2012年
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4 刘万双;新型含硅、磷的脂环族环氧树脂合成及性能研究[D];大连理工大学;2011年
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6 张艳武;有机/无机复合材料光学性质及其可调控光波导器件[D];复旦大学;2008年
7 万金涛;环氧树脂固化剂[D];浙江大学;2011年
8 孙秀晶;有机玻璃/TiO_2复合材料改性及其三阶光学非线性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 李桂东;复合材料构件热压罐成型工装设计关键技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
10 满亚辉;相变潜热机理及其应用技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
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4 李西顺;含活性环氧基的聚合物对环氧树脂的增韧研究[D];江南大学;2011年
5 张国辉;聚酰胺固化剂和缩水甘油醚稀释剂合成及改性性能研究[D];吉林大学;2011年
6 聂薇;邻巯基苯腈的合成研究[D];大连理工大学;2011年
7 李洁;镀膜有机玻璃透明件保护涂层体系的研制[D];兰州大学;2011年
8 王凤鹭;有机—无机杂化二氧化钛光催化材料的制备及性能研究[D];东北林业大学;2011年
9 孙滔;膨胀石墨基复合相变材料电子芯片控温散热器的性能研究[D];华南理工大学;2011年
10 马丽丽;相变储能纳米胶囊的制备与表征[D];华南理工大学;2011年
【同被引文献】
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1 李玉亭;张尼尼;蔡弘华;李海洋;何祝丽;罗仲宽;;有机硅改性环氧树脂的合成及其性能[J];材料科学与工程学报;2009年01期
2 杨雄发;杨琳琳;曹诚;朱小飚;华西林;郑群亮;宋光鑫;吴连斌;来国桥;;一种高折光率发光二极管封装硅树脂的研制[J];高等学校化学学报;2012年05期
3 胡友慧,许新社;乙烯基聚二甲基硅氧烷的合成与纯化[J];高分子材料科学与工程;2000年03期
4 杨雄发;伍川;董红;来国桥;邱化玉;蒋剑雄;;LED封装用液体交联剂的制备与表征[J];高分子材料科学与工程;2009年02期
5 徐晓秋;杨雄发;伍川;来国桥;蒋剑雄;;凝胶型LED封装材料基础聚合物的制备及性能[J];高分子材料科学与工程;2011年02期
6 吕素芳;李美江;邬继荣;蒋剑雄;来国桥;邱化玉;;环硅氧烷开环聚合反应的机理及动力学研究[J];高分子通报;2008年01期
7 杨雄发;伍川;董红;吴海福;来国桥;蒋剑雄;;环硅氧烷开环聚合研究进展[J];高分子通报;2010年07期
8 吴启保;青双桂;熊陶;王芳;吕维忠;罗仲宽;;大功率LED器件封装材料的研究现状[J];化工技术与开发;2009年02期
9 陈循军;王曼晖;;甲基乙烯基MQ硅树脂的制备工艺研究[J];广州化工;2009年02期
10 张斌,刘伟区;有机硅改性环氧树脂的合成与性能研究[J];广州化学;2002年01期
【二级参考文献】
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1 郭伟凯;电子封装用环氧树脂凸现商机[J];工程塑料应用;2003年05期
2 郑代顺,钱可元,罗毅;大功率发光二极管的寿命试验及其失效分析[J];半导体光电;2005年02期
3 成兴明;环氧模塑料性能及其发展趋势[J];半导体技术;2004年01期
4 杨士勇;高性能聚酰亚胺材料在MCM-D中的应用[J];半导体技术;1998年06期
5 高尚通,毕克允;现代电子封装技术[J];半导体情报;1998年02期
6 石光,章明秋,容敏智,K.Friedrich;纳米粒子/环氧树脂复合材料的固化动力学研究[J];玻璃钢/复合材料;2004年02期
7 杨立平;李鹏;薛忠民;李刚;杨小平;;聚砜纳米纤维增韧环氧树脂体系的固化动力学研究[J];玻璃钢/复合材料;2007年05期
8 罗金树;李鹏;蔡宏洋;杨小平;;超支化聚酯增韧环氧体系固化动力学[J];玻璃钢/复合材料;2008年05期
9 王岐东,董黎明,代一心,刘俊女;两种相变材料储能石膏板的实验研究[J];北京工商大学学报(自然科学版);2005年05期
10 张勇,王民权;非线性光学材料的研究进展[J];材料导报;1996年04期
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7 博苑;新型环氧树脂组成物及固化物[J];热固性树脂;1995年03期
8 赵祖兵;张旭玲;曾繁涤;;含三嗪环的酸酐固化剂合成及其环氧固化物性能研究[J];中国胶粘剂;2007年10期
9 谭家顶;程珏;郭晶;张军营;;几种胺类固化剂对环氧树脂固化行为及固化物性能的影响[J];化工学报;2011年06期
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1 王晓叶;李仲平;刘亮;王娟;赵彤;;醛/酚比对树脂固化物结构及热性能的影响[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
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4 棘云飞;;APG专用固化剂其技术质量指标对固化物性能的影响[A];第十二次全国环氧树脂应用技术学术交流会论文集[C];2007年
5 张兴宏;闵玉勤;赵晖;戚国荣;;芳香二胺/二酚/DGEBA三元固化反应及其固化物性能的研究[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
6 万厉;黄坤;夏建陵;杨小华;陈瑶;张燕;;复合材料胶粘剂的研制[A];北京粘接学会第十八届年会暨胶粘剂、密封剂技术发展论坛论文集[C];2009年
7 刘洋;黄焕;孔振武;吴国民;陈健;;水性萜烯酯型环氧树脂的固化反应及其固化物性能研究[A];第十三次全国环氧树脂应用技术学术交流会论文集[C];2009年
8 肖卫东;郝惠军;;EPPD对环氧树脂二乙烯三胺固化物性能的影响[A];第十二次全国环氧树脂应用技术学术交流会论文集[C];2007年
9 杨明;王明存;魏柳荷;董少华;张瑞玲;赵彤;;DCPA-PAA共聚树脂固化过程和热性能的研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
10 曾繁涤;曾勤;张红文;李建新;;掺杂型环氧树脂及其固化物性能研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
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1 记者 王雄伟;线型双酚A酚醛树脂生产线投产[N];中国化工报;2012年
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1 王永珍;含磷均三嗪环本征无卤阻燃环氧固化物的制备[D];华南理工大学;2014年
2 张兴宏;高性能含氮阻燃环氧树脂/固化剂的合成、固化反应及结构性能与应用研究[D];浙江大学;2006年
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4 励亮;二维相关光谱在环氧树脂研究中的应用[D];复旦大学;2008年
5 黄坤;植物油基环氧热固单体的合成、固化与性能[D];中国林业科学研究院;2014年
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1 赵鑫;腈基树脂改性环氧树脂复合材料的制备及性能研究[D];电子科技大学;2012年
2 张瑞玲;新型耐热复合材料基体树脂的研究[D];电子科技大学;2006年
3 刁岩;低粘度双酚F环氧树脂固化体系的研究[D];国防科学技术大学;2006年
4 马佳俊;环氧树脂的有机-无机杂化阻燃改性[D];西南科技大学;2012年
5 杨萍;有机硅/聚氨酯/环氧树脂三元共聚物的合成及性能研究[D];武汉理工大学;2009年
6 王海军;环氧树脂/含氮阻燃固化剂体系的研究[D];西北工业大学;2006年
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