CN104829988A - 一种led光源用聚四氟乙烯基耐辐照老化的散热材料及其制备方法 - Google Patents

一种led光源用聚四氟乙烯基耐辐照老化的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耐辐照老化的散热材料及其制备方法，该材料由以下重量份的原料制成：硅酸钠2-4、纳米氧化铈1-2、固含量为15-20%的硅溶胶4-5、氧化石墨烯5-8、硫酸铝钾1-2、常温无泡表面活性剂1-2、水30-40、聚醚醚酮6-8、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；本发明散热材料具有高效、均匀、稳定的导热性，耐环境腐蚀、光、热稳定性好，表面洁净耐脏，安全绝缘，易于加工切削，是一种环保高效的LED灯具散热材料。

Description

一种LED光源用聚四氟乙烯基耐辐照老化的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耐辐照老化的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耐辐照老化的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耐辐照老化的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：硅酸钠2-4、纳米氧化铈1-2、固含量为15-20%的硅溶胶4-5、氧化石墨烯5-8、硫酸铝钾1-2、常温无泡表面活性剂1-2、水30-40、聚醚醚酮6-8、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：聚丙烯酸钠1-3、仲丁醇铝0.1-0.2、铝酸酯偶联剂6-8、纳米氧化铝3-5、0.05%磷酸溶液4-5、十二烷基苯磺酸钠1-2、水25-30，制备方法为：先将纳米氧化铝投入磷酸溶液中，超声浸泡20-30min，酸处理后的粉体水洗至中性后干燥，并与水混合配制成氧化铝溶胶，最后再将其它剩余物料与溶胶混合，高速搅拌分散50-60min，即得助剂。
所述的一种LED光源用聚四氟乙烯基耐辐照老化的散热材料及其制备方法，其制备方法为：
（1）先将纳米氧化铈与硅溶胶混合，超声分散20-30min，使纳米氧化铈在溶胶中均匀分散，随后再加入氧化石墨烯，搅拌混合均匀后在120-150℃条件下热处理2-3h，热处理后所得物料冷却至室温后研磨分散20-30min，所得物料备用；
（2）将硅酸钠、硫酸铝钾、常温无泡表面活性剂投入水中，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、硫酸铝钾以及表面活性剂的混合水溶液作为粘结剂，改善了聚四氟乙烯粉体的表面润湿性，提高了其与其它原料间的粘结力，硅溶胶包覆热处理后的纳米氧化铈、氧化石墨烯混合粉体在基料中更易分散，有效的提高了材料的传热散热能力，原料中的聚醚醚酮能增加材料的耐辐照老化性能，添加的助剂有促原料相容的功效；本发明制备的聚四氟乙烯-氮化铝复混塑料基散热材料具有高效、均匀、稳定的导热性，耐环境腐蚀、光、热稳定性好，表面洁净耐脏，安全绝缘，易于加工切削，是一种环保高效的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：硅酸钠4、纳米氧化铈2、固含量为20%的硅溶胶5、氧化石墨烯8、硫酸铝钾1、常温无泡表面活性剂2、水40、聚醚醚酮8、600目氮化铝微粉25、300目聚四氟乙烯微粉50、助剂3。
所述的助剂由以下重量份的原料制成：聚丙烯酸钠2、仲丁醇铝0.1、铝酸酯偶联剂7、纳米氧化铝4、0.05%磷酸溶液5、十二烷基苯磺酸钠1.6、水28，制备方法为：先将纳米氧化铝投入磷酸溶液中，超声浸泡30min，酸处理后的粉体水洗至中性后干燥，并与水混合配制成氧化铝溶胶，最后再将其它剩余物料与溶胶混合，高速搅拌分散55min，即得助剂。
所述的一种LED光源用聚四氟乙烯基耐辐照老化的散热材料及其制备方法，其制备方法为：
（1）先将纳米氧化铈与硅溶胶混合，超声分散30min，使纳米氧化铈在溶胶中均匀分散，随后再加入氧化石墨烯，搅拌混合均匀后在120-150℃条件下热处理3h，热处理后所得物料冷却至室温后研磨分散30min，所得物料备用；
（2）将硅酸钠、硫酸铝钾、常温无泡表面活性剂投入水中，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18h，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：43.8MPa；断裂伸长率：0.34%；介电强度：21.3KV/mm；导热系数为5.4W/m.k；热扩散系数为32mm2/s；线性热膨胀系数较单一聚四氟乙烯降低了80%；耐光照老化性能等级：5级。

Claims (2)

1.一种LED光源用聚四氟乙烯基耐辐照老化的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：硅酸钠2-4、纳米氧化铈1-2、固含量为15-20%的硅溶胶4-5、氧化石墨烯5-8、硫酸铝钾1-2、常温无泡表面活性剂1-2、水30-40、聚醚醚酮6-8、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：聚丙烯酸钠1-3、仲丁醇铝0.1-0.2、铝酸酯偶联剂6-8、纳米氧化铝3-5、0.05%磷酸溶液4-5、十二烷基苯磺酸钠1-2、水25-30，制备方法为：先将纳米氧化铝投入磷酸溶液中，超声浸泡20-30min，酸处理后的粉体水洗至中性后干燥，并与水混合配制成氧化铝溶胶，最后再将其它剩余物料与溶胶混合，高速搅拌分散50-60min，即得助剂。
2.如权利要求1所述的一种LED光源用聚四氟乙烯基耐辐照老化的散热材料及其制备方法，其制备方法为：
（1）先将纳米氧化铈与硅溶胶混合，超声分散20-30min，使纳米氧化铈在溶胶中均匀分散，随后再加入氧化石墨烯，搅拌混合均匀后在120-150℃条件下热处理2-3h，热处理后所得物料冷却至室温后研磨分散20-30min，所得物料备用；
（2）将硅酸钠、硫酸铝钾、常温无泡表面活性剂投入水中，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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