CN102010694B - 一种导热复合材料及其与led金属壳体相结合的注塑工艺 - Google Patents
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Classifications
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- B29C47/92—
Abstract
本发明属于导热复合材料技术领域，特别涉及一种导热复合材料及其与LED金属壳体相结合的注塑工艺，一种导热复合材料包括以下重量份的原料：聚己二酰己二胺46份～91份，石墨5份～25份，二硫化钼2份～10份，纳米碳酸钙0.5份～2份，玻璃纤维2份～15份，偶联剂0.5份～5份，抗氧剂1份～2份，加工助剂0.5份～2份；其具有较高的导热性能和热物理机械性能。一种导热复合材料与LED金属壳体相结合的注塑工艺，它包括如下工艺步骤：(a)原料干燥、造粒；(b)塑化；（c）注塑充模；（d）退火处理；（e）调湿处理。经过该注塑工艺制备的LED金属壳体制品具有散热效率高，使用安全可靠的优点。
Description
技术领域
本发明属于导热复合材料技术领域，特别涉及一种导热复合材料及其与LED金属壳体相结合的注塑工艺。
背景技术
当前，倡导“节能减排、发展低碳经济”已经成为世界各国政府解决能源短缺和环境污染的主要策略，LED光源以其低功耗、高光效、长寿命、无辐射、无污染、驱动特性好、响应速度快、抗震能力高等优点，正逐步替代白炽灯、荧光灯、节能灯等传统光源进入包括家庭照明在内的各个领域。
但是，LED在工作过程中因电热流的废热无法有效散出而会产生高热量，并将直接影响LED的发光效率、光通量维持率、使用寿命及使用成本。当前，LED行业长期依赖金属导体作为LED唯一散热介质，虽然以铝合金为主的金属导体有着相对良好的导热性能，但LED灯在实际安装使用过程中存在因手可触及金属外壳而可能发生的触、漏电安全隐患，使用不安全可靠，同时，压铸或车加工制成的金属外壳存在生产过程中存在报废率高、产能效率低以及外型的可塑性和多样性选择余地小的缺点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种导热复合材料，其具有较高的导热性能和热物理机械性能。
本发明的另一目的在于提供一种导热复合材料与LED金属壳体相结合的注塑工艺，经过该注塑工艺制备的LED金属壳体具有散热效率高，使用安全可靠，且产能效率高的优点。
本发明的目的是这样实现的。
一种导热复合材料，它由以下重量份的原料组成：
聚己二酰己二胺 46份～91份
石墨 5份～25份
二硫化钼 2份～10份
纳米碳酸钙 0.5份～2份
玻璃纤维 2份～15份
偶联剂 0.5份～5份
抗氧剂 1份～2份
加工助剂 0.5份～2份 。
优选地，一种导热复合材料，它由以下重量份的原料组成：
聚己二酰己二胺 46份～61份
石墨 5份～12份
二硫化钼 2份～5份
纳米碳酸钙 0.5份～1份
玻璃纤维 2份～8份
偶联剂 0.5份～3份
抗氧剂 1份～2份
加工助剂 0.5份～1份 。
优选地，一种导热复合材料，它由以下重量份的原料组成：
聚己二酰己二胺 62份～75份
石墨 13份～20份
二硫化钼 6份～10份
纳米碳酸钙 1份～2份
玻璃纤维 5份～10份
偶联剂 2份～5份
抗氧剂 1份～1.5份
加工助剂 0.5份～1.5份 。
优选地，一种导热复合材料，它由以下重量份的原料组成：
聚己二酰己二胺 76份～91份
石墨 20份～25份
二硫化钼 5份～10份
纳米碳酸钙 0.5份～1.5份
玻璃纤维 10份～15份
偶联剂 3份～5份
抗氧剂 1.5份～2份
加工助剂 1份～2份 。
更优选地，一种导热复合材料，它由以下重量份的原料组成：
聚己二酰己二胺 91份
石墨 6份
二硫化钼 2份
纳米碳酸钙 1份
玻璃纤维 2份
偶联剂 0.5份
抗氧剂 1份
加工助剂 0.5份 。
其中，所述偶联剂为硅烷偶联剂或者钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂；所述加工助剂为润滑剂。
聚己二酰己二胺的英文名称：Poly（hexamethylene sebacamide，PA66)，又称尼龙66(Nylon 66)，聚酰胺66，其具有优良的弹性、强度、耐磨、耐冲击、耐化学品、耐热性、耐油性，熔点高、摩擦系数小、自润滑性好、延伸率高、易于加工等特点。
石墨的英文名称：Graphite，别名：Graphite Powder，分子式为C，分子量：12.01，石墨具有良好的导热性，其导热系数随温度升高而降低，热导率为129W/(m·K)。
一种导热复合材料与LED金属壳体相结合的注塑工艺，它包括如下工艺步骤：
(a)原料干燥、造粒：按上述重量份称取原料，将聚己二酰己二胺在100℃～120℃的塑料料斗式干燥机内干燥6小时；将石墨、二硫化钼、纳米碳酸钙、玻璃纤维、偶联剂、抗氧剂、加工助剂投入60℃～80℃的普通干燥机内干燥2小时以上，然后将干燥后的原料挤出造粒，挤出造粒温度为240℃～260℃ ，真空度小于0.06Mpa；
(b)塑化：将干燥后的原料投入螺杆式注塑机的料筒中进行塑化，使原料成为熔融状态的导热复合材料熔体，料筒的温度为240℃～260℃，真空度小于0.06Mpa，塑化背压为2MPa～6MPa；
（c）注塑充模：将LED金属壳体压铸成型并车加工后，加热至50℃～90℃后，然后将LED金属壳体放置于螺杆式注塑机的闭合模具的腔体中，闭合模具的温度为70℃～90℃，步骤（b）塑化后的导热复合材料熔体经引料入模、流动充模及冷却定型，将导热复合材料熔体注塑到LED金属壳体，制得LED金属壳体制品；
（d）退火处理：将经步骤（c）注塑充模处理后的LED金属壳体制品取出，放入烘箱中进行退火处理；
（e）调湿处理：将经步骤（d）退火处理后的LED金属壳体制品放入100℃的沸水中，使LED金属壳体制品的尺寸稳定。
其中，所述步骤（c）中，引料入模具体为在螺杆式注塑机的螺杆的挤压作用下，将导热复合材料熔体经喷嘴、流道及浇口注射入闭合模具的腔体中，注射的压力为90MPa～150MPa，注射的速度40转/分～50转/分；流动充模具体为导热复合材料熔体充满整个闭合模具的腔体；冷却定型具体为闭合模具的腔体经保压、冷却，使LED金属壳体固化成型。
其中，所述步骤（d）中，烘箱的加热温度为90℃～100℃，保温时间为6～8小时。
本发明的有益效果：本发明的一种导热复合材料，它包括以下重量份的原料：聚己二酰己二胺46份～91份，石墨5份～25份，二硫化钼2份～10份，纳米碳酸钙0.5份～2份，玻璃纤维2份～15份，偶联剂0.5份～5份，抗氧剂1份～2份，加工助剂0.5份～2份。本发明具有较高的导热性能和热物理机械性能，其导热系数大于13.5W/(m·K)，热变形温度大于260℃，拉伸强度大于或等于70Mpa，弯曲强度大于或等于110Mpa，缺口冲击强度大于或等于80J/M，阻燃等级为94-V0级，且具有良好的热稳定性，在150℃的热空气条件下停留500小时不变色。
本发明的一种导热复合材料与LED金属壳体相结合的注塑工艺，它包括如下工艺步骤：(a)原料干燥、造粒；(b) 塑化；（c）注塑充模；（d）退火处理；（e）调湿处理。经过该注塑工艺制备的LED金属壳体制品具有散热效率高，不导电，使用安全可靠的优点；且LED金属壳体的外型不受限定，提高LED金属壳体的表面精度、提高产能效率。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不受下述实施例的限定。
实施例1。
一种导热复合材料，它包括以下重量份的原料：聚己二酰己二胺46份，石墨5份，二硫化钼2份，纳米碳酸钙0.5份，玻璃纤维2份，偶联剂0.5份，抗氧剂1份，加工助剂0.5份。
一种将上述导热复合材料与LED金属壳体相结合的注塑工艺，它包括如下工艺步骤。
(a)原料干燥、造粒：按上述重量份称取原料，将聚己二酰己二胺在100℃的塑料料斗式干燥机内干燥6小时；将石墨、二硫化钼、纳米碳酸钙、玻璃纤维、偶联剂、抗氧剂、加工助剂投入60℃的普通干燥机内干燥2小时以上，然后将干燥后的原料挤出造粒，挤出造粒温度为240℃，真空度小于0.06Mpa。
(b) 塑化：将干燥后的原料投入螺杆式注塑机的料筒中进行塑化，使原料成为熔融状态的导热复合材料熔体，料筒的温度为240℃，真空度小于0.06Mpa，塑化背压为2MPa。
（c）注塑充模：LED金属壳体放置于螺杆式注塑机的闭合模具的腔体中，闭合模具的温度为70℃，步骤（b）塑化后的导热复合材料熔体经以下步骤：（1）、引料入模：在螺杆式注塑机的螺杆的挤压作用下，将导热复合材料熔体经喷嘴、流道及浇口注射入闭合模具的腔体中，注射的压力为90MPa，注射的速度40转/分；（2）、流动充模导热复合材料熔体充满整个闭合模具的腔体；（3）、冷却定型：闭合模具的腔体经保压、冷却，使LED金属壳体固化成型；制得LED金属壳体制品。
（d）退火处理：将经步骤（c）注塑充模处理后的LED金属壳体制品取出，放入烘箱中进行退火处理，烘箱的加热温度为90℃，保温时间为6小时。
（e）调湿处理：将经步骤（d）退火处理后的LED金属壳体制品放入100℃的沸水中，使LED金属壳体制品的尺寸稳定。
实施例2。
一种导热复合材料，它包括以下重量份的原料：聚己二酰己二胺73份，石墨15份，二硫化钼10份，纳米碳酸钙2份，玻璃纤维10份，偶联剂3份，抗氧剂1.5份，加工助剂1.5份。
一种将上述导热复合材料与LED金属壳体相结合的注塑工艺，它包括如下工艺步骤。
(a)原料干燥、造粒：按上述重量份称取原料，将聚己二酰己二胺在110℃的塑料料斗式干燥机内干燥6小时；将石墨、二硫化钼、纳米碳酸钙、玻璃纤维、偶联剂、抗氧剂、加工助剂投入65℃的普通干燥机内干燥2小时以上，然后将干燥后的原料挤出造粒，挤出造粒温度为250℃，真空度为0.02Mpa。
(b) 塑化：将干燥后的原料投入螺杆式注塑机的料筒中进行塑化，使原料成为熔融状态的导热复合材料熔体，料筒的温度为245℃，真空度为0.03Mpa，塑化背压为3MPa。
（c）注塑充模：LED金属壳体放置于螺杆式注塑机的闭合模具的腔体中，闭合模具的温度为75℃，步骤（b）塑化后的导热复合材料熔体经以下步骤：（1）、引料入模：在螺杆式注塑机的螺杆的挤压作用下，将导热复合材料熔体经喷嘴、流道及浇口注射入闭合模具的腔体中，注射的压力为110MPa，注射的速度43转/分；（2）、流动充模导热复合材料熔体充满整个闭合模具的腔体；（3）、冷却定型：闭合模具的腔体经保压、冷却，使LED金属壳体固化成型；制得LED金属壳体制品。
（d）退火处理：将经步骤（c）注塑充模处理后的LED金属壳体制品取出，放入烘箱中进行退火处理，烘箱的加热温度为95℃，保温时间为6小时。
（e）调湿处理：将经步骤（d）退火处理后的LED金属壳体制品放入100℃的沸水中，使LED金属壳体制品的尺寸稳定。
实施例3。
一种导热复合材料，它包括以下重量份的原料：聚己二酰己二胺82份，石墨25份，二硫化钼8份，纳米碳酸钙1份，玻璃纤维15份，偶联剂5份，抗氧剂2份，加工助剂2份。
一种将上述导热复合材料与LED金属壳体相结合的注塑工艺，它包括如下工艺步骤。
(a)原料干燥、造粒：按上述重量份称取原料，将聚己二酰己二胺在115℃的塑料料斗式干燥机内干燥6小时；将石墨、二硫化钼、纳米碳酸钙、玻璃纤维、偶联剂、抗氧剂、加工助剂投入75℃的普通干燥机内干燥2小时以上，然后将干燥后的原料挤出造粒，挤出造粒温度为260℃，真空度为0.04Mpa。
(b) 塑化：将干燥后的原料投入螺杆式注塑机的料筒中进行塑化，使原料成为熔融状态的导热复合材料熔体，料筒的温度为250℃，真空度为0.04Mpa，塑化背压为5MPa。
（c）注塑充模：LED金属壳体放置于螺杆式注塑机的闭合模具的腔体中，闭合模具的温度为80℃，步骤（b）塑化后的导热复合材料熔体经以下步骤：（1）、引料入模：在螺杆式注塑机的螺杆的挤压作用下，将导热复合材料熔体经喷嘴、流道及浇口注射入闭合模具的腔体中，注射的压力为130MPa，注射的速度48转/分；（2）、流动充模导热复合材料熔体充满整个闭合模具的腔体；（3）、冷却定型：闭合模具的腔体经保压、冷却，使LED金属壳体固化成型；制得LED金属壳体制品。
（d）退火处理：将经步骤（c）注塑充模处理后的LED金属壳体制品取出，放入烘箱中进行退火处理，烘箱的加热温度为100℃，保温时间为7小时。
（e）调湿处理：将经步骤（d）退火处理后的LED金属壳体制品放入100℃的沸水中，使LED金属壳体制品的尺寸稳定。
实施例4。
一种导热复合材料，它包括以下重量份的原料：聚己二酰己二胺91份，石墨6份，二硫化钼2份，纳米碳酸钙1份，玻璃纤维2份，偶联剂0.5份，抗氧剂1份，加工助剂0.5份。
一种将上述导热复合材料与LED金属壳体相结合的注塑工艺，它包括如下工艺步骤。
(a)原料干燥、造粒：按上述重量份称取原料，将聚己二酰己二胺在120℃的塑料料斗式干燥机内干燥6小时；将石墨、二硫化钼、纳米碳酸钙、玻璃纤维、偶联剂、抗氧剂、加工助剂投入80℃的普通干燥机内干燥2小时以上，然后将干燥后的原料挤出造粒，挤出造粒温度为260℃，真空度为0.05Mpa。
(b) 塑化：将干燥后的原料投入螺杆式注塑机的料筒中进行塑化，使原料成为熔融状态的导热复合材料熔体，料筒的温度为260℃，真空度为0.03Mpa，塑化背压为6MPa。
（c）注塑充模：LED金属壳体放置于螺杆式注塑机的闭合模具的腔体中，闭合模具的温度为90℃，步骤（b）塑化后的导热复合材料熔体经以下步骤：（1）、引料入模：在螺杆式注塑机的螺杆的挤压作用下，将导热复合材料熔体经喷嘴、流道及浇口注射入闭合模具的腔体中，注射的压力为150MPa，注射的速度50转/分；（2）、流动充模导热复合材料熔体充满整个闭合模具的腔体；（3）、冷却定型：闭合模具的腔体经保压、冷却，使LED金属壳体固化成型；制得LED金属壳体制品。
（d）退火处理：将经步骤（c）注塑充模处理后的LED金属壳体制品取出，放入烘箱中进行退火处理，烘箱的加热温度为100℃，保温时间为8小时。
（e）调湿处理：将经步骤（d）退火处理后的LED金属壳体制品放入100℃的沸水中，使LED金属壳体制品的尺寸稳定。
表1 实施例1-4的产品性能表
以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (8)
1.一种导热复合材料与LED壳体结合的注塑工艺，其特征在于：它包括如下工艺步骤：
(a)原料干燥、造粒：按聚己二酰己二胺46份～91份、石墨5份～25份、二硫化钼2份～10份、纳米碳酸钙 0.5份～2份、玻璃纤维2份～15份、偶联剂0.5份～5份、抗氧剂1份～2份、加工助剂0.5份～2份称取导热复合材料的原料，将聚己二酰己二胺在100℃～120℃的塑料料斗式干燥机内干燥6小时；将石墨、二硫化钼、纳米碳酸钙、玻璃纤维、偶联剂、抗氧剂、加工助剂投入60℃～80℃的普通干燥机内干燥2小时以上，然后将干燥后的原料挤出造粒，挤出造粒温度为240℃～260℃ ，真空度小于0.06Mpa；
(b)塑化：将干燥后的原料投入螺杆式注塑机的料筒中进行塑化，使原料成为熔融状态的导热复合材料熔体，料筒的温度为240℃～260℃，真空度小于0.06Mpa，塑化背压为2MPa～6MPa；
（c）注塑充模：将LED金属壳体压铸成型并车加工后，加热至50℃～90℃后，然后将LED金属壳体放置于螺杆式注塑机的闭合模具的腔体中，闭合模具的温度为70℃～90℃，步骤（b）塑化后的导热复合材料熔体经引料入模、流动充模及冷却定型，将导热复合材料熔体注塑到LED金属壳体，制得LED金属壳体制品；
（d）退火处理：将经步骤（c）注塑充模处理后的LED金属壳体制品取出，放入烘箱中进行退火处理；
（e）调湿处理：将经步骤（d）退火处理后的LED金属壳体制品放入100℃的沸水中，使LED金属壳体制品的尺寸稳定。
2.根据权利要求1所述的一种导热复合材料与LED金属壳体相结合的注塑工艺，其特征在于：所述步骤（c）中，引料入模具体为在螺杆式注塑机的螺杆的挤压作用下，将导热复合材料熔体经喷嘴、流道及浇口注射入闭合模具的腔体中，注射的压力为90MPa～150MPa，注射的速度40转/分～50转/分；流动充模具体为导热复合材料熔体充满整个闭合模具的腔体；冷却定型具体为闭合模具的腔体经保压、冷却，使LED金属壳体固化成型。
3.根据权利要求1所述的一种导热复合材料与LED金属壳体相结合的注塑工艺，其特征在于：所述步骤（d）中，烘箱的加热温度为90℃～100℃，保温时间为6～8小时。
4.根据权利要求1所述的一种导热复合材料与LED金属壳体相结合的注塑工艺，其特征在于：所述导热复合材料由以下重量份的原料组成：
聚己二酰己二胺 46份～61份
石墨 5份～12份
二硫化钼 2份～5份
纳米碳酸钙 0.5份～1份
玻璃纤维 2份～8份
偶联剂 0.5份～3份
抗氧剂 1份～2份
加工助剂 0.5份～1份 。
5.根据权利要求1所述的一种导热复合材料与LED金属壳体相结合的注塑工艺，其特征在于：所述导热复合材料由以下重量份的原料组成：
聚己二酰己二胺 62份～75份
石墨 13份～20份
二硫化钼 6份～10份
纳米碳酸钙 1份～2份
玻璃纤维 5份～10份
偶联剂 2份～5份
抗氧剂 1份～1.5份
加工助剂 0.5份～1.5份 。
6.根据权利要求1所述的一种导热复合材料与LED金属壳体相结合的注塑工艺，其特征在于：所述导热复合材料由以下重量份的原料组成：
聚己二酰己二胺 76份～91份
石墨 20份～25份
二硫化钼 5份～10份
纳米碳酸钙 0.5份～1.5份
玻璃纤维 10份～15份
偶联剂 3份～5份
抗氧剂 1.5份～2份
加工助剂 1份～2份 。
7.根据权利要求1所述的一种导热复合材料与LED金属壳体相结合的注塑工艺，其特征在于：所述导热复合材料由以下重量份的原料组成：
聚己二酰己二胺 91份
石墨 6份
二硫化钼 2份
纳米碳酸钙 1份
玻璃纤维 2份
偶联剂 0.5份
抗氧剂 1份
加工助剂 0.5份 。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的一种导热复合材料与LED金属壳体相结合的注塑工艺，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂或者钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂；所述加工助剂为润滑剂。
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