張英強, 趙永新

(上海應用技術大學 材料科學與工程學院， 上海 201418)

有機硅樹脂具有高透光率、高折射率、高熱穩(wěn)定性、高耐黃變性、耐低溫等優(yōu)點，是當前應用最廣泛的光學封裝材料[1-3]，被廣泛應用于建筑密封領域，也可用于太陽能、大功率LED及光學器件的封裝.近年來，隨著高層建筑的快速發(fā)展，新型建筑密封及連接材料研發(fā)工作的活躍[4]，對封裝材料的透光率和耐熱性等有了更高的要求，使得該技術領域的研究極具發(fā)展前景[5-6].

1 試驗

1.1 試劑

二苯基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、含氫環(huán)體、乙烯基雙封頭，工業(yè)級，市售；甲苯，分析純，上海泰坦科技股份有限公司生產.

1.2 自交聯有機硅樹脂的制備與固化

1.3 測試儀器與方法

采用美國TA公司Q 2000差示掃描量熱儀(DSC)對試樣進行量熱分析，在氮氣氣氛下，從25℃升溫到300℃，升溫速率為10℃/min.采用平衡溶脹法測定固化物的交聯度.在自交聯有機硅樹脂和雙包裝有機硅樹脂中加入3%的絡合鉑有機硅固化劑，在150℃下固化一定時間，制成厚度為1mm的試樣，以空氣做參比，采用上海精科UV757CRT紫外可見光譜儀(UV-Vis)進行分析，測試其在200～800nm波長范圍內的透光率.采用德國耐馳同步熱分析儀(TG-DTG)對固化后的產物進行熱分解分析，升溫范圍25～300℃，升溫速率10℃/min.

2 結果與討論

2.1 DSC分析

圖1為樣品SS-1，SS-2，SS-3以及SS-4在空氣中的DSC溫度掃描圖.

圖1 不同樣品的DSC曲線Fig.1 DSC curves of different samples

2.2 交聯度分析

取樣品SS-1，SS-2，SS-3和SS-4在150℃下分別固化一定時間.圖2為樣品SS-1，SS-2，SS-3以及SS-4的交聯度與固化時間關系圖.

圖2 不同樣品的交聯度-溫度曲線關系Fig.2 Relationship curves of degree of crosslingking versus curing time of samples

隨著固化時間的增加，4種樣品的交聯度也呈現不同程度的增加.說明延長固化時間對于樹脂交聯網絡的構建有利，但后期隨著黏度的增大該作用受限，交聯度提升幅度變緩.

2.3 透光率分析

圖3為樣品SS-1，SS-2，SS-3和SS-4面對不同波長光線時的透光率.

圖3 不同樣品的透光率曲線Fig.3 Transmittance curves of different samples

2.4 TG-DTG分析

為弄清楚各樣品在分解過程中的行為，試驗研究了4種有機硅固化物在氮氣環(huán)境下的熱降解過程.圖4為4種樣品的TG-DTG曲線.Ti(初始分解溫度)，Tp(最大分解速率點溫度)及600℃殘?zhí)苛肯鄳獢祿偨Y在表1中.從圖4可以看出：4種樣品的熱穩(wěn)定性順序為SS-4>SS-3>SS-2>SS-1.樣品SS-1在相對較低溫度(215℃)下便開始出現降解失重，說明其固化交聯結構中尚存在一定的耐熱弱點和結構；這與其合成反應機理有關，烷氧基硅烷通過水解縮合形成自交聯有機硅樹脂分子結構，由于反應過程可逆導致必然殘存一定量的—Si—OCH3未參加反應而留在樹脂結構中，正是該結構的存在而使其遇熱而早期分解.樣品SS-4的固化進行得較為完全，其相對完善的固化物交聯結構使其即使在苯基含量略低的情況下仍然具有較高的熱分解溫度.從圖4上的微分熱重可以看出，4種樣品的熱分解過程均為一段：在升溫過程中，相互間發(fā)生反應，脫除小分子，并催化促進了化學鍵的斷裂，而當溫度升高到500℃，硅樹脂主鏈—Si—O—Si—發(fā)生很大程度的環(huán)降解，鍵斷裂成大小不一的環(huán)體，熱失重迅速增加，之后，體系達到最大的降解速度.

圖4 不同樣品的TG -DTG曲線Fig.4 TG-DTG curves of different samples

SampleTi/℃Tp/℃Char residue at 600℃/%SS-1215.8506.677.0SS-2236.3527.879.5SS-3262.7526.079.5SS-4315.8563.181.4

2.5 產品性能比較

將制備的自交聯有機硅樹脂SS-4與現有縮合型有機硅產品DOW CORNING?1-2577進行了比較，數據列于表2.從表2中可以看出，自交聯有機硅樹脂SS-4較DOW CORNING?1-2577具有更高的透光率和起始熱分解溫度，且固化過程中無小分子放出.說明所制備的自交聯有機硅樹脂具有較好的工藝性能和技術性能，能用于對透光、耐熱性能有突出要求的新型建筑、微電子、光電子及其他新技術領域.

表2 產品關鍵性能比較

3 結論

(1)DSC結果表明，自交聯有機硅樹脂具有較低的固化反應熱，且放熱峰比較平緩，完成固化過程需要較長時間.

(2)自交聯有機硅樹脂的固化物具有較佳的透光性，在400～800nm波長范圍內的透光率可達100%.

(3)自交聯有機硅樹脂的固化物具有相對較好的耐熱性，所制得固化物的起始熱分解溫度最高可達315.8℃.

(4)制備的自交聯有機硅樹脂具有較佳的透光性和耐熱性，可用于對光、耐熱性能有突出要求的新型建筑及其他新技術領域.