功能化石墨烯/苯基硅橡胶复合材料的性能研究(3)

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在高亮度LED中，封装材料不仅会受到很强烈的光照，还受到芯片散热影响，因此，封装材料需要同时具备耐光性和耐热性。即使长时间暴露在高温下，密封材料也要保证不变色、物理性质稳定。

本论文结合分子设计和纳米复合技术，合成具有阻燃功能的石墨稀材料并将其应用于制备高性能硅橡胶纳米复合材料。功能化石墨稀/ 环氧树脂阻燃纳米复合材料的设计主要从降低硅橡胶的热危险性和非热危险性两方面出发：将含磷、氮、硅的阻燃剂接枝于石墨稀上，用以降低硅橡胶的热危险性；合成具有催化成炭、抑烟减毒的石墨烯功能材料，用以降低硅橡胶非热危险性。

所以我们有必要研究出折射率达1.53，透光率大于95 %，固化条件为每小时80摄氏度，体积电阻达5*109 Ω，邵氏硬度大于50，拉伸强度大于等于3 MP的LED 封装材料。

1.2 LED封装材料的发展历史

LED产业始于20世纪70年代，90年代以来在全球范围内迅速崛起并高速发展。美国、日本、欧盟、中国台湾等发达国家和地区，纷纷把LED作为“照亮未来的技术”，陆续启动固态照明计划，欲抢先一步占领这一战略技术制高点。我国LED产业2001年起也进入了高速发展的增长时期，并呈现出良好的发展势头。据不完全统计，2006年我国LED的产值为140亿元，预计2008年应用市场规模将达到540亿元，到2010年国内LED产业的规模将超过1000亿元，展现出了广阔的开发前景。

1.3 有机硅封装材料的研究现状

目前，企业采用的有机硅封装材料分为国产有机硅封装材料和进口有机硅封装材料。进口有机硅封装材料作为封装大功率LED器件是最稳定的，而且使用进口硅树脂材料时表现出与内封装硅胶材料良好的界面相容性和耐老化性能。市场上所看到的进口大功率白光LED所使用的封装材料经中国科学院化学研究所分析，为硅胶和硅树脂材料。由此可见，进口的硅胶和硅树脂材料能够基本满足大功率白光LED封装的要求。所以大部分生产LED器件的厂家在封装大功率LED器件时都使用进口的硅胶，而很少使用国产产品。但是进口硅胶价格昂贵，导致市面上LED器件封装成本偏高，直接影响到我国LED器件的价格。国产硅胶价格较低，但是存在一些共同的缺陷：折射率低(约1．43)，耐热性差，耐紫外辐射性不强，透光率不高等，这些缺陷直接影响到了LED器件的发光效率和寿命。

1.4 功能化石墨烯/苯基硅橡胶复合材料的概述

1.4.1 功能化石墨烯概述

石墨烯(GNS)独特的二维单原子片层结构，赋予其优异的力学性能、热性能和导电性能，受到了物理、化学、材料、能源、生物科技和信息技术等众多领域研究者的广泛关注。近十年来，石墨烯最广泛的应用之一就是聚合物纳米复合材料。然而，和其他类型的无机物/聚合物纳米复合材料一样，分散和界面作用是影响石墨烯/聚合物纳米复合材料性能的关键因素。由于片层之间存在较强的相互作用，石墨烯容易以团聚的形态出现，不利于聚合物复合材料性能的提高,源^自(优尔:文,论)文]网[www.youerw.com。因此有必要对石墨烯进行表面修饰以改善其在聚合物基体中的分散性。

1.4.2 功能化石墨烯/苯基硅橡胶复合材料的原理

但有机硅仍存在缺陷，如耐紫外老化不高和导热率低。石墨烯是sp2杂化碳原子形成的厚度仅为单层原子的排列成蜂窝状六角平面晶体，具有特殊的单原子层结构和新奇的物理性质: 强度达130 GPa、热导率约5000 J/(m·K·s)，具有分数量子霍尔效应、量子霍尔铁磁性和零载流子浓度极限下的最小量子电导率等一系列性质。基于石墨烯能在低填充量下能产生性能突破性的提高，其在能量储存、液晶器件、电子器件和催化剂载体等领域展现出了优良性能，具有广阔的应用前景。由于石墨烯既不亲水也不亲油，反应活性不高，而且非常容易团聚，因而极大地限制了它在许多方面的应用，对石墨烯进行有机化改性，制备功能化石墨烯，可以有效地解决上述问题。通过功能化，而且还可以在一定程度上保持石墨烯原有性能的同时赋予其新的功能。