CN103571204A - 用于led照明灯的导热硅脂组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于LED照明灯的导热硅脂组合物及其制备方法，所述导热硅脂组合物，由按重量份计的如下组分复合而成：甲基苯基乙烯基硅橡胶30-40份、二甲基硅油10-20份、导热填料60-70份、过氧化二异丙苯3-5份和偶联剂，所述偶联剂的用量为导热填料重量的0.5-2%，所述导热填料为碳化硅、镍粉和氮化硼的混合物，所述偶联剂由下述组分按重量份组成：异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯10-20份、三（二辛基焦磷酰氧基）钛酸异丙酯30-40份，三异硬酯酰基钛酸异丙酯30-40份。本发明的用于LED照明灯的导热硅脂组合物，与发热组件及散热组件有效接触，降低发热组件与散热组件间的接触热阻，具有较高的导热系数。

Description

用于LED照明灯的导热硅脂组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种硅脂组合物及其制备方法，尤其涉及一种用于LED照明灯的导热硅脂组合物及其制备方法。

背景技术

LED（发光二极管）照明灯是利用第四代绿色光源LED做成的一种照明灯具。LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。

近年来，世界上一些经济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛。美国从2000年起投资5亿美元实施“国家半导体照明计划”，欧盟也在2000年7月宣布启动类似的“彩虹计划”。我国科技部在“863”计划的支持下，2003年6月份首次提出发展半导体照明计划。

LED行业已发展多年，经过多年验证，专业评估，LED芯片在工作时有30-35电能转化成光能，另外65-70的转化成了热能。led对温度影响非常敏感，一般来说，在结温125摄氏度以下LED才可以避免性能下降甚至失效。70%的故障来自于LED温度过高，并且在负载在额定功率的一半情况下温度每升高20摄氏度，故障率就上升一倍。

导热硅脂组合物是以硅胶为基材，添加金属氧化物等各种辅材，通过特殊工艺合成的一种导热介质材料，是专门为利用缝隙传递热量的设计方案生产，能够填充缝隙，完成发热部位与散热部位间的热传递，同时还起到绝缘、减震、密封等作用，能够满足设备小型化及超薄化的设计要求，是极具工艺性和使用性，且厚度适用范围广，是一种极佳的导热填充材料。由于硅脂组合物往往比散热器还要接近热源，其耐热性能的好坏直接决定了系统的寿命和可靠性。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题之一是提供一种用于LED照明灯的导热硅脂组合物。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种用于LED照明灯的导热硅脂组合物的制备方法。

本发明所要解决的技术问题，是通过如下技术方案实现的：

一种用于LED照明灯的导热硅脂组合物，由按重量份计的如下组分复合而成：甲基苯基乙烯基硅橡胶30-40份、二甲基硅油10-20份、导热填料60-70份、过氧化二异丙苯3-5份和偶联剂，所述偶联剂的用量为导热填料重量的0.5-2%，所述导热填料为碳化硅、镍粉和氮化硼的混合物，所述偶联剂由下述组分按重量份组成：异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯10-20份、三（二辛基焦磷酰氧基）钛酸异丙酯30-40份，三异硬酯酰基钛酸异丙酯30-40份。

所述导热填料的平均粒径为5-30微米。

进一步的，所述导热填料由下述组分按重量份组成：碳化硅10-20份、镍粉40-50份和氮化硼10-20份。

所述过氧化二异丙苯，英文dicumyl peroxide，又称硫化剂DCP、过氧化二枯茗。分子式C₁₈H₂₂O₂，相对分子质量270.37。

该偶联剂为钛系偶联剂与铝系偶联剂中至少一种，该钛系偶联剂包括三异硬酯酰基钛酸异丙酯，三（二辛基焦磷酰氧基）钛酸异丙酯，（N-氨乙基一氨乙基钛酸异丙酯，二（磷酸双十三酯基）钛酸四辛酯，二（磷酸双十三酯基）钛酸四（2，2--烯丙氧基甲基-1-丁基）酯，二（二辛基焦磷酰氧基）氧代醋酸钛，二（二辛基焦磷酰氧基）钛酸乙烯酯，三辛酰基钛酸异丙酯，异二异丁烯酰基异硬酯酰基钛酸异丙酯，三（十二烷基苯酰氧基）钛酸异丙酯，二丙烯酰氧基异硬酯基钛酸异丙酯，三（二辛基磷酰氧基）钛酸异丙酯，三对异丙基苯甲基钛酸异丙酯，与二（二辛基焦磷酰氧基）钛酸四异丙酯中的至少一种，该铝系偶联剂为异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯。

优选的，所述偶联剂由下述组分按重量份组成：异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯10-20份、三（二辛基焦磷酰氧基）钛酸异丙酯30-40份，三异硬酯酰基钛酸异丙酯30-40份。

所述甲基苯基乙烯基硅橡胶，以甲基苯基二氯硅烷与二甲基二氯硅烷为主要原料而制成的它除具有甲基乙烯基硅橡胶的耐高温、耐老化性能外，还具有独特的耐低温性能-120℃。

本发明所述用于LED照明灯的导热硅脂组合物，可以采用下述方法制备而成：

（1）用偶联剂对导热填料进行表面改性处理：将导热填料在高速搅拌下，转速为1500-3000r/min，喷入偶联剂，然后继续搅拌5-15分钟，得到改性导热填料；

（2）将甲基苯基乙烯基硅橡胶、二甲基硅油、改性导热填料和过氧化二异丙苯在三辊研磨机中混合1-3小时。

本发明的用于LED照明灯的导热硅脂组合物的作用在于：绝缘、导热、耐磨、阻燃、填充间隙、抗压缩、缓冲等。具体的：

1)减少热源表面与散热器件接触面之间产生的接触热阻，用于LED照明灯的导热硅脂组合物可以很好的填充接触面的间隙，

2)由于空气是热的不良导体，会严重阻碍热量在接触面之间的传递，而在发热源和散热器之间加装用于LED照明灯的导热硅脂组合物可以将空气挤出接触面，

3)有了用于LED照明灯的导热硅脂组合物的补充，可以使发热源和散热器之间的接触面更好的充分接触，真正做到面对面的接触.在温度上的反应可以达到尽量小的温差，

4)用于LED照明灯的导热硅脂组合物的导热系数的范围大以及稳定度好，

5）用于LED照明灯的导热硅脂组合物在结构上工艺工差的弥合，降低散热器和散热结构件的工艺工差要求，

6）用于LED照明灯的导热硅脂组合物具有绝缘的性能，

7）用于LED照明灯的导热硅脂组合物具减震吸音的效果，

8）用于LED照明灯的导热硅脂组合物具有安装，测试，可重复使用的便捷性。

本发明的用于LED照明灯的导热硅脂组合物，与发热组件及散热组件有效接触，降低发热组件与散热组件间的接触热阻，具有较高的导热系数。

具体实施方式

通过实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不受以下实施例所限定。

实施例1

（1）称取碳化硅15公斤、镍粉45公斤和氮化硼15公斤，搅拌混合均匀，制得混合导热填料。

所述的碳化硅、镍粉和氮化硼，使用粉末状或颗粒状，其形状可以是无定形、球形或任何形状。

（2）混合偶联剂配制：异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯15公斤、三（二辛基焦磷酰氧基）钛酸异丙酯35公斤，三异硬酯酰基钛酸异丙酯35公斤，搅拌混合均匀。

（2）用偶联剂对导热填料进行表面改性处理：取上述65公斤混合导热填料在高速搅拌下，转速为2500r/min，喷入0.65公斤上述混合好的偶联剂，然后继续搅拌10分钟，得到改性导热填料。

（3）将35公斤甲基苯基乙烯基硅橡胶、15公斤二甲基硅油、上述全部的改性导热填料和4公斤过氧化二异丙苯在三辊研磨机中混合2小时。

对比例1

（1）用偶联剂对导热填料进行表面改性处理：65公斤碳化硅在高速搅拌下，转速为2000r/min，喷入0.65公斤实施例1制备的混合偶联剂，然后继续搅拌10分钟，得到改性导热填料；

（2）将35公斤甲基苯基乙烯基硅橡胶、15公斤二甲基硅油、上述全部的改性导热填料和4公斤过氧化二异丙苯在三辊研磨机中混合2小时。

对比例2

（1）用偶联剂对导热填料进行表面改性处理：65公斤镍粉在高速搅拌下，转速为2000r/min，喷入0.65公斤实施例1制备的混合偶联剂，然后继续搅拌10分钟，得到改性导热填料；

（2）将35公斤甲基苯基乙烯基硅橡胶、15公斤二甲基硅油、上述全部的改性导热填料和4公斤过氧化二异丙苯在三辊研磨机中混合2小时。

对比例3

（1）用偶联剂对导热填料进行表面改性处理：65公斤氮化硼在高速搅拌下，转速为2000r/min，喷入0.65公斤实施例1制备的混合偶联剂，然后继续搅拌10分钟，得到改性导热填料；

（2）将35公斤甲基苯基乙烯基硅橡胶、15公斤二甲基硅油、上述全部的改性导热填料和4公斤过氧化二异丙苯在三辊研磨机中混合2小时。

测试例：

	实施例1	对比例1	对比例2	对比例3
					导热系数，W/m.k	1.60	1.22	1.22	1.16
厚度，mm	2	2	2	2

导热系数采用ASTM D5470标准进行测试。由上表可以看出本发明采用碳化硅、镍粉和氮化硼三种导热填料复配使用，其导热系数明显优于仅采用单一导热填料。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种用于LED照明灯的导热硅脂组合物，其特征在于由按重量份计的如下组分复合而成：甲基苯基乙烯基硅橡胶30-40份、二甲基硅油10-20份、导热填料60-70份、过氧化二异丙苯3-5份和偶联剂，所述偶联剂的用量为导热填料重量的0.5-2%，所述导热填料为碳化硅、镍粉和氮化硼的混合物，所述偶联剂由下述组分按重量份组成：异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯10-20份、三（二辛基焦磷酰氧基）钛酸异丙酯30-40份，三异硬酯酰基钛酸异丙酯30-40份。

2.如权利要求1所述的用于LED照明灯的导热硅脂组合物，其特征在于：所述导热填料由下述组分按重量份组成：碳化硅10-20份、镍粉40-50份和氮化硼10-20份。

3.如权利要求1或2所述用于LED照明灯的导热硅脂组合物的制备方法，其特征在于，采用下述方法制备而成：

（1）用偶联剂对导热填料进行表面改性处理：将导热填料在高速搅拌下，转速为1500-3000r/min，喷入偶联剂，然后继续搅拌5-15分钟，得到改性导热填料；

（2）将甲基苯基乙烯基硅橡胶、二甲基硅油、改性导热填料和过氧化二异丙苯在三辊研磨机中混合1-3小时。