本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種LED粘結(jié)層用碳纖維增強(qiáng)的高導(dǎo)熱型環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，及其制備工藝。

背景技術(shù)：

固態(tài)照明用白光LED的使用越來(lái)越廣泛，但是，由于LED所處的環(huán)境溫度和節(jié)點(diǎn)到環(huán)境的熱阻對(duì)其發(fā)光效率、使用壽命具有重要影響，因此大功率LED

的高效穩(wěn)定散熱問(wèn)題成為影響其推廣應(yīng)用的重要障礙。

巨虹宗在碩士學(xué)位論文《環(huán)氧復(fù)合材料粘結(jié)層對(duì)LED結(jié)溫的影響》一文中，采用摻雜微米氧化鋁及碳化硼的方法對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的導(dǎo)熱性能和粘接性能進(jìn)行改進(jìn)，制備了高導(dǎo)熱的環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。為了提高粒子在環(huán)氧樹(shù)脂中的分散性，減少固化后的氣泡數(shù)，對(duì)填料進(jìn)行干燥處理：將B₄C、Al₂O₃粉末放入干燥箱中在100℃下干燥，加入KH-550、無(wú)水乙醇，超聲分散，磁力攪拌，然后于80℃的烘箱中烘干。環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備：向雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂E-51中加入干燥處理后的微粒，放入80℃烘箱中，加入胺類固化劑，攪拌，加入消泡劑真空脫泡，然后放入模具于80℃的干燥箱中固化。但是存在導(dǎo)熱性能不足。

本發(fā)明制備的環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料用于大功率LED中的某一粘接層。以B₄C粉末、Al₂O₃為填料，以正硅酸乙酯為硫化劑，以二月桂酸二丁基錫為催化劑，制備了KH550表面處理的導(dǎo)熱硅橡膠，提高了硅橡膠的導(dǎo)熱性能；用乙二胺對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行氨基改性，成功接入氨基，能夠顯著提高環(huán)氧樹(shù)脂的熱學(xué)和力學(xué)性能；用聚甲基三乙氧基硅烷(PTS)通過(guò)化學(xué)改性的方法，制備了有機(jī)硅改性環(huán)氧樹(shù)脂，PTS的水解物主要是與環(huán)氧樹(shù)脂中的羥基發(fā)生反應(yīng)，將有機(jī)硅成功引入環(huán)氧樹(shù)脂；以甲基六氫苯酐為固化劑，以乳化硅油為消泡劑，通過(guò)超聲分散制備了碳納米管增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料，力學(xué)性能優(yōu)異；本發(fā)明以短切碳纖維、酚醛樹(shù)脂粉末為原料，制備了具有良好剛性的碳纖維網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)體，與環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合，制得了具有較高模量和較低熱膨脹性的復(fù)合材料；得到一種LED粘結(jié)層用碳纖維增強(qiáng)的高導(dǎo)熱型環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種LED粘結(jié)層用碳纖維增強(qiáng)的高導(dǎo)熱型環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料及其制備工藝，依照該工藝制作的復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)高，能更好的改善LED的散熱，熱膨脹性低。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂E-51 25-38，B₄C粉末6-10，Al₂O₃5-8，107膠2-4，二

月桂酸二丁基錫2-3，正硅酸乙酯4-7，氧化石墨烯7-10，乙二胺2-3，PTS 4-9，多壁碳納米管8-11，短切碳纖維3-5，酚醛樹(shù)脂粉末1-2，甲基六氫苯酐6-8，乳化硅油3-5，KH550、乙醇、蒸餾水、DMF適量。

一種LED粘結(jié)層用碳纖維增強(qiáng)的高導(dǎo)熱型環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行：

a. 將Al₂O₃、B₄C粉末放入干燥箱中在90-110℃下干燥2-3h，降至室溫，加入KH550、乙醇，超聲分散1-2h，過(guò)濾，70-90℃真空干燥，研磨、過(guò)100-200目篩，將所得粉料與107膠、1-2份二月桂酸二丁基錫、正硅酸乙酯混合，攪拌1-2h；

b. 向氧化石墨烯中1:2-4加入DMF，再與乙二胺混合，超聲處理1-2h，在110-130℃反應(yīng)4-8h，過(guò)濾、醇洗水洗3-5次，70-90℃烘干，加入雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂E-51攪拌均勻，于140-160℃真空箱中加熱2-3h，冷卻、密封保存；

c. 將b中所得物料與PTS混合，升溫至75-95℃攪拌均勻，1:2-5滴加剩余份二月桂酸二丁基錫和蒸餾水，恒溫反應(yīng)3-5h，加入多壁碳納米管，超聲振蕩攪拌1-2h；

d. 將短切碳纖維與酚醛樹(shù)脂粉末混合，1:3-5加入水中，超聲振蕩并攪拌1-2h，過(guò)濾，于50-70℃干燥3-5h后，置于碳化爐中在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下升溫至800-900℃進(jìn)行碳化；

e. 將a、c、d所得物料混合，加入甲基六氫苯酐，超聲分散處理1-2h，加入乳化硅油于60-80℃真空脫泡1-2h，澆注到模具中，于80-150℃的干燥箱中固化2-5h，自然冷卻，得到一種LED粘結(jié)層用碳纖維增強(qiáng)的高導(dǎo)熱型環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。

本發(fā)明的反應(yīng)機(jī)理如下：

（1）以Al₂O₃、B₄C粉末為填料，以正硅酸乙酯為硫化劑，以二月桂酸二丁基錫為催化劑，制備了KH550表面處理的導(dǎo)熱硅橡膠，提高了硅橡膠的導(dǎo)熱性能。

（2）氧化石墨烯具有高的徑厚比，熱還原后形成導(dǎo)熱母粒在復(fù)合材料中形成導(dǎo)熱通路，用乙二胺對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行氨基改性，成功接入氨基，能夠顯著提高環(huán)氧樹(shù)脂的熱學(xué)和力學(xué)性能。

（3）用聚甲基三乙氧基硅烷(PTS)通過(guò)化學(xué)改性的方法，制備了有機(jī)硅改性環(huán)氧樹(shù)脂，PTS的水解物主要是與環(huán)氧樹(shù)脂中的羥基發(fā)生反應(yīng)，將有機(jī)硅成功引入環(huán)氧樹(shù)脂，化學(xué)改性環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)物具有優(yōu)良的拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率、熱穩(wěn)定性。

（4）本發(fā)明以短切碳纖維、酚醛樹(shù)脂粉末為原料，制備了具有良好剛性的碳纖維網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)體，與環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合，制得了具有較高模量和較低熱膨脹性的復(fù)合材料。

（5）以甲基六氫苯酐為固化劑，以乳化硅油為消泡劑，通過(guò)超聲分散制備了碳納米管增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料，力學(xué)性能、導(dǎo)熱性能優(yōu)異。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

實(shí)施例

一種LED粘結(jié)層用碳纖維增強(qiáng)的高導(dǎo)熱型環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，由下述重量份(g)的原料制得：

雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂E-51 38，B₄C粉末10，Al₂O₃8，107膠4，二月桂酸二

丁基錫3，正硅酸乙酯7，氧化石墨烯10，乙二胺3，PTS 9，多壁碳納米管11，短切碳纖維5，酚醛樹(shù)脂粉末2，甲基六氫苯酐8，乳化硅油5，KH550、乙醇、蒸餾水、DMF適量。

一種LED粘結(jié)層用碳纖維增強(qiáng)的高導(dǎo)熱型環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行：

a. 將Al₂O₃、B₄C粉末放入干燥箱中在100-110℃下干燥2h，降至室溫，加入KH550、乙醇，超聲分散1h，過(guò)濾，80-90℃真空干燥，研磨、過(guò)100目篩，將所得粉料與107膠、1-2份二月桂酸二丁基錫、正硅酸乙酯混合，攪拌1h；

b. 向氧化石墨烯中1:2加入DMF，再與乙二胺混合，超聲處理1h，在120-130℃反應(yīng)4h，過(guò)濾、醇洗水洗3次，80-90℃烘干，加入雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂E-51攪拌均勻，于150-160℃真空箱中加熱2h，冷卻、密封保存；

c. 將b中所得物料與PTS混合，升溫至85-95℃攪拌均勻，1:4滴加剩余份二月桂酸二丁基錫和蒸餾水，恒溫反應(yīng)3h，加入多壁碳納米管，超聲振蕩攪拌1-2h；

d. 將短切碳纖維與酚醛樹(shù)脂粉末混合，1:3加入水中，超聲振蕩并攪拌1h，過(guò)濾，于60-70℃干燥3h后，置于碳化爐中在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下升溫至800-900℃進(jìn)行碳化；

e. 將a、c、d所得物料混合，加入甲基六氫苯酐，超聲分散處理1h，加入乳化硅油于70-80℃真空脫泡1h，澆注到模具中，于110-120℃的干燥箱中固化4h，自然冷卻，得到一種LED粘結(jié)層用碳纖維增強(qiáng)的高導(dǎo)熱型環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。

上述實(shí)施例制備的一種LED粘結(jié)層用碳纖維增強(qiáng)的高導(dǎo)熱型環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的性能檢測(cè)結(jié)果如下所示：

熱導(dǎo)率≥5.4 W/m·K，拉伸強(qiáng)度≥75.9MPa，彎曲強(qiáng)度≥139.8MPa，彎曲模量≥4.5GPa，斷裂伸長(zhǎng)率≥21.9%。