封装LED用环氧树脂的结构设计及性能研究

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半导体照明是21世纪最具有发展前景的高技术领域之一,发光二极管(LED)作为新型高效的固体光源,具有明显的优点,例如寿命长,节能环保等,其经济和社会意义巨大。目前LED封装材料主要是双酚A型透明环氧树脂,为适应耐热性要求更高的场合,本论文采用邻甲酚醛环氧树脂作为封装料的主体,以六氢苯酐为固化剂,研究了多种改性剂(超支化聚酯,聚碳酸酯,硬脂酸和硫醇)及其含量对环氧树脂性能的影响。 对于超支化聚酯改性环氧树脂,采用两种分子量不同的含端羟基的超支化聚酯H20和H30,利用六氢苯酐将H20的端羟基改为端羧基得到H20-COOH,研究这三种超支化聚酯及其含量对环氧树脂性能的影响。结果表明,H20-COOH对耐热性影响较小,在加入1~2.5phr后材料的Tg基本不变,其他两种则有所下降。对于力学性能,在研究范围内三种超支化聚酯的加入都能提高,但是效果不完全一致。 对于聚碳酸酯(PC)改性环氧树脂,利用四乙烯五胺处理PC得到PC—NH2,然后研究其含量对环氧树脂性能的影响。结果表明,PC及PC—NH2的加入有利于提高材料的Tg,且PC—NH2效果更好。加入2.5phr PC—NH2时,材料的冲击强度提高了90%,达到最佳。PC—NH2的加入能提高材料透光性能而加入4phr PC时,其吸水率达到最低,约为空白试样的60%。 对于硬脂酸改性环氧树脂,其加入使材料的耐热性能有所降低;但对于提高材料的力学性能效果较为明显,在加入2.5phr时材料的冲击强度最好,约提高90%,弯曲强度则提高了近50%;对于吸水性能,在10phr时,其吸水率约为空白环氧树脂的60%。 当硫醇作为酸酐的共固化剂对材料进行固化,固化物的韧性大幅上升,在硫醇含量为环氧基团的20%时冲击强度约提高了90%,但固化物的玻璃化转变温度却下降了约18℃。 采用非等速升温DSC方法,研究各种物质及其加入量对体系的固化反应活化能、指前因子和反应级数的影响。结果表明,各种物质及其加入量对体系的反应级数基本没有影响,而对固化活化能的影响则各不相同。
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