CN104829982A - 一种led光源用聚四氟乙烯基轻质高效散热材料及其制备方法 - Google Patents

一种led光源用聚四氟乙烯基轻质高效散热材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及LED散热材料，具体涉及一种LED光源用聚四氟乙烯基轻质高效散热材料及其制备方法，由以下重量份的原料制成：固含量为20-25%的纳米铝溶胶8-10、400-600目多孔石墨化碳5-6、碳纳米纤维3-5、水氯镁石粉1-2、5%乙醇水溶液30-40、硅酸钠3-5、400-600目氮化铝微粉20-25、200-300目聚四氟乙烯微粉40-50、助剂2-3；本发明的塑料基散热材料具有均匀稳定的导热性，耐环境腐蚀、耐光老化，且洁净耐脏，轻质绝缘，易于加工切削，原料利用率高，是一种理想的LED灯具散热材料。

Description

一种LED光源用聚四氟乙烯基轻质高效散热材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及LED散热材料，具体涉及一种LED光源用聚四氟乙烯基轻质高效散热材料及其制备方法及其生产方法。
背景技术
LED是发光二极管的简称，是一种将电能转化为光能的半导体电子元件，具有体积小、寿命长、耗电量低、反应速度快、发光效率高、节能环保等优点,是业内公认的作为替代传统光源的最具竞争力的产品，在实际生活中也得到广泛的应用，目前的LED产品仍存在许多问题，其中散热问题一直是重中之重，常见的散热材料多为高导热金属、高导热无机材料以及这些材料复配烧结而成，这些材料存在切割成型难度大，成本较高，易受环境腐蚀等缺点，而以塑料与导热填料复配制成的散热材料，既能发挥良好的散热效果，又能提高材料的环境适应性，达到高效稳定的使用性能。
聚四氟乙烯具有耐高温、耐化学腐蚀、易清洁等诸多优点，被誉为塑料之王；氮化铝导热性能好，热膨胀系数小，以这两者为基料混合烧制的散热材料能弥补传统LED散热的缺陷，有突出的使用性能。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种LED光源用聚四氟乙烯基轻质高效散热材料及其制备方法，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种LED光源用聚四氟乙烯基轻质高效散热材料及其制备方法，其特征在于，本发明材料由以下重量份的原料制成：固含量为20-25%的纳米铝溶胶8-10、400-600目多孔石墨化碳5-6、碳纳米纤维3-5、水氯镁石粉1-2、5%乙醇水溶液30-40、硅酸钠3-5、400-600目氮化铝微粉20-25、200-300目聚四氟乙烯微粉40-50、助剂2-3。
所述的助剂由以下重量份的原料制成：硅烷偶联剂kh550 6-8、甲基硅酸钾1-2、乙酰丙酮钛（25%异丙醇水溶液）1-3、纳米二氧化硅3-4，氢氧化钠0.1-0.2、水20-25，制备方法为：先将氢氧化钠溶于适量的水中，配制成pH值为10-11的溶液，随后加入纳米二氧化硅，超声浸泡40-50min，碱处理后的粉体水洗至中性后干燥，并加水配制成溶胶，随后再将其它剩余物料与配制的二氧化硅溶胶混合，高速搅拌分散60-80min，即得。
所述的一种LED光源用聚四氟乙烯基轻质高效散热材料及其制备方法，其制备方法为：
（1）先将多孔石墨化碳投入纳米铝溶胶中，搅拌均匀后超声分散40-50min，随后干燥除去水分，并将混合物料在700-800℃氛围下处理20-30min，热处理后的物料冷却至室温，得多孔石墨化碳负载纳米铝粉体备用；
（2）将硅酸钠、水氯镁石粉投入乙醇水溶液中，搅拌使物料完全溶解分散后，投入聚四氟乙烯微粉，继续搅拌分散40-50min，接着加入步骤（1）所得物料及其它剩余物料，混合研磨分散2-3h，待物料完全混合均匀后压制成型，成型后坯体在50-60℃条件下放料15-20h，完全除去水分，所得坯体在350-380℃条件下烧制30-40min，随后冷却至室温，即得。
本发明的优点在于：以硅酸钠、水氯镁石粉-乙醇水溶液作为粘结剂，有效的润湿聚四氟乙烯粉体表面，提高原料间的粘结力，而多孔石墨化碳粉负载的纳米铝粉在原料中分散性获得提升，进一步提高了材料的散热导热能力，此外添加的助剂有助原料相容、助烧结的功效；本发明制备的塑料基散热材料具有均匀稳定的导热性，耐环境腐蚀、耐光老化，且洁净耐脏，轻质绝缘，易于加工切削，原料利用率高，是一种理想的LED灯具散热材料。
具体实施方式
实施例
本实施例散热材料由以下重量份原料制成：固含量为25%的纳米铝溶胶10、400目多孔石墨化碳6、碳纳米纤维5、水氯镁石粉2、5%乙醇水溶液40、硅酸钠4、600目氮化铝微粉24、200目聚四氟乙烯微粉45、助剂3。
所述的助剂由以下重量份的原料制成：硅烷偶联剂kh550 8、甲基硅酸钾1、乙酰丙酮钛（25%异丙醇水溶液）2、纳米二氧化硅4，氢氧化钠0.2、水25，制备方法为：先将氢氧化钠溶于适量的水中，配制成pH值为10.5的溶液，随后加入纳米二氧化硅，超声浸泡50min，碱处理后的粉体水洗至中性后干燥，并加水配制成溶胶，随后再将其它剩余物料与配制的二氧化硅溶胶混合，高速搅拌分散65min，即得。
所述的一种LED光源用聚四氟乙烯基轻质高效散热材料及其制备方法，其制备方法为：
（1）先将多孔石墨化碳投入纳米铝溶胶中，搅拌均匀后超声分散50min，随后干燥除去水分，并将混合物料在700-800℃氛围下处理30min，热处理后的物料冷却至室温，得多孔石墨化碳负载纳米铝粉体备用；
（2）将硅酸钠、水氯镁石粉投入乙醇水溶液中，搅拌使物料完全溶解分散后，投入聚四氟乙烯微粉，继续搅拌分散45min，接着加入步骤（1）所得物料及其它剩余物料，混合研磨分散3h，待物料完全混合均匀后压制成型，成型后坯体在50-60℃条件下放料20h，完全除去水分，所得坯体在350-380℃条件下烧制30min，随后冷却至室温，即得。
本实施例所制得的材料根据相关标准测试得到的性能指标如下：
拉伸强度为：52.4MPa；断裂伸长率：0.40%；介电强度：22KV/mm；导热系数为5.2W/m.k；热扩散系数为25.7mm2/s；线性热膨胀系数较单一聚四氟乙烯降低了82%；耐光照老化性能等级：4.5级。

Claims (2)

1.一种LED光源用聚四氟乙烯基轻质高效散热材料及其制备方法，其特征在于，该材料由以下重量份的原料制成：固含量为20-25%的纳米铝溶胶8-10、400-600目多孔石墨化碳5-6、碳纳米纤维3-5、水氯镁石粉1-2、5%乙醇水溶液30-40、硅酸钠3-5、400-600目氮化铝微粉20-25、200-300目聚四氟乙烯微粉40-50、助剂2-3；
所述的助剂由以下重量份的原料制成：硅烷偶联剂kh550 6-8、甲基硅酸钾1-2、乙酰丙酮钛（25%异丙醇水溶液）1-3、纳米二氧化硅3-4，氢氧化钠0.1-0.2、水20-25，制备方法为：先将氢氧化钠溶于适量的水中，配制成pH值为10-11的溶液，随后加入纳米二氧化硅，超声浸泡40-50min，碱处理后的粉体水洗至中性后干燥，并加水配制成溶胶，随后再将其它剩余物料与配制的二氧化硅溶胶混合，高速搅拌分散60-80min，即得。
2.如权利要求1所述的一种LED光源用聚四氟乙烯基轻质高效散热材料及其制备方法，其制备方法为：
（1）先将多孔石墨化碳投入纳米铝溶胶中，搅拌均匀后超声分散40-50min，随后干燥除去水分，并将混合物料在700-800℃氛围下处理20-30min，热处理后的物料冷却至室温，得多孔石墨化碳负载纳米铝粉体备用；
（2）将硅酸钠、水氯镁石粉投入乙醇水溶液中，搅拌使物料完全溶解分散后，投入聚四氟乙烯微粉，继续搅拌分散40-50min，接着加入步骤（1）所得物料及其它剩余物料，混合研磨分散2-3h，待物料完全混合均匀后压制成型，成型后坯体在50-60℃条件下放料15-20h，完全除去水分，所得坯体在350-380℃条件下烧制30-40min，随后冷却至室温，即得。
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