CN104829986A - 一种led光源用聚四氟乙烯基高热稳定散热材料及其制备方法 - Google Patents

一种led光源用聚四氟乙烯基高热稳定散热材料及其制备方法 Download PDF

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张英才
刘德时
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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高热稳定散热材料及其制备方法，由以下重量份的原料制成：200-325目铝矾土粉3-5、PPG-200 1-2、固含量为20-25%的硅溶胶5-8、5%乙醇水溶液12-16、固含量为20-30%的醋酸乙稀-乙烯共聚乳液20-30、氮化硼纳米管0.1-0.2、400-600目氮化铝粉体20-25、200-300目聚四氟乙烯微粉40-50、助剂2-3；本发明散热材料具有均匀稳定的导热性能，耐环境腐蚀、耐光、热老化，且洁净耐脏，安全绝缘，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高热稳定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高热稳定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高热稳定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高热稳定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：200-325目铝矾土粉3-5、PPG-200 1-2、固含量为20-25%的硅溶胶5-8、5%乙醇水溶液12-16、固含量为20-30%的醋酸乙稀-乙烯共聚乳液20-30、氮化硼纳米管0.1-0.2、400-600目氮化铝粉体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高热稳定散热材料及其制备方法，其制备方法为：
（1）先将氮化硼纳米管投入硅溶胶中，搅拌均匀后超声分散40-50min，所得物料备用；
（2）将PPG-200投入乙醇水溶液中，搅拌使物料完全溶解后，投入聚四氟乙烯微粉，搅拌分散15-20min，接着加入醋酸乙稀-乙烯共聚乳液，继续搅拌分散30-40min，最后再加入步骤（1）所得物料及其它剩余物料，搅拌混合1-2h，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：首先用含有PPG-200的乙醇水溶液对聚四氟乙烯粉体进行表面润湿处理，再以醋酸乙稀-乙烯共聚乳液作为粘结剂，各原料间能有效粘着，而硅溶胶包覆的氮化硼纳米管，在基料中分散性提高，提高了材料的导热能力和热稳定性，防止热老化，添加的助剂有助原料相容、助烧结的功效；本发明制备的聚四氟乙烯-氮化铝基散热材料具有均匀稳定的导热性能，耐环境腐蚀、耐光、热老化，且洁净耐脏，安全绝缘，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： 325目铝矾土粉5、PPG-200 2、固含量为25%的硅溶胶6、5%乙醇水溶液16、固含量为30%的醋酸乙稀-乙烯共聚乳液28、氮化硼纳米管0.2、400目氮化铝粉体25、200目聚四氟乙烯微粉42、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高热稳定散热材料及其制备方法，其制备方法为：
（1）先将氮化硼纳米管投入硅溶胶中，搅拌均匀后超声分散50min，所得物料备用；
（2）将PPG-200投入乙醇水溶液中，搅拌使物料完全溶解后，投入聚四氟乙烯微粉，搅拌分散20min，接着加入醋酸乙稀-乙烯共聚乳液，继续搅拌分散35min，最后再加入步骤（1）所得物料及其它剩余物料，搅拌混合2h，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40min，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：52.6MPa；断裂伸长率：0.42%；介电强度：19KV/mm；导热系数为4.8W/m.k；热扩散系数为24.4mm2/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高热稳定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：200-325目铝矾土粉3-5、PPG-200 1-2、固含量为20-25%的硅溶胶5-8、5%乙醇水溶液12-16、固含量为20-30%的醋酸乙稀-乙烯共聚乳液20-30、氮化硼纳米管0.1-0.2、400-600目氮化铝粉体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高热稳定散热材料及其制备方法，其制备方法为：
（1）先将氮化硼纳米管投入硅溶胶中，搅拌均匀后超声分散40-50min，所得物料备用；
（2）将PPG-200投入乙醇水溶液中，搅拌使物料完全溶解后，投入聚四氟乙烯微粉，搅拌分散15-20min，接着加入醋酸乙稀-乙烯共聚乳液，继续搅拌分散30-40min，最后再加入步骤（1）所得物料及其它剩余物料，搅拌混合1-2h，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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