CN103804792A - 一种导热反光型热塑性模塑材料及其应用 - Google Patents

一种导热反光型热塑性模塑材料及其应用 Download PDF

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Abstract

一种导热反光型热塑性模塑材料及其应用，涉及导热反光材料的开发及应用。该材料，包括热塑性树脂、导热性填料及反光性填料，按重量份，热塑性树脂占4-8份，导热性填料占3-5份，反光性填料占3-5份；热塑性树脂选自PP树脂、PEA树脂、PPA树脂、PA树脂、PC树脂及PBT树脂中的任意一种。其应用，用该材料成型LED电路板的基板，也可用该材料成型导热反光型器件。该LED基板具有良好的导热性及反光性，其导热系数一般能达1.7W/m.℃左右，白度大于90。电绝缘性好，其表面电阻超过1012欧姆/平方厘米，完全能达到LED基板的电绝缘要求。易于成型。用本发明材料制作的LED基板具有高导热、高反光、电绝缘性好、易成型及低成本的特点，具有市场竞争力。

Description

一种导热反光型热塑性模塑材料及其应用
技术领域
本发明涉及导热反光材料的开发及应用，尤指一种导热反光型热塑性模塑材料及其应用。该材料主要用于制作LED灯电路板的基板（简称LED基板，下述全同），在LED基板上安装LED光源（即贴制LED光源封装贴片）和制作电路。该材料同时也可以用于其它需要具有导热性和高反光性的场合。
背景技术
随着科学技术的发展及制造工艺的进步，LED灯作为照明灯具已进入推广阶段，不久的将来会普遍应用。LED灯节能省电，耗电量甚至不到同样功率的日光灯的1/2；同时，使用寿命长，可达10年。
要解决LED灯作为照明灯具普遍应用的问题，有两个问题必须解决：
一 、散热问题
LED灯的发光元件LED芯片在工作时只有20%的输入能量被转化为光能，而80%的能量则被转化为p-n结部分的热能，从而提高了内部的温度。内部温度的增加使LED照明灯的性能受到局限，尤其对于大功率的LED照明灯，在LED灯的电路板上密集设置许多LED发光体，发光效率将大幅度下降，使用寿命也会缩短。为此，在实际应用中，需要将LED芯片内部产生的热量导出至外部释放。
    对于使用高功率的LED灯，必须在一块小面积的电路板上封装许多LED单体，同时还应具有足够的使用寿命，这就要求LED基板具有良好的散热性。现有技术中，通常借助具有散热功能的散热件来散热，通过热传导或热对流等将部分LED芯片内部产生的热量导出到外部，使LED芯片降温。现有技术的LED基板一般为铝基板，铜基板，还有镜面铝等。金属材质的LED基板具有导电性，存在安全制约限制，不便于布线。为了解决安全问题，需要在LED基板上制作绝缘层，势必将LED基板与金属散热件完全隔离，致使LED内部散热受阻，散热性能下降。故电绝缘层设计相对复杂，散热效果差，安全隐患多，生产成本高。
二、反光问题
要提高光的利用率和亮度， LED基板必须具有高反光性，将尽可能多的光投向被照射面。为了提高反光性，通常在铝基板等上镀制具有高反光性的银层，其工艺复杂，成本高。
可见，对于LED基板，除了利于安装LED光源（即利于贴制LED光源封装贴片）和便于制作电路外，还需要具有良好的导热性和高的反光性。由于LED灯的用途在不断扩大，许多场合需要使用高功率的LED灯，而且灯的体积照样要小。为此，必须在一块小面积的电路板上封装许多LED单体，同时还应具有足够的使用寿命，这就要求LED基板具有高导热性和高反光性。除了这个还不够，还必须便于制作，便于成型，材料成本及生产成本低，具有价格优势。简言之，对于高功率的LED灯，市场需要一种高导热、高反光及低成本的LED基板，以实现全优的效果。这就需要开发一种易于成型LED基板的新型材料。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是克服现有LED基板由导热、反光、成型及成本方面所体现的综合性能较差的不足，提供一种导热反光型热塑性模塑材料，用该材料制作的LED基板具有高导热、高反光、易成型及低成本的特点。该材料同时也可以用于其它需要具有导热性和高反光性的场合。
为此，本发明一种导热反光型热塑性模塑材料及其应用采用下述技术方案：
一种导热反光型热塑性模塑材料，包括热塑性树脂、导热性填料及反光性填料，按重量份，热塑性树脂占4-8份，导热性填料占3-5份，反光性填料占3-5份。
热塑性树脂选自热塑性树脂选自PP树脂、PEA树脂、PPA树脂、PA树脂、PC树脂及PBT树脂中的任意一种。PP树脂称作聚丙烯树脂，PEA树脂称作活性丙烯酸酯树脂，PPA树脂称作聚苯二酰胺树脂，PA树脂称作聚酰胺树脂，PC树脂称作聚碳酸酯树脂， PBT树脂称作聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂。
导热性填料选自氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化镁、氢氧化镁、氢氧化铝、石墨、氮化硼、滑石粉、云母粉、金属粉末中的一种或至少两种，氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化镁、氢氧化镁、氢氧化铝、石墨及氮化硼皆为粉末。
反光性填料选自钛白粉、陶瓷纤维、氮化物、碳化物、氧化物、碳酸钙、滑石粉、云母粉、荧光增白剂及金属粉末中的一种或至少两种。氮化物、碳化物、氧化物、碳酸钙皆为粉末。其中的氮化物如氮化铝，碳化物如碳化硅，氧化物如氧化铝。
热塑性树脂中根据具体选用的树脂种类选配相对应的包括引发剂和固化剂的固化体系。
还包括脱模剂，如硬脂酸锌。
还包括增塑剂，如氢氧化钙、氢氧化镁。
还包括增强剂，如玻璃纤维。
还包括抗紫外线剂，如珍珠粉。
还包括阻燃剂。
本发明一种导热反光型热塑性模塑材料的应用，用该材料成型LED电路板的基板，即LED基板。
本发明一种导热反光型热塑性模塑材料的应用，用该材料成型导热反光型器件。
本发明的有益效果在于：
其一，导热性好，用该材料制作成型的LED基板具有良好的导热性，其导热系数大于1.2W/m.℃,一般能达1.7W/m.℃左右。致使LED基板本身具有良好的导热性，适用于大功率的LED。使用该LED基板，可以不再另配散热装置，使制造工艺大大简化，成本大大下降，而性能丝毫不受影响。如果另配散热装置，散热性能更加提高，LED的发光性能更好，使用寿命更长。
其二，反光性好，用该材料制作成型的LED基板具有良好的反光性，白度大于90，一般能达95作用，光亮程度高。不需另行镀银，也使制造工艺大大简化，成本大大下降，而性能不受影响。
其三，电绝缘性好，用该材料制作成型的LED基板具有良好的电绝缘性，其表面电阻超过1012欧姆/平方厘米，完全能达到LED基板的电绝缘要求，可以在其上直接布线，配装散热装置不需制作电绝缘层，适用，安全。
其四，易于成型，树脂、填料及其它助剂充分混合（密炼机或混炼胶等），在常温下就可以模塑成板。
总之，用本发明材料制作的LED基板具有高导热、高反光、电绝缘性好、易成型及低成本的特点。当然，该材料同时也可以用于其它需要具有导热性和高反光性的场合。
具体实施方式
下面介绍本发明的具体实施方式。
实施例1
一种导热反光型热塑性模塑材料，包括热塑性树脂、导热性填料及反光性填料，按重量份，热塑性树脂占4份，导热性填料占3份，反光性填料占3份。热塑性树脂为PP树脂。导热性填料为氧化铝、氮化硼及金属粉末，氧化铝、氮化硼及金属粉末各1份。反光性填料为钛白粉、滑石粉及云母粉，钛白粉、滑石粉及云母粉各1份，滑石粉及云母粉的白度大于90。还包括适量的引发剂、固化剂、脱模剂、增塑剂、增强剂、抗紫外线剂、光稳定剂。
用该材料成型的LED基板的导热系数为1.7W/m.℃，白度94，表面电阻大于1012欧姆/平方厘米。
实施例2
一种导热反光型热塑性模塑材料，包括热塑性树脂、导热性填料及反光性填料，按重量份，热塑性树脂占6份，导热性填料占4份，反光性填料占4份。热塑性树脂为PP树脂。导热性填料为氧化铝、氮化硼及金属粉末，氧化铝1.4份，氮化硼1.3份，金属粉末1.3份。反光性填料为钛白粉、滑石粉及云母粉，钛白粉1.4份，滑石粉1.3份，云母粉各1.3份，滑石粉及云母粉的白度大于90。还包括适量的引发剂、固化剂、脱模剂、增塑剂、增强剂、抗紫外线剂、光稳定剂。
用该材料成型的LED基板的导热系数为1.8W/m.℃，白度95，表面电阻大于1012欧姆/平方厘米。
实施例3
一种导热反光型热塑性模塑材料，包括热塑性树脂、导热性填料及反光性填料，按重量份，热塑性树脂占8份，导热性填料占5份，反光性填料占5份。热塑性树脂为PP树脂。导热性填料为氧化铝、氮化硼及金属粉末，氧化铝1.5份，氮化硼1.5份，金属粉末2份。反光性填料为钛白粉、滑石粉及云母粉，钛白粉2份，滑石粉1.5份，云母粉各1.5份，滑石粉及云母粉的白度大于90。还包括适量的引发剂、固化剂、脱模剂、增塑剂、增强剂、抗紫外线剂、光稳定剂。
用该材料成型的LED基板的导热系数为1.9W/m.℃，白度96，表面电阻大于1012欧姆/平方厘米。
实施例4
一种导热反光型热塑性模塑材料，包括热塑性树脂、导热性填料及反光性填料，按重量份，热塑性树脂占4份，导热性填料占5份，反光性填料占5份。热塑性树脂为PP树脂。导热性填料为氧化铝、氮化硼及金属粉末，氧化铝1.5份，氮化硼1.5份，金属粉末2份。反光性填料为钛白粉、滑石粉及云母粉，钛白粉2份，滑石粉1.5份，云母粉各1.5份，滑石粉及云母粉的白度大于90。还包括适量的引发剂、固化剂、脱模剂、增塑剂、增强剂、抗紫外线剂、光稳定剂。
用该材料成型的LED基板的导热系数为1.8W/m.℃，白度96，表面电阻大于1012欧姆/平方厘米。
实施例5
一种导热反光型热塑性模塑材料，包括热塑性树脂、导热性填料及反光性填料，按重量份，热塑性树脂占8份，导热性填料占3份，反光性填料占3份。热塑性树脂为PP树脂。导热性填料为氧化铝、氮化硼及金属粉末，氧化铝、氮化硼及金属粉末各1份。反光性填料为钛白粉、滑石粉及云母粉，钛白粉、滑石粉及云母粉各1份，滑石粉及云母粉的白度大于90。还包括适量的引发剂、固化剂、脱模剂、增塑剂、增强剂、抗紫外线剂、光稳定剂。
用该材料成型的LED基板的导热系数为1.7W/m.℃，白度94，表面电阻大于1012欧姆/平方厘米。

Claims (10)

1.一种导热反光型热塑性模塑材料，其特征在于：包括热塑性树脂、导热性填料及反光性填料，按重量份，热塑性树脂占4-8份，导热性填料占3-5份，反光性填料占3-5份。
2.根据权利要求1所叙述的一种导热反光型热塑性模塑材料，其特征在于：包括热塑性树脂、导热性填料及反光性填料，按重量份，热塑性树脂占4份，导热性填料占3份，反光性填料占3份。
3.根据权利要求1所叙述的一种导热反光型热塑性模塑材料，其特征在于：包括热塑性树脂、导热性填料及反光性填料，按重量份，热塑性树脂占6份，导热性填料占4份，反光性填料占4份。
4.根据权利要求1所叙述的一种导热反光型热塑性模塑材料，其特征在于：包括热塑性树脂、导热性填料及反光性填料，按重量份，热塑性树脂占8份，导热性填料占5份，反光性填料占5份。
5.根据权利要求1所叙述的一种导热反光型热塑性模塑材料，其特征在于：包括热塑性树脂、导热性填料及反光性填料，按重量份，热塑性树脂占4份，导热性填料占5份，反光性填料占5份。
6.根据权利要求1所叙述的一种导热反光型热塑性模塑材料，其特征在于：包括热塑性树脂、导热性填料及反光性填料，按重量份，热塑性树脂占8份，导热性填料占3份，反光性填料占3份。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所叙述的一种导热反光型热塑性模塑材料，其特征在于：热塑性树脂选自PP树脂、PEA树脂、PPA树脂、PA树脂、PC树脂及PBT树脂中的任意一种。
8.根据权利要求1或2或3或4或5或6所叙述的一种导热反光型热塑性模塑材料，其特征在于：导热性填料选自氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化镁、氢氧化镁、氢氧化铝、石墨、氮化硼、滑石粉、云母粉、金属粉末中的一种或至少两种。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或6所叙述的一种导热反光型热塑性模塑材料，其特征在于：反光性填料选自钛白粉、陶瓷纤维、氮化物、碳化物、氧化物、碳酸钙、滑石粉、云母粉、荧光增白剂及金属粉末中的一种或至少两种。
10.一种导热反光型热塑性模塑材料的应用，其特征在于：应用权利要求1至权利要求9所述的任意一种导热反光型热塑性模塑材料成型LED电路板的基板。
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