CN103013086A - 一种和光扩散材料共挤出的导热材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种和光扩散材料共挤出的导热材料及其制备方法，涉及聚碳酸酯树脂复合材料领域。该导热材料由聚碳酸酯（PC）树脂、相容剂、高导热填料、氧化物导热填料、增强剂、偶联剂、抗氧剂、加工助剂制备而成；各组分质量份数如下：PC树脂45～65、相容剂3～5、高导热填料0～5、氧化物导热填料25～35、增强剂0～8、偶联剂0.2～1.0、抗氧剂0.2～0.5、加工助剂0.3～1.2。本发明制备的导热材料具有优良的导热性能和机械性能，可以和光扩散PC共挤出加工成型为全塑的LED日光灯管。

Description

一种和光扩散材料共挤出的导热材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚碳酸酯树脂复合材料领域，具体涉及一种和光扩散材料共挤出的导热材料以及其制备方法。
背景技术
 LED日光灯作为新一代绿色环保节能照明光源，已经被广泛应用于家庭照明、商铺照明、酒店照明、办公室照明、展馆照明等多个领域，成为LED产业中发展最为迅速的一个细分市场，前景备受关注。从近年来LED产业发展趋势看，伴随LED产业推广力度加大、LED技术不断成熟，LED日光灯也还将保持快速发展的态势。 　　现有的LED日光灯基本采用散热器和光扩散灯罩一起组装，散热器一般是采用铝型材，铝型材在生产中会有电镀的工序，而电镀产生的废液中的金属会对水源和土壤造成严重的污染。另外铝型材在挤出成型后往往还要有去毛边的程序，加工周期较长。安全方面因为铝合金的外壳导电而产生安全隐患。 
采用导热塑料和光扩散PC共挤技术，一次加工成型成为全塑的LED日光灯管，简化了工序，减少了污染，节省了加工装配成本。但因该技术处于起步阶段，全塑LED日光灯管在使用的过程中因强度不够而出现变形的情况，影响了其推广应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足而提供一种和光扩散材料共挤出的导热材料及其制备方法，所制得的材料具有优良的导热性能和机械性能，可以和光扩散PC共挤出加工成型为全塑LED日光灯管。
    为解决上述问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种和光扩散材料共挤出的导热材料，其组成按质量配比为(份)：PC树脂45～65、相容剂3～5、高导热填料0～5份、氧化物导热填料25～35份，增强剂0～8，偶联剂0.2～1.0、抗氧剂0.2～0.5、加工助剂0.3～1.2。
上述的聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯，分子量为26000～40000。
上述的相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
上述的高导热填料为粒径1～20μm的氮化铝、氮化硼或碳化硅，其导热系数大于80W/m.k。
上述的氧化物导热填料为粒径4～40μm的氧化铝，氧化镁，其导热系数在40W/m.k左右。
上述的增强剂为无碱短切玻璃纤维或四针状的氧化锌晶须。
上述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。
上述的抗氧剂为酚类、亚磷酸酯类中的一种或几种的混合物，其中酚类为抗氧剂1076，亚磷酸酯类为抗氧剂168。
上述的加工助剂为季戊四醇硬脂酸酯、有机硅润滑分散剂中的一种或几种的混合物。
一种和光扩散材料共挤出的导热材料的制备方法，包括如下步骤和工艺条件：
（1）对导热填料进行预处理，以质量份数计，将0～5份高导热填料、25～35氧化物导热填料、3～5份相容剂，如有玻璃纤维，则不用一起混，在玻纤口加入即可，将上述各成份加入到高速混合机中，然后加入0.2～1.0份偶联剂进行表面处理，处理温度30～70℃，处理时间5～15min；
（2）称取45～65份的聚碳酸酯树脂，与处理好的导热填料及0～8份增强剂、0.2～0.5份抗氧剂、0.3～1.2份加工助剂，在高速混合机中干混3～5min；
（3）将步骤(2)混合好的物料投入到双螺杆挤出机的加料斗，玻璃纤维由玻纤口加入，经熔融挤出，造粒；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度230～240℃，二区温度240～260℃，三区温度250～270℃，机头温度250～270℃。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用高导热填料和低成本氧化物导热填料制作导热聚碳酸酯PC，成本低廉，另外材料具有优良的导热性能；
(2)本发明添加玻璃纤维或四针状氧化锌，在不影响材料导热的情况下，提高了材料的强度，解决了全塑LED日光灯管在使用过程中变形的问题；
(3)本发明提供了一种可以和光扩散PC共挤加工的导热塑料，简化了LED日光灯的生产工序，减少了加工过程中的污染，节省了装配成本；另外成型的全塑LED日光灯管具有绝缘安全性、质量轻等特点。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的技术特点，下面结合通过实施例对本发明作进一步地说明，需要说明的是，实施例并不是对本发明保护范围的限制。
实施例1
按质量份数计，先用0.2份硅烷偶联剂对3份氮化铝和28份氧化铝进行处理，然后将处理后的导热填料和65份PC、3份甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、0.5份抗氧剂1076和0.3份季戊四醇硬脂酸酯在高速混合机中混合均匀，加入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒，在250℃左右挤出造粒并注塑成样品。
实施例2
按质量份数计，先用0.5份硅烷偶联剂对30份氧化镁进行处理，然后将处理后的导热填料和63.6份PC、5份甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、0.3份抗氧剂1076和0.6份季戊四醇硬脂酸酯在高速混合机中混合均匀，加入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒，在250℃左右挤出造粒并注塑成样品。
实施例3
按质量份数计，先用0.6份钛酸酯偶联剂对5份氮化硼和35份氧化铝进行处理，然后将处理后的导热填料和45份PC、5份苯乙烯-马来酸酐共聚物、8份四针状氧化锌晶须、0.2份抗氧剂168和1.2份有机硅润滑分散剂在高速混合机中混合均匀，加入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒，在250℃左右挤出造粒并注塑成样品。
实施例4
按质量份数计，先用0.4份钛酸酯偶联剂对4份氮化铝和25份氧化铝进行处理，然后将处理后的导热填料和62.8份PC、3份苯乙烯-马来酸酐共聚物、0.3份抗氧剂168和0.5份有机硅润滑分散剂在高速混合机中混合均匀，加入到双螺杆挤出机的加料斗，4份玻璃纤维由玻纤口加入，经熔融挤出，造粒，在250℃左右挤出造粒并注塑成样品。
实施例5
按质量份数计，先用1.0份铝酸酯偶联剂对5份氮化硼和30份氧化镁进行处理，然后将处理后的导热填料和52.9份PC、5份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、5份四针状氧化锌晶须、0.3份抗氧剂1076与抗氧剂168的混合物和0.8份季戊四醇硬脂酸酯和有机硅润滑分散剂的混合物在高速混合机中混合均匀，加入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒，在250℃左右挤出造粒并注塑成样品。
性能测试：
拉伸强度按ASTM D638标准进行测试;
弯曲强度按ASTM D790标准进行测试;
导热系数采用耐驰LFA447导热仪测试，样品直径12.7mm，厚度2mm；
LED温度测试方法：将造粒好的导热PC和光扩散PC共挤成全塑灯管，装配成18W的T8日光灯成品，测试铝基板温度。
表1：实施例1～5的配方及材料物性
由表1中的结果得知，实施例4和5中加入玻璃纤维或四针状氧化锌晶须，材料的机械性能有10%的提升，这在全塑LED日光灯的后期使用过程中，对减少形变起到很大的帮助。另外，增强剂的加入，进一步提高了材料的导热性能，LED的温度有所降低，其温度完全符合LED日光灯的使用要求。

Claims (10)

1.一种和光扩散材料共挤出的导热材料，其特征在于：该导热材料由聚碳酸酯（PC）树脂、相容剂、高导热填料、氧化物导热填料、增强剂、偶联剂、抗氧剂、加工助剂组成；以质量份数计，各组分用量如下：
聚碳酸酯（PC）树脂                      45～65；
相容剂                                   3～5；
高导热填料                               0～5；
氧化物导热填料                           25～35；
增强剂                                   0～8；
偶联剂                                   0.2～1.0；
抗氧剂                                   0.2～0.5；
加工助剂                                 0.3～1.2。
2.根据权利要求1所述的和光扩散材料共挤出的导热材料，其特征在于：所述的聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯，分子量为26000～40000。
3.根据权利要求1所述的和光扩散材料共挤出的导热材料，其特征在于：所述的相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
4.根据权利要求1所述的和光扩散材料共挤出的导热材料，其特征在于：所述的高导热填料为粒径1～20μm的氮化铝、氮化硼或碳化硅，其导热系数大于80W/m.k。
5.根据权利要求1所述的和光扩散材料共挤出的导热材料，其特征在于：所述的氧化物导热填料为粒径4～40μm的氧化铝、氧化镁，其导热系数在40W/m.k左右。
6.根据权利要求1所述的和光扩散材料共挤出的导热材料，其特征在于：所述的增强剂为无碱短切玻璃纤维或四针状的氧化锌晶须。
7.根据权利要求1所述的和光扩散材料共挤出的导热材料，其特征在于：所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。
8.根据权利要求1所述的和光扩散材料共挤出的导热材料，其特征在于，所述的抗氧剂为酚类、亚磷酸酯类中的一种或几种的混合物，其中酚类为抗氧剂1076，亚磷酸酯类为抗氧剂168。
9.根据权利要求1所述的和光扩散材料共挤出的导热材料，其特征在于：加工助剂为季戊四醇硬脂酸酯、有机硅润滑分散剂中的一种或几种的混合物。
10.权利要求1所述的和光扩散材料共挤出的导热材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤和工艺条件：
（1）对导热填料进行预处理，以质量份数计，将0～5份高导热填料、25～35氧化物导热填料、3～5份相容剂，如有玻璃纤维，则不用一起混，在玻纤口加入即可，将上述各成份加入到高速混合机中，然后加入0.2～1.0份偶联剂进行表面处理，处理温度30～70℃，处理时间5～15min；
（2）称取45～65份的聚碳酸酯树脂，与处理好的导热填料及0～8份增强剂、0.2～0.5份抗氧剂、0.3～1.2份加工助剂，在高速混合机中干混3～5min；
（3）将步骤(2)混合好的物料投入到双螺杆挤出机的加料斗，玻璃纤维由玻纤口加入，经熔融挤出，造粒；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度230～240℃，二区温度240～260℃，三区温度250～270℃，机头温度250～270℃。
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