一种高速光模块内连接光学胶及其制备方法与流程

本发明涉及光学胶，具体涉及一种高速光模块内连接光学胶及其制备方法。

背景技术：

1、高速光模块通常指代的是光收发一体模块，由光发射器件（tosa，含激光器）、光接收器件（rosa，含光探测器）、主控电路板（pcba）、外壳和光（电）接口等部分组成。在高速光模块的制作和组装过程中，光学胶扮演着至关重要的角色，传统光学胶（如：丙烯酸酯类光学胶、聚氨酯类光学胶）的粘结性能较低以及固化后的收缩率相对较高，而以环氧树脂为基体树脂的光学胶具有低挥发性，不会对光学器件造成污染，且耐久性优异、粘结强度高。

2、此外，在光器件还需要尽量减少光损失并使器件保持良好的光学性能，而一般的光学胶的折光率较高、透光性较差，这就导致光学器件中光的损失，因此，光学胶还需要较低的折光率和较好的透光性。针对以上光学胶存在的缺点，可以采用固化收缩率相对较低的环氧树脂类光学胶作为主体，然后通过添加填料的方式来降低光学胶的固化收缩率，提高光学胶的透明度；采用引入折光率较低的聚醚、含氟链段等方式来降低光学胶的折光率；此外，考虑到单一的固化方式（如：紫外光固化、热固化等）所需固化时间较长，固化后的粘结性能相对较差，还可以采用紫外光和热双重固化的方式来提高光学胶的粘结性能和粘结速度。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种高速光模块内连接光学胶及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种高速光模块内连接光学胶，包括以下重量份的原料：双酚a型环氧树脂25-35份，改性超支化聚醚8-15份，光引发剂2-4份，固化剂3-5份，活性稀释剂10-20份，增强填料8-12份，抗氧剂0.5-1份，阻聚剂0.2-0.5份；

4、所述增强填料由以下步骤制备：

5、步骤a1、将正硅酸乙酯和3-三乙氧硅基丙腈在乙醇中搅拌均匀，形成混合液1；将氨水和去离子水在乙醇中搅拌均匀，形成混合液2；然后将纳米硫酸钡超声分散在乙醇中，并加热到60-70℃，调节ph为9后，再缓慢滴加混合液1和混合液2，待滴加结束后，维持体系温度继续反应2-4h，再于室温下静置24h，离心、洗涤、干燥，即得硫酸钡@二氧化硅纳米材料；

6、进一步地，纳米硫酸钡、乙醇、混合液1和混合液2的用量比为（2.5-3.5）g：50ml：50ml：50ml，混合液1中正硅酸乙酯、3-三乙氧硅基丙腈和乙醇的用量比为（0.2-0.4）g：（0.05-0.15）g：50ml，混合液2中氨水、去离子水和乙醇的用量比为（0.3-0.7）g：10ml：40ml；

7、步骤a2、将3-5g硫酸钡@二氧化硅纳米材料分散在50ml 48wt%硫酸溶液中，并升高体系温度至80-90℃，在搅拌条件下回流2-3h，待反应结束后，离心、洗涤、干燥，即得增强填料；

8、所述改性超支化聚醚由以下步骤制备：

9、步骤b1、将3-（1h，1h，5h-八氟戊氧基）-1，2-氧化丙烯和氢氧化钠加入乙醇中混合均匀，再加入三聚氰胺，并在室温下搅拌3h，待反应结束后，减压蒸馏，即得中间体；

10、进一步地，步骤b1中3-（1h，1h，5h-八氟戊氧基）-1，2-氧化丙烯、氢氧化钠、乙醇和三聚氰胺的用量比为（0.02-0.04）mol：（0.2-0.5）g：50ml：（0.02-0.04）mol；

11、步骤b2、将中间体和氢氧化钾加入反应器中，升高体系温度至90-100℃，在氮气条件下，加入环氧丙烷，再升高体系温度至110℃，维持温度反应3-5h，再加入环氧乙烷，升高体系温度至120℃，继续反应4-6h，待反应结束后，加入醋酸搅拌30min，真空过滤，即得超支化聚醚；

12、进一步地，步骤b2中中间体、氢氧化钾、环氧丙烷、环氧乙烷和醋酸的用量比为（0.05-0.15）mol：（0.005-0.015）mol：（0.3-0.6）mol：（0.25-0.5）mol；

13、步骤b3、向反应器中加入超支化聚醚、甲基丙烯酸甲酯、二月桂酸二丁基锡和对羟基苯甲醚，在搅拌条件下缓慢加热至120℃，并维持分馏柱顶端温度为55-65℃，保持反应2-5h，待反应结束后，减压蒸馏，即得改性超支化聚醚；

14、进一步地，步骤b3中超支化聚醚、甲基丙烯酸甲酯、二月桂酸二丁基锡和对羟基苯甲醚的用量比为（3-5）g：（1-2）g：（0.01-0.02）g：0.001g。

15、一种高速光模块内连接光学胶的制备方法包括以下步骤：

16、步骤s1、按重量份数称取原料，将双酚a型环氧树脂、改性超支化聚醚、光引发剂、活性稀释剂、增强填料、抗氧剂和阻聚剂加入反应器中搅拌混合均匀，记为混合料；

17、步骤s2、向上述混合料中加入固化剂，并在真空和避光条件下混合均匀后离心脱泡，即得光学胶。

18、本发明的有益效果：

19、本发明的光学胶是采用环氧树脂作为基体树脂具有低挥发、粘结强度高、耐久性好以及较低的固化收缩率，同时引入的增强填料进一步降低了基体的收缩率，并提高了光学胶固化后的透明度；而改性超支化聚醚的引入，则降低了基体的折光率，其中聚醚链段的引入还提高了基体的柔韧性。此外，该光学胶是利用紫外光和热结合的方式进行固化，这种固化方式具有固化速度快，粘结性好等优点。

20、增强填料中先以纳米硫酸钡为填料的基底，正硅酸乙酯和3-三乙氧硅基丙腈作为合成二氧化硅包覆层的原料，得到硫酸钡@二氧化硅纳米材料；再将纳米材料置于酸性条件下回流处理，从而将二氧化硅表面的腈基水解成羧基，得到羧基化纳米材料。增强填料的加入显著降低了环氧树脂固化后的收缩率，这是由于填料进入基体后通过填充作用，能够增加环氧树脂的黏度，降低其流动性，从而抑制了固化后光学胶的收缩；其表面含有的羧基官能团，提高了填料在基体中的分散性，有助于防止颗粒团聚，保持颗粒的均匀分布，提高颗粒的稳定性，进一步降低了基体的固化收缩率；此外，纳米硫酸钡和二氧化硅包覆层之间协同发挥作用，提高了基体的透明度，使光学胶固化后仍具有较高的透明度；此外，硫酸钡作为填料的基底被引入光学胶中，还提高了基体的韧性。

21、改性超支化聚醚中利用3-（1h，1h，5h-八氟戊氧基）-1，2-氧化丙烯中的环氧基与三聚氰胺中的氨基反应，生成具有含氟链段的中间体；利用中间体为起始物，环氧丙烷和环氧乙烷为原料，合成超支化聚醚；利用超支化聚醚含有的端羟基与甲基丙烯酸甲酯中的酯基发生酯交换反应，从而得到含有双键结构的改性超支化聚醚。改性超支化聚醚被引入基体后，降低了基体的折光率，有助于减少光损失并保持良好的光学性能，还提高了基体的柔韧性；折光率的降低是由于聚醚自身具有较低的折光率，然后将折光率较低的三聚氰胺引入聚醚结构，进一步降低了基体的折光率，同时聚醚中的含氟链段的存在也降低了基体的折光率，这是由于含氟链段中的氟原子沿碳链螺旋分布，把整个碳链严密包裹，这种“屏蔽”作用使得光波难以穿透聚合物，进而降低了基体的折光率；超支化结构的引入，提高了聚醚在基体中的相容性，同时聚醚中的端羟基能与环氧树脂反应，从而将柔性聚醚链段引入环氧树脂主链中，提高了环氧树脂基体的柔韧性；此外，改性超支化聚醚中的端双键还能参与基体的紫外光固化反应，提高了基体的光固化速度。