專利名稱：一種用于降低led結(jié)溫的新型材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高傳遞和高散走熱量特性的無機物用于LED散熱的技術(shù)領(lǐng)域，其基于以具有聞傳遞和聞散走熱量特性的無機物為主引入有機聞分子材料，通過特殊工藝制備而成具有高傳遞和高散走熱量特性和成本低廉的復合材料或零件。
背景技術(shù)：
塑料具抗沖擊、抗老化、抗紫外線、耐候、加工成型方便廉價等特性廣泛用于節(jié)能燈、低功率LED燈等電子電器的外殼、燈杯材料，但用于大功率LED燈的外殼、燈杯時，因其導熱率低在自然散熱的條件下無法滿足大功率的LED燈散熱要求。石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料，是世上最薄卻也是最堅硬的奈米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2. 3%的光，導熱系數(shù)高達3000W/m -K以上，高于金剛石，常溫下電子遷移率超過15000cm2/V s，又比奈米碳管或硅晶體高。石墨材料,兼具導熱強、散熱快且成本低的優(yōu)點,其400W/m. k 1500w/m. k的熱導
系數(shù)在自然界散熱材料系中僅次于最好的金鋼石-1500ff/m. k 2500w/m. k,比金、銀、
銅、鋁等金屬物體具有更高的傳遞和散走熱量優(yōu)勢。所以類似以上這些的無機粉體或其纖維——碳類如石墨、石墨烯、碳納米管，碳化物類如碳化硅，金屬氧化或氮化物類如氧化鋁、陶瓷粉、氧化鋅、氮化硼、氮化鋁，金屬粉末類如銀粉、銅粉、鋁粉等等，具有解決LED環(huán)保照明所存在的散熱問題的能力，并且絕大多數(shù)具有低價格、低密度、高傳遞和高散走熱量特性的特點，但其加工復雜、機械強度差，限制其作為大功率LED燈外殼材料的使用。綜合上述兩段“塑料”和“無機粉體或其纖維”的論述，兩種材料的復合，不但具備優(yōu)越的導熱性，而且還賦予其低成本和設(shè)計靈活的注塑加工性，同時機械強度也得到提高以滿足作為LED燈外殼材料的使用要求。本發(fā)明為了克服上述缺陷，進行了有益的改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明區(qū)別現(xiàn)有的在高分子樹脂的基礎(chǔ)上添加導熱粉，從而改進導熱性的局限，其目的在于以高傳遞和高散走熱量特性的無機粉體或其纖維為基礎(chǔ)，加入高分子樹脂及其功能助劑經(jīng)過特殊制備工藝獲得堪比金屬鋁、銅的新型材料，提供一種用于降低LED結(jié)溫的新型材料。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種用于降低LED結(jié)溫的新型材料，其特征在于其包含以下重量比的組分50% 90%的一種或復合兩種以上具有高傳遞和高散走熱量特性的無機物組分A ;5% 48%的一種或復合兩種以上的塑料組分B ;2% 20%的功能助劑組分C。
一種用于降低LED結(jié)溫的新型材料的制備工藝，其特征在于其包含如下工作步驟 (1)主材料加熱干燥；
(2)有機與無機物分別混合后按比例分前后次序計量加入或全混合密煉塑化粘結(jié)后加
A ；
(3)螺桿擠出機塑化分散均勻；
(4)多孔模頭擠出成條；
(5)模頭熱切?；蚶瓧l冷卻切粒；
(6)注塑成型。本發(fā)明的有益效果1，高傳遞和高散走熱量特性的無機粉體或其纖維為基礎(chǔ)，加入高分子樹脂及其功能助劑經(jīng)過特殊制備工藝獲得替代金屬鋁、銅的導熱新型材料，提供一種可以替代金屬鋁、銅用于LED散熱的技術(shù)方案；2，高傳遞和高散走熱量特性的無機物(除石墨烯、碳納米管外)按不同目數(shù)的進行復配，特別是目數(shù)大的比例在40%以上作為主導熱通道，其他目數(shù)較小或更小的按飽和比例加入填補主導熱通道的間隙，形成大面積連續(xù)性的導熱管路，大大提高傳遞和高散走熱量能力；3，碳類、碳化物類或金屬粉末類新型材料組合物可以獲得高傳遞和高散走熱量特性及高導電性；金屬氧化物和氮化物類新型材料組合物，可以獲得高傳遞和高散走熱量特性及高壓電絕緣特性；碳類新型材料組合物加入金屬氧化物或氮化物類，可以獲得高傳遞和高散走熱量特性及低壓的電絕緣特性；碳化物類新型材料組合物加入金屬氧化物和氮化物，可以獲得高傳遞和高散走熱量特性及高壓電絕緣特性，為LED的各種實際應用提供多種合適的選擇方案；4，偶聯(lián)劑或相容劑的科學性應用，不僅改善傳遞和散走熱量無機物與塑料的相容鏈接，不但提高“新型材料”的機械強度和加工性，而且使高傳遞和高散走熱量無機物的加入比例做到最大化從而提高“新型材料”傳遞和散走熱量能力；5，阻燃劑的應用使部分本身不具備阻燃性的“新型材料”，獲得阻燃性以滿足UL電子電氣的相關(guān)要求；6，采用“先烘后煉或計量分段加入、再擠出熱切、最后成型燈杯”的方法，既保證了產(chǎn)品的質(zhì)量又保證生產(chǎn)的順暢和產(chǎn)量的提高；7，“新型材料”做成燈杯具有低重量、低成本，符合環(huán)保再生利用、設(shè)計生產(chǎn)靈活。
具體實施例方式本發(fā)明的配方技術(shù)方案一種用于降低LED結(jié)溫的新型材料，其特征在于其包含以下重量比的組分50% 90%的一種或復合兩種以上具有高傳遞和高散走熱量特性的無機物組分A ;5% 48 %的一種或復合兩種以上的塑料組分B ;2 % 20 %的功能助劑組分C。進一步的說，所述組分A包含碳類，碳化物類，金屬氧化或氮化物類，金屬粉末類的粉體或纖維的一種或兩種以上組合物。進一步的說，所述碳類為石墨、石墨烯、碳納米管，所述碳化物類為碳化硅，所述金屬氧化或氮化物類為氧化鋁、陶瓷粉、氧化鋅、氮化硼、氮化鋁，所述金屬粉末類如銀粉、銅粉、招粉。進一步的說，所述組分A還包含以下重量比的組分40% 60%的一種或復合兩種以上目數(shù)為50 300的具有高傳遞和高散走熱量特性的無機物；10% 50%的一種或復合兩種以上目數(shù)為300 1250的具有高傳遞和高散走熱量特性的無機物；10% 30%的一種或復合兩種以上大于等于目數(shù)為1250的具有聞傳遞和聞散走熱量特性的無機物。進一步的說，所述組分B包含聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚苯醚、耐熱聚酰胺、LCP。進一步的說，所述組分C包含偶聯(lián)劑或相容劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑。進一步的說，所述偶聯(lián)劑或相容劑包含硅烷類、鈦酸酯類、鋁酸酯類、低粘環(huán)狀聚酯樹脂CBT類、馬來酸酐接枝物、GMA縮水甘油醚接枝物中一種或復合兩種以上；所述阻燃劑包含溴系阻燃劑、銻系協(xié)效阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑中一種或復合兩種以上；所述穩(wěn)定劑包含抗氧1010、抗氧168、抗氧H161、抗氧SEED中一種或復合兩種以上；所述潤滑劑包含蠟類、硬脂酸酯類中一種或復合兩種以上；本發(fā)明一個實施方式所述碳類如石墨、石墨烯、碳納米管、碳纖維，特別是石墨和碳纖維含量在50%至80%，不但獲得極高導熱導電性和低膨脹系數(shù)而且灼熱絲燃燒指數(shù)(GffFI)明顯提升，有助于機械性能的改進和提升；本發(fā)明一個實施方式所述碳化物類如碳化硅和金屬粉末類如銀粉、銅粉、鋁粉。，含量在50wt%以上，不但獲得較高導熱和低膨脹系數(shù)而且具備一定低電壓絕緣性，有助于其在大多LED上的使用；本發(fā)明一個實施方式所述金屬氧化物或氮化物類如氧化鋁、陶瓷粉、氧化鋅、氮化硼、氮化鋁，含量在50wt%至90wt%，不但獲得高導性和低膨脹系數(shù)而且具有高絕緣性，同時顏色上可以做成淺色甚至本白，有助于其在LED更加靈活地使用；另外本發(fā)明還研究發(fā)現(xiàn)基于碳類新型材料組合物加入金屬氧化物或氮化物類，兩者總含量在60wt%至80wt%，可以保證高傳遞和高散走熱量特性性的同時獲得低壓的電絕緣特性；基于碳化物類新型材料組合物加入金屬氧化物或氮化物類，兩者總含量在75wt%以上，可以保證較高傳遞和高散走熱量特性性的同時獲得較高壓的電絕緣性(具體見“具體實施方式
”案例)；本發(fā)明實施過程(除石墨烯、碳納米管外)有一大特點高傳遞和高散走熱量的無機物按不同目數(shù)的進行復配，特別是目數(shù)大的比例在40wt%以上作為主導熱通道，其他較小或更小的無機物按飽和比例加入填補主導熱通道的間隙，從而形成大面積連續(xù)性的傳遞和散走熱量的管路，最大化提高傳遞和散走熱量能力，具體實施為進一步，組分A)由40wt% 6(^七％的一種或復合兩種以上目數(shù)為50 300的具有聞傳遞和聞散走熱量特性的無機物、IOwt % 50wt %的一種或復合兩種以上目數(shù)為300 1250的具有高傳遞和高散走熱量特性的無機物和IOwt% 30被％的一種或復合兩種以上大于等于目數(shù)為1250的具有高傳遞和高散走熱量特性的無機物制成。進一步，組分B)為5wt% 48wt%的塑料組成，塑料包含聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚苯醚、高溫尼龍、LCP，其作用粘結(jié)傳無機物，獲得良好的加工成型特性以滿足低成本的注塑、灌注等加工方式，并提高韌度、強度以滿足作為LED部件的機械強度；
進一步，包含總質(zhì)量的I. 5% 15%的偶聯(lián)劑或相容劑，其作用在于改善無機物與塑料的相容鏈接，不但提高“新型材料”的機械強度和加工性，而且使高傳遞和高散走熱量無機物的加入比例做到最大化從而提高“新型材料”傳遞和散走熱量能力，特征為硅烷類、鈦酸酯類、鋁酸酯類、低粘環(huán)狀聚酯樹脂CBT類、馬來酸酐接枝物、GMA縮水甘油醚接枝物等等中一種或復合兩種以上；進一步，根據(jù)“新型材料”本身的阻燃狀況不包含或包含阻燃劑，如包括其特征為溴系阻燃劑、銻系協(xié)效阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑等中一種或復合兩種以上；進一步，根據(jù)“新型材料”中無機物和塑料的加工特性不包含或包含起到穩(wěn)定或潤滑作用的助劑等等。本發(fā)明制作工藝技術(shù)方案是一種用于降低LED結(jié)溫的新型材料的制備工藝，其特征在于其包含如下工作步驟(I)主材料加熱干燥；(2)有機與無機物分別混合后按比例分前后次序計量加入或全混合密煉塑化粘結(jié)后加入；(3)螺桿擠出機塑化分散均勻；(4)多孔模頭擠出成條；(5)模頭熱切?；蚶瓧l冷卻切粒；(6)注塑成型。I、將組分A在干燥機90 160度干燥2 8小時，組分B在干燥機90 120度干燥2 8小時一保證材料水分被烘干降低加工時水解而性能下降；2、將按上述本發(fā)明的配方技術(shù)方案配好的物料進行密煉等預加工5 30分鐘以使初步粘接后進入螺桿擠出機進一步塑化分散均勻，或組分A、組分BC分別混合后先由組分BC按比例計量進入螺桿擠出機塑化后再將組分A按比例計量進入螺桿擠出機進一步塑化分散均勻；以上步驟的緣由本發(fā)明以高傳遞和高散走熱量特性無機粉體或纖維為主，沒塑化粘接就混合進入螺桿擠出機，會造成組分分層無法均勻分散，會造成表面硬度高、摩擦系數(shù)大的傳遞和散走熱量無機物生磨塑料，前者散熱管路分布不均無法形成飽和大面積連續(xù)性的導熱管路，后者高分子樹脂的降解從而導致混合新型材料性能的下降，傳遞和散走熱量無機物被磨碎、排列雜亂無章形成不了好的主導熱通道從而影響其導熱性；3、加工好“新型材料”由多孔模頭擠出成條，進行模頭熱切或拉條冷卻切粒；以上步驟的緣由本發(fā)明以傳遞和散走熱量無機物作為主體，隨其比例的增大混合新型材料的粘性會下降無法做到拉條冷卻，切粒時而采用熱切從而保證生產(chǎn)的順暢和產(chǎn)量的提升；4、將“新型材料”進行注塑前處理后，注塑成型合要求的燈杯或測試制件。以下是本發(fā)明的二 i^一個
具體實施例方式實施例一
權(quán)利要求
1.一種用于降低LED結(jié)溫的新型材料，其特征在于其包含以下重量比的組分50% 90%的一種或復合兩種以上具有高傳遞和高散走熱量特性的無機物組分A ； 5% 48%的一種或復合兩種以上的塑料組分B ;2 0Z0 20%的功能助劑組分C。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型材料，其特征在于所述組分A包含碳類，碳化物類，金屬氧化或氮化物類，金屬粉末類的粉體或纖維的一種或兩種以上組合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型材料，其特征在于所述碳類為石墨、石墨烯、碳納米管， 所述碳化物類為碳化硅，所述金屬氧化或氮化物類為氧化鋁、陶瓷粉、氧化鋅、氮化硼、氮化鋁，所述金屬粉末類為銀粉、銅粉、鋁粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的新型材料，其特征在于所述組分A還包含以下重量比的組分40% 60%的一種或復合兩種以上目數(shù)為50 300的具有高傳遞和高散走熱量特性的無機物；10% 50%的一種或復合兩種以上目數(shù)為300 1250的具有高傳遞和高散走熱量特性的無機物；10% 30%的一種或復合兩種以上大于等于目數(shù)為1250的具有聞傳遞和聞散走熱量特性的無機物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型材料，其特征在于所述組分B包含聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚苯醚、耐熱聚酰胺、LCP。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型材料，其特征在于所述組分C包含偶聯(lián)劑或相容劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型材料，其特征在于所述偶聯(lián)劑或相容劑包含硅烷類、鈦酸酯類、鋁酸酯類、低粘環(huán)狀聚酯樹脂CBT類、馬來酸酐接枝物、GMA縮水甘油醚接枝物中一種或復合兩種以上；所述阻燃劑包含溴系阻燃劑、銻系協(xié)效阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑中一種或復合兩種以上；所述穩(wěn)定劑包含抗氧1010、抗氧168、抗氧H161、抗氧SEED中一種或復合兩種以上； 所述潤滑劑包含蠟類、硬脂酸酯類中一種或復合兩種以上。
8.—種如權(quán)利要求1-8所述的新型材料的制備工藝，其特征在于其包含如下工作步驟(1)主材料加熱干燥；(2)有機與無機物分別混合后按比例分前后次序計量加入或全混合密煉塑化粘結(jié)后加A ；(3)螺桿擠出機塑化分散均勻；(4)多孔模頭擠出成條；(5)模頭熱切粒或拉條冷卻切粒；(6)注塑成型。
全文摘要
本發(fā)明涉及高傳遞和高散走熱量特性的無機物用于LED散熱的技術(shù)領(lǐng)域，技術(shù)方案為一種用于降低LED結(jié)溫的新型材料包含以下重量比的組分50％～90％的一種或復合兩種以上具有高傳遞和高散走熱量特性的無機物組分A；5％～48％的一種或復合兩種以上的塑料組分B；2％～20％的功能助劑組分C。一種用于降低LED結(jié)溫的新型材料的制備工藝包含如下工作步驟(1)主材料加熱干燥；(2)有機與無機物分別混合后按比例分前后次序計量加入或全混合密煉塑化粘結(jié)后加入；(3)螺桿擠出機塑化分散均勻；(4)多孔模頭擠出成條；(5)模頭熱切?；蚶瓧l冷卻切粒；(6)注塑成型。
文檔編號C08K3/08GK102617927SQ20121003682
公開日2012年8月1日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者許永信 申請人:許永信