Abstract
本研究旨在利用溶膠-凝膠法製備環氧樹脂與二氧化鈦奈米複合材料。經由配方組成變化及製程條件控制，複合材料可融合有機材料之韌性及加工性和無機材料之耐熱性及強度。並藉由反應生成的TiO2，提升複合材料的熱傳導性、降低其熱膨脹係數、提高材料的折射率，並探討作為LED封裝應用之可行性。 首先將環氧樹脂以適當的偶合劑進行接枝改質，使環氧樹脂具有帶反應性矽氧烷之側鏈，增加環氧樹脂與二氧化鈦的介面接著力。再將改質後的環氧樹脂與Titanium(IV) isopropoxide (TIP)經溶膠-凝膠法在室溫下進行水解縮合反應形成Epoxy/TiO2複合材料。最後加入硬化劑及促進劑進行硬化，並以DSC、TGA、及TMA分析材料的熱性質及熱膨脹係數；以熱傳導分析儀分析材料的熱傳係數；以UV-VIS光譜儀、橢圓儀進行材料光學特性分析；以SEM進行型態學分析。 研究結果顯示，環氧樹脂與IPTES接枝改質成功，且於酸性環境下，改質環氧樹脂可與TIP進行溶膠-凝膠反應生成Si-O-Ti鍵結，其矽氧烷鍵結以T2型取代鍵結為主，且生成之粒子粒徑小於100nm並均勻分散於複合材料中。在硬化物之物性分析上，Epoxy/TiO2複合材料的玻璃轉移溫度會比純環氧樹脂稍低。隨著TIP添加比例的增加，熱裂解溫度會些微下降，而焦碳殘餘量則持續增加，以添加5wt%的TIP擁有較好的耐熱性質。熱膨脹係數則隨著TIP添加量的增加而降低，顯示加入無機物後，可有效降低有機材料的熱膨脹係數。當TIP添加量增加至20wt%時，可得最高的熱傳係數以及折射率，然而在光穿透度上，隨著TIP添加比例的增加，短波長的光穿透度也隨之下降；另外，隨著封裝材料厚度的增加，整體的光穿透度也會漸漸下降。因此，整體來看，本研究所製備的Epoxy/TiO2奈米複合材料，將僅能應用於綠光及紅光LED封裝上。