CN103044889A - 用于led灯的挤出级导热聚碳酸酯材料及其制备方法 - Google Patents

用于led灯的挤出级导热聚碳酸酯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料及其制备方法，它由以下重量份的原料组成：聚碳酸酯50～65份、增韧剂4～6份、导热剂30～40份、抗氧化剂A0.1～0.2份、抗氧化剂B0.1～0.2份、润滑剂0.5～1.5份、偶联剂0.3～0.8份、增白剂1.5～3.0份；本发明的导热聚碳酸酯材料，具备良好的导热、散热性能；熔体粘度高，易于直接挤压成型；与普通的光扩散PC灯罩之间的粘结性好，可以与普通的光扩散PC一并通过共挤技术一次成型加工成兼具散热和透光效果的LED灯管，节省加工装配成本；抗冲击性能好，使用寿命长；本发明的制备方法操作简单，生产成本低，有利于普遍推广应用。

Description

用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚碳酸酯材料技术领域，尤其涉及一种用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料及其制备方法。
背景技术
LED照明作为新兴照明技术，相对于传统照明而言具有节能高效的优势，在倡导节能环保的当今社会LED照明灯具在各种场合得到越来越广泛的应用并逐步占据主导地位，LED直管灯作为LED照明灯具的一种，是工厂、写字楼、停车场、医院、学校、超市、商场、广场等需要节能环保、高效维护的照明场所的最佳选择。
现有的LED直管灯所采用的散热灯座为铝合金加工成型，但是采用铝合金材质的散热灯座通常存在加工困难、能耗高等缺点，而且铝合金灯座具有导电性，在日常维护的过程中具有安全隐患。为了解决该问题，人们研究采用改性导热塑料制备LED灯具的散热座，例如聚苯硫醚、聚酰胺、聚碳酸酯等，其中聚碳酸酯由于具有易于加工成型、突出的抗冲击能力、尺寸稳定、绝缘性能好等优点而使得应用最为广泛。
但是聚碳酸酯本身的导热性能较差，其导热系数仅为0.2w/m.k，无法满足利用聚碳酸酯制备的散热灯座在使用的过程中快速散热的要求，为了改善其导热性能，人们通常会在生产的过程中向聚碳酸酯中加入Al2O3、MgO等无机导热绝缘助剂。该种方法虽然能够提高聚碳酸酯本身的导热性能，提高散热灯座的散热效率，但是这些导热助剂的加入会导致聚碳酸酯的降解，严重影响聚碳酸酯的加工性能，不易直接挤压成型，加工难度增大，而且制得的散热灯座的抗冲击性能下降，使用寿命短。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种兼具良好的导热性能和抗冲击性能，易于直接挤压成型的用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料。
本发明的另一目的是提供一种兼具良好的导热性能和抗冲击性能，易于直接挤压成型的用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料的制备方法。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案。
用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料，它由以下重量份的原料组成：
聚碳酸酯                   50～65份
增韧剂                     4～6份
导热剂                     30～40份
抗氧化剂A                 0.1～0.2份
抗氧化剂B                 0.1～0.2份
润滑剂                     0.5～1.5份
偶联剂                     0.3～0.8份
增白剂                     1.5～3.0份。
用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料，它由以下重量份的原料组成：
聚碳酸酯                   50～55份
增韧剂                     4～5份
导热剂                     30～35份
抗氧化剂A                 0.1～0.15份
抗氧化剂B                 0.1～0.15份
润滑剂                     0.5～1.0份
偶联剂                     0.3～0.5份
增白剂                     1.5～2.0份。
用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料，它由以下重量份的原料组成：
聚碳酸酯                   55～65份
增韧剂                     5～6份
导热剂                     35～40份
抗氧化剂A                 0.15～0.2份
抗氧化剂B                 0.15～0.2份
润滑剂                     1.0～1.5份
偶联剂                     0.5～0.8份
增白剂                     2.0～3.0份。
其中，所述增韧剂为MBS树脂，具体为甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，其与聚碳酸酯的相容性好，能够有效提高聚碳酸酯的韧性及抗冲击强度。
其中，所述导热剂为MgO或Al2O3中的任意一种或两种，优选的，导热剂包括直径为4μｍ和10μｍ两种规格，在使用的过程中可以两种规格的导热剂按一定比例混合使用，能够提高分散程度，制得的散热座的导热性能均匀，效果好。
其中，所述抗氧化剂A为汽巴公司生产的型号为1076的抗氧化剂，所述抗氧化剂B为汽巴公司生产的型号为168的抗氧化剂。
其中，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、有机氟化物或者有机硅化物，所述增白剂为钛白粉。
其中，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560。
用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料的制备方法，包括以下工艺步骤：
（1）将增韧剂、导热剂、抗氧化剂A、抗氧化剂B、润滑剂、偶联剂、增白剂投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌速度为100～200r/min，搅拌时间为1～2min；
（2）将聚碳酸酯加入第（1）步中预混好的物料中，继续搅拌2～4min；
（3）挤出造粒：将第（2）步混合好的物料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，制得导热聚碳酸酯材料。
其中，所述第（3）步中挤出造粒的条件为：送料段的挤出温度为230～250℃，塑化段的挤出温度为250～270℃，熔体输送段的挤出温度为250～270℃，机头温度为240～260℃，真空度为0.6～0.8MPa。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料，具备良好的导热性能，完全能够满足LED灯座的散热要求；具有熔体粘度高的特点，加工性能优良，易于直接挤压成型；与普通的光扩散PC灯罩之间的粘结性好，可以与普通的光扩散PC一并通过共挤技术一次成型加工成兼具散热和透光效果的LED灯管，节省加工装配成本；抗冲击性能好，使用寿命长。
本发明的制备方法操作简单，生产成本低，有利于普遍推广应用。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明进行详细的描述。
实施例1。
一种用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料，它由以下重量份的原料组成：聚碳酸酯50份、MBS树脂4份、MgO 30份、抗氧化剂1076 0.1份、抗氧化剂168 0.1份、季戊四醇硬脂酸酯0.5份、硅烷偶联剂KH560 0.3份、钛白粉1.5份。
本实施例的的制备方法，包括以下工艺步骤：
（1）将MBS树脂、MgO、抗氧化剂1076、抗氧化剂168、季戊四醇硬脂酸酯、硅烷偶联剂KH560、钛白粉投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌速度为100～200r/min，搅拌时间为1～2min；
（2）将聚碳酸酯加入第（1）步中预混好的物料中，继续搅拌2～4min；
（3）挤出造粒：将第（2）步混合好的物料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，制得导热聚碳酸酯材料，其中，送料段的挤出温度为230～250℃，塑化段的挤出温度为250～270℃，熔体输送段的挤出温度为250～270℃，机头温度为240～260℃，真空度为0.6～0.8MPa。
实施例2。
一种用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料，它由以下重量份的原料组成：聚碳酸酯52份、M168S树脂4.5份、Al2O3 32份、抗氧化剂1076 0.12份、抗氧化剂168 0.12份、有机氟化物0.8份、硅烷偶联剂KH560 0.4份、钛白粉1.8份。
本实施例的的制备方法同实施例1，在此不再进行赘述。
实施例3。
一种用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料，它由以下重量份的原料组成：聚碳酸酯55份、MBS树脂4.5份、Al2O3 34份、抗氧化剂1076 0.14份、抗氧化剂168 0.14份、有机硅化物1.2份、硅烷偶联剂KH560 0.4份、钛白粉2份。
本实施例的的制备方法同实施例1，在此不再进行赘述。
实施例4。
一种用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料，它由以下重量份的原料组成：聚碳酸酯58份、MBS树脂5份、MgO 35份、抗氧化剂1076 0.15份、抗氧化剂168 0.15份、有机氟化物1份、硅烷偶联剂KH560 0.5份、钛白粉2.3份。
本实施例的的制备方法同实施例1，在此不再进行赘述。
实施例5。
一种用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料，它由以下重量份的原料组成：聚碳酸酯63份、MBS树脂5.5份、MgO与Al2O3的混合物36份、抗氧化剂1076 0.18份、抗氧化剂168 0.18份、有机硅化物1.4份、硅烷偶联剂KH560 0.7份、钛白粉2.7份。
本实施例的的制备方法同实施例1，在此不再进行赘述。
实施例6。
一种用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料，它由以下重量份的原料组成：聚碳酸酯65份、MBS树脂6份、MgO与Al2O3的混合物40份、抗氧化剂1076 0.2份、抗氧化剂168 0.2份、季戊四醇硬脂酸酯1.5份、硅烷偶联剂KH560 0.8份、钛白粉3份。
本实施例的的制备方法同实施例1，在此不再进行赘述。
实施例1至实施例6的用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料的各项性能测试如表1所示。
表1。
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
密度（g/cm3） 1.44 1.45 1.47 1.46 1.48 1.45
冲击强度（J/m） 20 19 17 18 16 18
导热系数（W/m.k） 0.80 0.85 1.0 0.90 0.93 0.88
熔融指数（g/10min） 7.0 6.8 6.5 6.9 6.7 6.5
以上数据表明：本发明的挤出级导热聚碳酸酯材料不仅具有良好的导热性能，能够满足LED灯座的散热要求，而且抗冲击性能好，使用寿命长；加工过程中熔融指数较低，有效杜绝了在加工的过程中聚碳酸酯的降解，解决了聚碳酸酯容易降解、劣化的问题。
应用实施例1至实施例6的用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料制备的散热灯座的各部分的散热效果如表2所示，其中，检测环境温度为31℃，LED灯具的功率为18W。
表2。
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
焊脚/℃ 62.1 61.7 58.6 58.3 57.6 59.7
铝基板/℃ 58.2 57.8 55.3 54.9 54.1 55.4
外壁/℃ 48.3 48.6 49.4 49.1 49.5 48.7
本发明的挤出级导热聚碳酸酯材料的散热性能优良，在使用的过程中能够将LED灯的各部分的热量快速散发出去，防止温度过高而对LED电子元件造成损害，有利于延长LED灯的使用寿命。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料，其特征在于，它由以下重量份的原料组成：
聚碳酸酯                   50～65份
增韧剂                     4～6份
导热剂                     30～40份
抗氧化剂A                 0.1～0.2份
抗氧化剂B                 0.1～0.2份
润滑剂                     0.5～1.5份
偶联剂                     0.3～0.8份
增白剂                     1.5～3.0份；
其中，所述增韧剂为MBS树脂；所述导热剂为MgO或Al2O3中的任意一种或两种；所述抗氧化剂A为抗氧化剂1076，所述抗氧化剂B为抗氧化剂168。
2.根据权利要求1所述的用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料，其特征在于，它由以下重量份的原料组成：
聚碳酸酯                   50～55份
增韧剂                     4～5份
导热剂                     30～35份
抗氧化剂A                 0.1～0.15份
抗氧化剂B                 0.1～0.15份
润滑剂                     0.5～1.0份
偶联剂                     0.3～0.5份
增白剂                     1.5～2.0份。
3.根据权利要求1所述的用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料，其特征在于，它由以下重量份的原料组成：
聚碳酸酯                   55～65份
增韧剂                     5～6份
导热剂                     35～40份
抗氧化剂A                 0.15～0.2份
抗氧化剂B                 0.15～0.2份
润滑剂                     1.0～1.5份
偶联剂                     0.5～0.8份
增白剂                     2.0～3.0份。
4.根据权利要求1所述的用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料，其特征在于，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、有机氟化物或者有机硅化物，所述增白剂为钛白粉。
5.根据权利要求1所述的用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560。
6.权利要求1至5任意一项所述的用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
（1）按重量份将增韧剂、导热剂、抗氧化剂A、抗氧化剂B、润滑剂、偶联剂、增白剂投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌速度为100～200r/min，搅拌时间为1～2min；
（2）将聚碳酸酯加入第（1）步中预混好的物料中，继续搅拌2～4min；
（3）挤出造粒：将第（2）步混合好的物料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，制得导热聚碳酸酯材料。
7.根据权利要求6所述的用于LED灯的挤出级导热聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，所述工艺步骤第（3）步中挤出造粒的条件为：送料段的挤出温度为230～250℃，塑化段的挤出温度为250～270℃，熔体输送段的挤出温度为250～270℃，机头温度为240～260℃，真空度为0.6～0.8MPa。
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