CN103952077A

CN103952077A - 一种led灯导热涂料

Info

Publication number: CN103952077A
Application number: CN201410192926.5A
Authority: CN
Inventors: 卢伟; 金政武; 徐波
Original assignee: NANJING XINWEILUN MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU MODERN LIGHTING GROUP CO., LTD.
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2014-05-08
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2034-05-08
Also published as: CN103952077B

Abstract

本发明公开了一种LED灯导热涂料，包括如下成分，30％-40％质量百分比的树脂，70％-60％质量百分比的导热填料，两种导热填料，其中第一种导热填料为10～30μm的纤维状、片状或枝蔓状固态大颗粒填料，第二种导热填料为1～5μm球状或片状固态小颗粒填料；大颗粒填料作为填充骨架，小颗粒填料用于填充有机物中大颗粒填充后留下的空隙。主要应用于LED灯具高分子导热散热组件表面。该涂料可以调节LED灯具高分子散热组件的颜色使其呈现出更加丰富的色彩，该涂料在高分子散热组件表面附着力大，导热能力强。该涂料主要使用大颗粒填料作为填充骨架，小颗粒填料填充有机物空隙中大颗粒填充后留下的空隙从而大大增强了涂料的导热性能。

Description

一种LED灯导热涂料

技术领域

本发明属于导热涂料领域，主要涉及一种导热涂料及其制备方法。

背景技术

LED在工作期间会产生热量从而使芯片的温度升高，芯片温度的升高，则会降低LED灯具的发光效率。此外，在现有的LED芯片封装工艺中，荧光粉紧贴蓝光芯片，由于芯片自身工作时会散发出大量的热量，荧光粉的无辐射跃迁增加，荧光粉发光效率下降，且随时间的变化衰减加剧。为了解决LED灯具的散热问题，考虑到材料成本及加工工艺，目前LED灯具的散热器(壳体)普遍采用压铸铝作为散热材料(少量采用低温共烧陶瓷散热材料)，尽管金属铝本身并非是最便宜的金属，也非导热性最好的金属。利用高分子导热材料取代金属铝作为LED灯具的散热材料是一种可能的选择。由于上述导热高分子材料中添加了多种形状及颜色各异的固体填料，最终高分子导热材料的颜色往往不能与LED灯具的使用环境或使用者的个性化需求相匹配，因此需要使用涂料来调节散热器的表面颜色。如果使用普通的有机涂料，由于其本身的导热系数通常在0.1～0.2W/m.℃，因此会阻碍散热器散热。

为了解决高分子导热材料在LED室内照明灯具散热器应用方面遇到的问题，我们提出一种运用两类在尺寸上梯次分布的具有独特物理形状的固态填料，外加一些辅助填料填充的导热涂料，可以满足导热及色彩调节的功能。

在原理上大尺寸的填料由于导热通道的完整性具有相对较高的导热系数，而长宽比高的大尺寸导热填料(如纤维或片状填料)在受到压力后在高分子基体中可以做到大致规则排列，而成为优选。由于一般的散热器有复杂的几何形状，过大尺寸的填料阻碍材料最终的模塑成型或注塑成型，而且在成型过程中会被折断，因此不能做到完全规则排列，相互之间会留有较大的间隙，严重影响材料整体的导热能力。为了尽可能填充高分子基体中大尺寸长宽比高的填料填充后的物理空间，并同时获得材料的高导热能力，我们使用小尺寸的球形或片状的导热填料来辅助填充。如果纯粹从物理填充角度来考虑，可以完全使用具有高导热系数的小尺寸球形或片状的导热填料来填充高分子材料，这样可以做到填充更均匀。但是使用球形的小颗粒填料后，在材料中会形成很多被高分子材料包围的球形小颗粒的小“岛”，这意味着，尽管球形的小颗粒填料有高的导热系数，但热量在这些小“岛”之间传递时会遇到无数由球形的小颗粒填料和高分子材料组成的界面，传热效率急剧降低。此外，由于材料中过多填充球形的小颗粒填料还会降低高分子材料在模塑或射出成型时的流动性。因此，运用两种尺寸梯次分布的具有独特物理形状的固态填料组合填充可以达到导热高分子材料的最佳导热效果。

发明内容

本发明的目的是，提出一种LED灯导热涂料，运用两种尺寸梯次分布的具有独特物理形状的固态填料组合填充可以达到导热高分子材料的最佳导热效果。同时导热涂料必须同时兼顾导热性能及色彩调节。另可添加一些陶瓷颜料或有色金属粉末填料。

一种导热涂料，其特征在于包括如下材料，30％-40％(质量百分比)的树脂，70％-60％(质量百分比)的导热填料，两种导热填料，其中第一种导热填料为10～30μm的纤维状、片状或枝蔓状固态大颗粒填料，第二种导热填料为1～5μm球状或片状固态小颗粒填料；大颗粒填料作为填充骨架，小颗粒填料用于填充有机物中大颗粒填充后留下的空隙。

第一种纤维状、枝蔓状或片状导热大颗粒填料包括AlN、BN、SiC、SiN陶瓷材料；第二种球状或片状导热小颗粒填料包括Al₂O₃、AlN、铝粉或锌粉。

涂料的颜色由所添加的导热填料自身的颜色来调节。

白色用白色的导热填料来调节；红色或相近颜色用铜粉等填料来调节；灰色用铝粉、锌粉，或者两者按一定比例的混合粉末来调节；黑色用石墨来调节。

本发明还包括一种导热涂料的改进；其原料配比(质量百分比)如下：30％-40％的主体树脂、70-60％的导热填料的主体材料基础上；再添加主体材料质量0.1-1％的消泡剂、15％-25％左右的溶剂、2％-5％的偶联剂；树脂材料可以选用环氧树脂、丙烯酸树脂或者有机硅树脂中的一种，稀释剂可以选用甲苯、二甲苯、丁酮、冰醋酸、乙二醇乙醚醋酸酯中的一种，消泡剂以有机硅消泡剂BYK-052为例，偶联剂选用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷但不限于仅这一种材料。

本发明的有益效果是，通过提出的LED灯导热涂料，运用两种尺寸梯次分布的具有独特物理形状的固态填料组合填充可以达到导热高分子材料的最佳导热效果。同时导热涂料必须同时兼顾导热性能及色彩调节。为了调节颜色，还可添加一些陶瓷颜料或有色金属粉末填料。由于这种涂料不含导电材料，或只含少量的导电材料，涂料的电阻率可以达到1х10¹²Ωcm^-2以上,满足H级绝缘标准。本发明导热涂料，主要应用于LED灯具高分子导热散热组件表面。该涂料可以调节LED灯具高分子散热组件的颜色使其呈现出更加丰富的色彩，该涂料在高分子散热组件表面附着力大，导热能力强。该涂料主要使用大颗粒填料作为填充骨架，小颗粒填料填充有机物空隙中大颗粒填充后留下的空隙从而大大增强了涂料的导热性能。

附图说明

图1为本发明涂料成膜后放大的结构示意图。

具体实施例

下面结合具体实例来对本发明作进一步的说明：

所述的导热填料有两种主要的导热填料及少量的辅助填料混合而成。

以上所述的两种导热填料，其中第一种导热填料为10～30μm纤维状、枝蔓状或片状固态颗粒，第二种导热填料为1～5μm球状或片状固态颗粒的混合物；

以上所述的两种导热填料，其中第一种纤维状、枝蔓状或片状导热填料可以包括AlN、BN、SiC、SiN等；第二种球状或片状导热填料可以包括包含Al₂O₃、AlN、铝粉及锌粉等；

以上所述的两种导热填料，其中大颗粒填料作为填充骨架，小颗粒填料用于填充有机物中大颗粒填充后留下的空隙；

以上所述的导热涂料的颜色由所添加的辅助导热填料自身的颜色来调节；

以上所述导热填料颜色的调节方法如下：白色可用白色的导热颗粒来调节；红色或相近颜色用铜粉等来调节；灰色用铝粉、锌粉，或者两者按一定比例的混合粉末来调节；黑色用石墨等来调节。

实例1：

一种白色导热涂料，其配方组成如下表

表1一种白色导热涂料的配方表

原料	质量比
		环氧改性有机硅树脂	43.0
二甲苯	17.4

乙二醇乙醚醋酸酯	2.0
		有机硅消泡剂BYK-052	0.2
γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷	2.1
		20～30μm氧化铝	22.2
1～5μm氮化铝	13.1

该绝缘导热耐高温电器涂料的制备方法如下：制备时，按照上述配方称量原料，采用高速分散机于800～l000rpm转速下，搅拌分散30分钟，然后使用砂磨机研磨20～50min，最后经100目过滤网过滤制得绝缘导热耐高温电器涂料。

将涂料喷涂在马口型导热橡胶上，先在80℃固化15分钟，然后180℃固化l0min，漆膜厚度为100微米，其漆膜附着力1级，硬度2H；击穿电压为2050伏/0.5毫安，2秒；传热系数为2.12W/(m²·K)；250℃恒温48h漆膜平整、无龟裂。

实例2：

一种红色导热涂料，其配方组成如下表

表2一种红色导热涂料的配方表

原料	质量比
		环氧改性有机硅树脂	43.0
二甲苯	17.4
		乙二醇乙醚醋酸酯	2.0
有机硅消泡剂BYK-052	0.2
		γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷	2.1
20～30μm氧化铝	19
		1～5μm氮化铝	11
四氧化三铁	5.3

将涂料喷涂在马口型导热橡胶上，先在80℃固化15分钟，然后180℃固化l0min，漆膜厚度为100微米，其漆膜附着力1级，硬度2H；击穿电压为2200伏/0.5毫安，2秒；传热系数为1.67W/(m²·K)；250℃恒温48h漆膜平整、无龟裂。

实例3：

一种灰色导热涂料，其配方组成如下表

表3一种灰色导热涂料的配方表

原料	质量比
		环氧改性有机硅树脂	43.0
二甲苯	17.4
		乙二醇乙醚醋酸酯	2.0
有机硅消泡剂BYK-052	0.2
		γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷	2.1
20～30μm氧化铝	19
		1～5μm氮化铝	11
铝粉	5.3

将涂料喷涂在马口型导热橡胶上，先在80℃固化15分钟，然后180℃固化l0min，漆膜厚度为100微米，其漆膜附着力1级，硬度2H；击穿电压为2100伏/0.5毫安，2秒；传热系数为1.89W/(m²·K)；250℃恒温48h漆膜平整、无龟裂。

实例4：

一种黑色导热涂料，其配方组成如下表

表4一种黑色导热涂料的配方表

原料	质量比
		环氧改性有机硅树脂	43.0
二甲苯	17.4
		乙二醇乙醚醋酸酯	2.0

有机硅消泡剂BYK-052	0.2
		γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷	2.1
20～30μm石墨	22.2
		1～5μm石墨	13.1

将涂料喷涂在马口型导热橡胶上，先在80℃固化15分钟，然后180℃固化l0min，漆膜厚度为100微米，其漆膜附着力1级，硬度2H；击穿电压为1800伏/0.5毫安，2秒；传热系数为2.51W/(m²·K)；250℃恒温48h漆膜平整、无龟裂。

Claims

1.一种LED灯导热涂料，其特征在于包括如下成分，30％-40％质量百分比的树脂，70％-60％质量百分比的导热填料，两种导热填料，其中第一种导热填料为10～30μm的纤维状、片状或枝蔓状固态大颗粒填料，第二种导热填料为1～5μm球状或片状固态小颗粒填料；大颗粒填料作为填充骨架，小颗粒填料用于填充有机物中大颗粒填充后留下的空隙。

2.根据权利要求1所述的一种LED灯导热涂料，其特征在于第一种纤维状、枝蔓状或片状导热大颗粒填料包括AlN、BN、SiC、SiN陶瓷材料；第二种球状或片状导热小颗粒填料包括Al₂O₃、AlN、铝粉或锌粉。

3.根据权利要求1、2之一所述的一种LED灯导热涂料，其特征在于涂料的颜色由所添加的导热填料自身的颜色来调节。

4.根据权利要求1所述的一种LED灯导热涂料，其特征在于，白色用白色的导热填料来调节；红色或相近颜色用铜粉等填料来调节；灰色用铝粉、锌粉，或者两者按一定比例的混合粉末来调节；黑色用石墨来调节。

5.根据权利要求1所述的一种LED灯导热涂料，其特征在于，再添加质量0.1-1％的消泡剂、15％-25％左右的溶剂、2％-5％的偶联剂；树脂材料选用环氧树脂、丙烯酸树脂或者有机硅树脂中的一种，溶剂选用甲苯、二甲苯、丁酮、冰醋酸、乙二醇乙醚醋酸酯中的一种。