本發(fā)明涉及燈具材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
應(yīng)急燈是消防安全系統(tǒng)不可缺失的一個重要組成；應(yīng)急燈在公共建筑、高層建筑、旅店、人員密集場合被強制要求安裝并需要定期維護。應(yīng)急燈的功能是當火災(zāi)或者其它不可預(yù)知的災(zāi)難發(fā)生導(dǎo)致建筑內(nèi)普通照明不能正常工作時，其可在特定的時間內(nèi)為指定的安全通道提供最低的照明度。應(yīng)急燈還可在建筑內(nèi)普通照明不能正常工作時提供幫助安全撤離用的照明信號標志，并清楚指示每個通道的方向變化，幫助受困人員有序安全地撤離。
現(xiàn)今應(yīng)急燈大部分采用led燈，led光源在發(fā)光原理、節(jié)能、環(huán)保的層面上都遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)照明燈具，而且led發(fā)光的單向性形成了對射燈配光的完美支持。led燈體本身的散熱性能至關(guān)重要，直接影響到燈具的使用壽命和照明效果，led的散熱問題是影響其使用壽命的一大難題。傳統(tǒng)的三種用于led散熱器的材料，包括鋁材、塑料和陶瓷，三者各有優(yōu)劣，但依然無法同時滿足led散熱器材料所需的絕緣性好、膨脹系數(shù)低、導(dǎo)熱系數(shù)大、散熱效果好、質(zhì)輕和機械性能好的優(yōu)點?，F(xiàn)有的led散熱材料主要是由鋁、銅等金屬材料制成，目前l(fā)ed射燈散熱器普遍采用鋁擠型材或者壓鑄鋁合金制作而成。由于鋁擠型材或者壓鑄鋁合金傳熱系數(shù)低，導(dǎo)致散熱器熱量傳導(dǎo)較慢。為了達到更好的散熱效果只能加大散熱面積，提高翅片高度，嚴重浪費金屬材料，且體積較大，加工工藝性不好在實際使用中存在成本限制、絕緣性能不夠等缺點，因此很有必要改進材料的配方，使材料達到更為良好的散熱效果，改善燈具的使用性能，延長使用壽命。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料，該復(fù)合散熱材料表面光潔致密，力學(xué)性能優(yōu)良，膨脹系數(shù)低、導(dǎo)熱系數(shù)大、散熱效果好、質(zhì)輕且耐溫耐老化，防水阻潮，經(jīng)久耐用，能滿足大部分應(yīng)急燈散熱需求，同時保證燈具的發(fā)光效率和使用壽命，具有較高的使用價值和良好的應(yīng)用前景。
本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了一種應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料，包括以下重量份的原料：
鋁25-35份、銅5-10份、鎂0.2-0.7份、氮化硼3-5份、碳化鉭4-6份、石墨烯4-8份、納米二氧化硅1-3份、碳化硅1-3份、二乙氨基丙胺3-6份、納米碳纖維3-7份、氧化鋯0.5-1.5份、三氧化二鉻0.5-1份、二硼化釩0.5-1.5份、二硼化鋯0.5-1.5份、氮化鋁1-3份、水玻璃6-8份、稀土氧化物混合物3-5份、乙烯基硅油5-8份、聚氨酯-丙烯酸酯-環(huán)氧乙烷樹脂20-25份、海因環(huán)氧樹脂10-20份。
優(yōu)選地，所述應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料包括以下重量份的原料：
鋁30份、銅8份、鎂0.5、氮化硼4份、碳化鉭5份、石墨烯6份、納米二氧化硅2份、二乙氨基丙胺4份、碳化硅2份、納米碳纖維5份、氧化鋯1份、三氧化二鉻0.8份、二硼化釩1份、二硼化鋯1份、氮化鋁2份、水玻璃7份、稀土氧化物混合物4份、乙烯基硅油6份、聚氨酯-丙烯酸酯-環(huán)氧乙烷樹脂23份、海因環(huán)氧樹脂15份。
優(yōu)選地，所述稀土氧化物混合物為按重量份數(shù)氧化鑭5份、氧化鈰25份、氧化鐠10份和氧化銣8份組成的混合物。
優(yōu)選地，所述聚氨酯-丙烯酸酯-環(huán)氧乙烷樹脂為聚氨酯、丙烯酸酯、環(huán)氧乙烷按照重量比2:2:1通過核殼聚合法聚合而成。
本發(fā)明還提供了一種應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一，將乙烯基硅油、聚氨酯-丙烯酸酯-環(huán)氧乙烷樹脂、海因環(huán)氧樹脂、石墨烯混合加入高速攪拌機中，在90-120℃下攪拌15-25分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速150-250r/min，再加入二乙氨基丙胺、納米碳纖維繼續(xù)攪拌10-20分鐘，再加入水玻璃繼續(xù)攪拌15-25分鐘得到有機混合物a；
步驟二，鋁、銅、鎂、氮化硼、碳化鉭、納米二氧化硅、碳化硅、氧化鋯、三氧化二鉻、二硼化釩、二硼化鋯、氮化鋁份、稀土氧化物混合物、加入高速粉碎機中粉碎，將粉碎后的混合物送入球磨機中研磨，過200目篩得到混合b；
步驟三，將步驟二制得的混合物b加入步驟一制得的有機混合物a中送入高速攪拌機中攪拌均勻，攪拌轉(zhuǎn)速500-600r/min，攪拌時間20-30分鐘，再送入高溫反應(yīng)釜中在180-230℃下反應(yīng)30-60分鐘，得到混合物c；
步驟四，將步驟三制得的混合物c加入模具中，在單位壓力15-17kg/cm2下壓制成型，在保護性氣體分為中以680-690℃的溫度燒結(jié)5-7小時，冷卻后即得本發(fā)明的應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料。
優(yōu)選地，所述一種應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料的制備步驟為：
步驟一，將乙烯基硅油、聚氨酯-丙烯酸酯-環(huán)氧乙烷樹脂、海因環(huán)氧樹脂、石墨烯混合加入高速攪拌機中，在105℃下攪拌20分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速200r/min，再加入二乙氨基丙胺、納米碳纖維繼續(xù)攪拌15分鐘，再加入水玻璃繼續(xù)攪拌20分鐘得到有機混合物a；
步驟二，鋁、銅、鎂、氮化硼、碳化鉭、納米二氧化硅、碳化硅、氧化鋯、三氧化二鉻、二硼化釩、二硼化鋯、氮化鋁份、稀土氧化物混合物、加入高速粉碎機中粉碎，將粉碎后的混合物送入球磨機中研磨，過200目篩得到混合b；
步驟三，將步驟二制得的混合物b加入步驟一制得的有機混合物a中送入高速攪拌機中攪拌均勻，攪拌轉(zhuǎn)速550r/min，攪拌時間25分鐘，再送入高溫反應(yīng)釜中在200℃下反應(yīng)45分鐘，得到混合物c；
步驟四，將步驟三制得的混合物c加入模具中，在單位壓力16kg/cm2下壓制成型，在保護性氣體分為中以685℃的溫度燒結(jié)6小時，冷卻至室溫后即得本發(fā)明的應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料。
優(yōu)選地，所述保護性氣體為氮氣。
優(yōu)選地，所述冷卻方式為自然風冷卻。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
（1）本發(fā)明的一種應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料添加的碳化鉭可以增加材料的耐磨耐蝕性，提高材料的韌性，添加的氮化鋁，其膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性好的特性能夠有效提高復(fù)合材料的散熱功能。
（2）本發(fā)明的一種應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料添加了乙烯基硅油、聚氨酯-丙烯酸酯-環(huán)氧乙烷樹脂、海因環(huán)氧樹脂、二乙氨基丙胺對鋁、銅、鎂、氮化硼、碳化鉭氮化鋁等粉體進行表面改性，增進其與其它原料的相容性，從而使復(fù)合材料獲得良好的散熱性能，使得的散熱材料結(jié)構(gòu)致密，表面光潔。
（3）本發(fā)明的一種應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料添加的稀土氧化物混合物、三氧化二鉻能夠有效增強復(fù)合散熱材料的物理化學(xué)性能，并提高材料的高溫機械性能。
（4）本發(fā)明的一種應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料中添加一定量的納米二氧化硅、碳化硅、石墨烯，能夠使得制備的燈罩材料具備良好抗熱性能，導(dǎo)熱系數(shù)更高，同時能夠還能夠增加材料的拉伸性能和柔韌性能。
（5）本發(fā)明的一種應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料的制備方法簡單、工藝簡明、材料成本較低、原料易得、適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，具有較高的實用價值和廣泛的應(yīng)用前景。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
實施例1.
本實施例的應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料，包括以下重量份的原料：
鋁25份、銅5份、鎂0.2份、氮化硼3份、碳化鉭4份、石墨烯4份、納米二氧化硅1份、碳化硅1份、二乙氨基丙胺3份、納米碳纖維3份、氧化鋯0.5份、三氧化二鉻0.5份、二硼化釩0.5份、二硼化鋯0.5份、氮化鋁1份、水玻璃6份、稀土氧化物混合物3份、乙烯基硅油5份、聚氨酯-丙烯酸酯-環(huán)氧乙烷樹脂20份、海因環(huán)氧樹脂10份。
本實施例中稀土混合物為按重量份數(shù)氧化鑭5份、氧化鈰25份、氧化鐠10份和氧化銣8份組成的混合物。
本實施例中聚氨酯-丙烯酸酯-環(huán)氧乙烷樹脂為聚氨酯、丙烯酸酯、環(huán)氧乙烷按照重量比2:2:1通過核殼聚合法聚合而成。
本實施例的應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一，將乙烯基硅油、聚氨酯-丙烯酸酯-環(huán)氧乙烷樹脂、海因環(huán)氧樹脂、石墨烯混合加入高速攪拌機中，在90℃下攪拌15分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速150r/min，再加入二乙氨基丙胺、納米碳纖維繼續(xù)攪拌10分鐘，再加入水玻璃繼續(xù)攪拌15分鐘得到有機混合物a；
步驟二，鋁、銅、鎂、氮化硼、碳化鉭、納米二氧化硅、碳化硅、氧化鋯、三氧化二鉻、二硼化釩、二硼化鋯、氮化鋁份、稀土氧化物混合物、加入高速粉碎機中粉碎，將粉碎后的混合物送入球磨機中研磨，過200目篩得到混合b；
步驟三，將步驟二制得的混合物b加入步驟一制得的有機混合物a中送入高速攪拌機中攪拌均勻，攪拌轉(zhuǎn)速500r/min，攪拌時間20分鐘，再送入高溫反應(yīng)釜中在180℃下反應(yīng)30分鐘，得到混合物c；
步驟四，將步驟三制得的混合物c加入模具中，在單位壓力15kg/cm2下壓制成型，在保護性氣體分為中以680℃的溫度燒結(jié)5小時，冷卻后即得本發(fā)明的應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料。
本實施例中保護性氣體為氮氣。
本實施例中冷卻方式為自然風冷。
實施例2.
本實施例的應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料，包括以下重量份的原料：
鋁35份、銅10份、鎂0.7份、氮化硼5份、碳化鉭6份、石墨烯8份、納米二氧化硅3份、碳化硅3份、二乙氨基丙胺6份、納米碳纖維7份、氧化鋯1.5份、三氧化二鉻1份、二硼化釩1.5份、二硼化鋯1.5份、氮化鋁3份、水玻璃8份、稀土氧化物混合物5份、乙烯基硅油8份、聚氨酯-丙烯酸酯-環(huán)氧乙烷樹脂25份、海因環(huán)氧樹脂20份。
本實施例中稀土混合物為按重量份數(shù)氧化鑭5份、氧化鈰25份、氧化鐠10份和氧化銣8份組成的混合物。
本實施例中聚氨酯-丙烯酸酯-環(huán)氧乙烷樹脂為聚氨酯、丙烯酸酯、環(huán)氧乙烷按照重量比2:2:1通過核殼聚合法聚合而成。
本實施例的應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一，將乙烯基硅油、聚氨酯-丙烯酸酯-環(huán)氧乙烷樹脂、海因環(huán)氧樹脂、石墨烯混合加入高速攪拌機中，在120℃下攪拌25分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速250r/min，再加入二乙氨基丙胺、納米碳纖維繼續(xù)攪拌20分鐘，再加入水玻璃繼續(xù)攪拌25分鐘得到有機混合物a；
步驟二，鋁、銅、鎂、氮化硼、碳化鉭、納米二氧化硅、碳化硅、氧化鋯、三氧化二鉻、二硼化釩、二硼化鋯、氮化鋁份、稀土氧化物混合物、加入高速粉碎機中粉碎，將粉碎后的混合物送入球磨機中研磨，過200目篩得到混合b；
步驟三，將步驟二制得的混合物b加入步驟一制得的有機混合物a中送入高速攪拌機中攪拌均勻，攪拌轉(zhuǎn)速600r/min，攪拌時間30分鐘，再送入高溫反應(yīng)釜中在230℃下反應(yīng)60分鐘，得到混合物c；
步驟四，將步驟三制得的混合物c加入模具中，在單位壓力15-17kg/cm2下壓制成型，在保護性氣體分為中以690℃的溫度燒結(jié)7小時，冷卻后即得本發(fā)明的應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料。
本實施例中保護性氣體為氮氣。
本實施例中冷卻方式為自然風冷。
實施例3.
本實施例的應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料，包括以下重量份的原料：
鋁30份、銅8份、鎂0.5、氮化硼4份、碳化鉭5份、石墨烯6份、納米二氧化硅2份、二乙氨基丙胺4份、碳化硅2份、納米碳纖維5份、氧化鋯1份、三氧化二鉻0.8份、二硼化釩1份、二硼化鋯1份、氮化鋁2份、水玻璃7份、稀土氧化物混合物4份、乙烯基硅油6份、聚氨酯-丙烯酸酯-環(huán)氧乙烷樹脂23份、海因環(huán)氧樹脂15份。
本實施例中稀土混合物為按重量份數(shù)氧化鑭5份、氧化鈰25份、氧化鐠10份和氧化銣8份組成的混合物。
本實施例中聚氨酯-丙烯酸酯-環(huán)氧乙烷樹脂為聚氨酯、丙烯酸酯、環(huán)氧乙烷按照重量比2:2:1通過核殼聚合法聚合而成。
本實施例的應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一，將乙烯基硅油、聚氨酯-丙烯酸酯-環(huán)氧乙烷樹脂、海因環(huán)氧樹脂、石墨烯混合加入高速攪拌機中，在105℃下攪拌20分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速200r/min，再加入二乙氨基丙胺、納米碳纖維繼續(xù)攪拌15分鐘，再加入水玻璃繼續(xù)攪拌20分鐘得到有機混合物a；
步驟二，鋁、銅、鎂、氮化硼、碳化鉭、納米二氧化硅、碳化硅、氧化鋯、三氧化二鉻、二硼化釩、二硼化鋯、氮化鋁份、稀土氧化物混合物、加入高速粉碎機中粉碎，將粉碎后的混合物送入球磨機中研磨，過200目篩得到混合b；
步驟三，將步驟二制得的混合物b加入步驟一制得的有機混合物a中送入高速攪拌機中攪拌均勻，攪拌轉(zhuǎn)速550r/min，攪拌時間25分鐘，再送入高溫反應(yīng)釜中在200℃下反應(yīng)45分鐘，得到混合物c；
步驟四，將步驟三制得的混合物c加入模具中，在單位壓力16kg/cm2下壓制成型，在保護性氣體分為中以685℃的溫度燒結(jié)6小時，冷卻至室溫后即得本發(fā)明的應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料。
本實施例中保護性氣體為氮氣。
本實施例中冷卻方式為自然風冷。
以上各實施例制得的應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料經(jīng)性能測試，相對于已有的常規(guī)鋁基散熱材料而言其導(dǎo)熱系數(shù)提高28.3%，熱擴散率提高24.5%，熱平衡時間平均縮短20min，燈具使用壽命提高12.4%。
本發(fā)明的一種應(yīng)急燈用鋁基復(fù)合散熱材料其表面光潔致密，力學(xué)性能優(yōu)良，膨脹系數(shù)低、導(dǎo)熱系數(shù)大、散熱效果好、質(zhì)輕且耐溫耐老化，防水阻潮，經(jīng)久耐用，能滿足大部分應(yīng)急燈散熱需求，同時保證燈具的發(fā)光效率和使用壽命。同時本發(fā)明提供的制備方法其材料成本較低、原料易得、工藝簡明，具有較高的使用價值和良好的應(yīng)用前景。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
此外，應(yīng)當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。