一種耐磨大功率led散熱用導(dǎo)熱橡膠及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐磨大功率LED散熱用導(dǎo)熱橡膠，由下列重量份原料制成：PVP11?12、二氯甲烷適量、DMF適量、107硅橡膠100?104、二甲基硅油5?5.4、正硅酸乙酯4.2?4.4、二月桂酸二丁基錫1?1.3、硅烷偶聯(lián)劑kh?550 1.7?1.9、乙醇170?190、氣相法白炭黑10?11、40?50μm氮化鋁100?105、納米氮化鋁20?21、鈦酸鍶鋇納米粉體1.3?1.4、羰基鎳粉1.2?1.4、銀杏黃酮0.6?0.8、乙酸鋇0.8?1。本發(fā)明提高了橡膠導(dǎo)熱性，提高了硅橡膠的力學(xué)性能；通過使用羰基鎳粉、鈦酸鍶鋇納米粉體、銀杏黃酮、乙酸鋇，提高了橡膠的耐磨性、耐熱性和抗老化性。
【專利說明】
一種耐磨大功率LED散熱用導(dǎo)熱橡膠及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及LED散熱橡膠技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耐磨大功率LED散熱用導(dǎo)熱橡膠及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED( (LightEmittingD1de))作為一種優(yōu)良的光電器件，具有體積小、功耗低、壽命長(zhǎng)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，預(yù)計(jì)在未來的10?20年內(nèi)將成為新一代理想的通用照明光源。隨著LED向高光強(qiáng)、高功率發(fā)展，其散熱問題日漸突出，嚴(yán)重影響了LED的光輸出特性和器件的壽命，已成為大功率LED封裝必需解決的關(guān)鍵問題。本文針對(duì)LED的散熱問題，選擇研究了可應(yīng)用于大功率LED的導(dǎo)熱硅橡膠。在闡述硅橡膠的硫化機(jī)理和導(dǎo)熱機(jī)理的基礎(chǔ)上，制備了KH-550(硅烷偶聯(lián)劑)表面處理的A1203、A1N導(dǎo)熱硅橡膠、不同填料(氧化鋁、銅、氮化鋁、石墨、鋁)的導(dǎo)熱硅橡膠、不同粒徑的導(dǎo)熱硅橡膠以及二元混合填充導(dǎo)熱硅橡膠;分析了填料表面處理、填料種類、不同量補(bǔ)強(qiáng)劑、填料填充量、填料粒徑大小等因素對(duì)單組份硅橡膠以及主填充填料、增強(qiáng)填料對(duì)二元混合填充導(dǎo)熱硅橡膠熱導(dǎo)率的影響;并將所制備的導(dǎo)熱硅橡膠用于1W、3W、5WLED燈珠;最后，應(yīng)用COMSOLMultiphysic多物理場(chǎng)仿真軟件對(duì)LED溫度場(chǎng)進(jìn)行了初步模擬。論文的主要研究結(jié)果如下:①經(jīng)過表面處理的導(dǎo)熱填料制備的導(dǎo)熱硅橡膠導(dǎo)熱率總體高于未經(jīng)表面處理的；同時(shí)，適量的氣相法白炭黑補(bǔ)強(qiáng)劑有利于增強(qiáng)硅橡膠活性，提高硅橡膠的導(dǎo)熱性能。②不同導(dǎo)熱顆粒制備的硅橡膠導(dǎo)熱率不同，熱導(dǎo)率λΑ1>λΑ1Ν>λΟλαι>λΑ1203，Α1導(dǎo)熱硅橡膠導(dǎo)熱率最高，達(dá)到0.52W/(mK)，A1203導(dǎo)熱硅橡膠最低為0.36W/(mK)。③同種導(dǎo)熱填料下，隨導(dǎo)熱填料填充量的增大，硅橡膠熱導(dǎo)率增加。相同填料用量下，AlN填充硅橡膠的導(dǎo)熱性能比A1203的好。④Al填充導(dǎo)熱硅橡膠熱導(dǎo)率與Al顆粒粒徑的關(guān)系表明:填料粒徑對(duì)熱導(dǎo)率的影響較大，當(dāng)Al粒徑為50μπι時(shí)，熱導(dǎo)率最高為0.70W/(mK);⑤以Al (50μηι)顆粒為主，添加不同粒徑(1、8、20、74μηι) Al制備的二元混合導(dǎo)熱娃橡膠中，發(fā)現(xiàn):隨第二填充Al顆粒粒徑增大，熱導(dǎo)率減?。煌涣?20μπι)的Al和Cu作為第二填充顆粒時(shí)，熱導(dǎo)率變化不大。⑥將制備的導(dǎo)熱硅橡膠用于1W、3W、5WLED燈珠，實(shí)際散熱結(jié)果表明:自制AlN填充制備的導(dǎo)熱硅橡膠封裝的LED結(jié)溫比市購(gòu)深圳市鴻富誠(chéng)散熱墊片封裝的LED結(jié)溫稍高，兩者結(jié)溫溫差最小為2.3°C ;但當(dāng)LED功率較高(>5W)時(shí)，兩者結(jié)溫相差很小，說明:制備的導(dǎo)熱硅橡膠更適合應(yīng)用于5W以上大功率LED。
[0003]該論文使用氮化鋁制備的橡膠導(dǎo)熱性較好，但是還是不能滿足生產(chǎn)的需要，而且橡膠的耐熱性、韌性、抗拉性能、耐水性、阻氣性、耐腐蝕性、耐磨性、抗輻射性、導(dǎo)熱性、耐酸堿性、阻燃性、易變形性、抗氧化性還是不夠好，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種耐磨大功率LED散熱用導(dǎo)熱橡膠及其生產(chǎn)方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的: 一種耐磨大功率LED散熱用導(dǎo)熱橡膠，由下列重量份的原料制成:PVPl 1-12、二氯甲烷適量、DMF適量、107硅橡膠100-104、二甲基硅油5_5.4、正硅酸乙酯4.2_4.4、二月桂酸二丁基錫1-1.3、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 1.7-1.9、乙醇170-190、氣相法白炭黑10-11、40-50μπι氮化鋁100-105、納米氮化鋁20-21、鈦酸鍶鋇納米粉體1.3-1.4、羰基鎳粉1.2-1.4、銀杏黃酮0.6-0.8、乙酸鋇 0.8-1。
[0006]所述的耐磨大功率LED散熱用導(dǎo)熱橡膠的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
(1)按體積比二氯甲烷:DMF=2:8配制成溶劑，加入PVP配制成12_13的％的溶液，再加入納米氮化鋁、鈦酸鍶鋇納米粉體，室溫下磁力攪拌12_13h，送入靜電紡絲裝置，溶液流速設(shè)定為0.2ml/h，驅(qū)動(dòng)電壓為15kV，噴絲頭到收集裝置的距離為20cm，將40-50μηι氮化鋁放入收集裝置中，在噴絲的同時(shí)不斷攪拌收集裝置內(nèi)的物料，噴絲完畢得到混合物料；
(2)將乙醇加熱至70-75°C，加入硅烷偶聯(lián)劑kh-550，攪拌均勻，加入第(I)步得到的混合物料，保溫并攪拌10-1 Imin，靜置2-2.5h，用吸管吸去上層清液，剩余沉淀物放入干燥箱，在80-82 °C下干燥2-2.5h，得到粉體；
(3)將107硅橡膠中加入二甲基硅油，混合均勻，得到稀釋橡膠；
(4)將第(2)步得到的粉體和第(3)步得到的稀釋橡膠以及其他剩余原料混合均勻，送入模具，再連同模具放入真空干燥箱中抽真空排除氣泡，10-12分鐘后取出，在室溫下自行固化4-4.5小時(shí)，即得。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明將納米氮化鋁、鈦酸鍶鋇納米粉體紡絲，得到了納米絲，附著在微米級(jí)氮化鋁表面，使得納米絲能夠與微米級(jí)氮化鋁緊密結(jié)合，使得納米絲均勻分散在橡膠中，形成了點(diǎn)和線的穩(wěn)定導(dǎo)熱通路，提高了橡膠的導(dǎo)熱性，還有效提高了硅橡膠的力學(xué)性能；通過使用羰基鎳粉、鈦酸鍶鋇納米粉體、銀杏黃酮、乙酸鋇，提高了橡膠的耐磨性、耐熱性和抗老化性。
【具體實(shí)施方式】
[0008]一種耐磨大功率LED散熱用導(dǎo)熱橡膠，由下列重量份(公斤)的原料制成:PVPl 1、二氯甲烷適量、DMF適量、107硅橡膠100、二甲基硅油5、正硅酸乙酯4.2、二月桂酸二丁基錫1、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 1.7、乙醇170、氣相法白炭黑10、40μπι氮化鋁100、納米氮化鋁20、鈦酸鍶鋇納米粉體I.3、羰基鎳粉1.2、銀杏黃酮0.6、乙酸鋇0.8。
[0009]所述的耐磨大功率LED散熱用導(dǎo)熱橡膠的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
(I)按體積比二氯甲烷:DMF=2:8配制成溶劑，加入PVP配制成12wt%的溶液，再加入納米氮化鋁、鈦酸鍶鋇納米粉體，室溫下磁力攪拌12h，送入靜電紡絲裝置，溶液流速設(shè)定為0.2ml/h，驅(qū)動(dòng)電壓為15kV，噴絲頭到收集裝置的距離為20cm，將40μπι氮化鋁放入收集裝置中，在噴絲的同時(shí)不斷攪拌收集裝置內(nèi)的物料，噴絲完畢得到混合物料；
(2 )將乙醇加熱至70 °C，加入硅烷偶聯(lián)劑kh-550，攪拌均勻，加入第(I)步得到的混合物料，保溫并攪拌lOmin，靜置2h，用吸管吸去上層清液，剩余沉淀物放入干燥箱，在80°C下干燥2h，得到粉體；
(3)將107硅橡膠中加入二甲基硅油，混合均勻，得到稀釋橡膠；
(4)將第(2)步得到的粉體和第(3)步得到的稀釋橡膠以及其他剩余原料混合均勻，送入模具，再連同模具放入真空干燥箱中抽真空排除氣泡，10分鐘后取出，在室溫下自行固化 4小時(shí)，即得D
[0010] 本實(shí)施例散熱橡膠的導(dǎo)熱系數(shù)為0.62W/(m.K)，硬度HA(S)為62。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種耐磨大功率LED散熱用導(dǎo)熱橡膠，其特征在于由下列重量份的原料制成:PVP11 -12、二氯甲烷適量、DMF適量、107硅橡膠100-104、二甲基硅油5-5.4、正硅酸乙酯4.2-4.4、二月桂酸二丁基錫1-1.3、硅烷偶聯(lián)劑吐-550 1.7-1.9、乙醇170-190、氣相法白炭黑10-11、40-50μπι氮化鋁100-105、納米氮化鋁20-21、鈦酸鍶鋇納米粉體1.3-1.4、羰基鎳粉1.2-1.4、銀杏黃酮0.6-0.8、乙酸鋇0.8-1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨大功率LED散熱用導(dǎo)熱橡膠的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟: (1)按體積比二氯甲烷:DMF=2:8配制成溶劑，加入PVP配制成12_13的％的溶液，再加入納米氮化鋁、鈦酸鍶鋇納米粉體，室溫下磁力攪拌12_13h，送入靜電紡絲裝置，溶液流速設(shè)定為0.2ml/h，驅(qū)動(dòng)電壓為15kV，噴絲頭到收集裝置的距離為20cm，將40-50μηι氮化鋁放入收集裝置中，在噴絲的同時(shí)不斷攪拌收集裝置內(nèi)的物料，噴絲完畢得到混合物料； (2)將乙醇加熱至70-75°C，加入硅烷偶聯(lián)劑kh-550，攪拌均勻，加入第(I)步得到的混合物料，保溫并攪拌10-1 Imin，靜置2-2.5h，用吸管吸去上層清液，剩余沉淀物放入干燥箱，在80-82 °C下干燥2-2.5h，得到粉體； (3)將107硅橡膠中加入二甲基硅油，混合均勻，得到稀釋橡膠； (4)將第(2)步得到的粉體和第(3)步得到的稀釋橡膠以及其他剩余原料混合均勻，送入模具，再連同模具放入真空干燥箱中抽真空排除氣泡，10-12分鐘后取出，在室溫下自行固化4-4.5小時(shí)，即得。
【文檔編號(hào)】D01F8/10GK105949772SQ201610088203
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年2月17日
【發(fā)明人】譚啟龍
【申請(qǐng)人】和鴻電氣有限公司