CN104829992A - 一种led光源用聚四氟乙烯基掺杂磷铜粉的高效散热材料及其制备方法 - Google Patents

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丁辉
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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掺杂磷铜粉的高效散热材料及其制备方法，该材料由以下重量份的原料制成：鳞片石墨2-3、200-300目磷铜粉2-3、固含量为10-15%二氧化钛溶胶4-6、硫化硅橡胶粉3-5、聚醚酰亚胺1-2、400-600目氮化铝微粉15-18、硅酸钾3-5、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1-3、聚乙二醇1-2、水30-40、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，在使用时耐环境腐蚀、耐光、热老化，表面洁净耐脏，易于加工切削，是一种新型节能的LED灯具散热材料。

Description

一种LED光源用聚四氟乙烯基掺杂磷铜粉的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掺杂磷铜粉的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掺杂磷铜粉的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掺杂磷铜粉的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：鳞片石墨2-3、200-300目磷铜粉2-3、固含量为10-15%二氧化钛溶胶4-6、硫化硅橡胶粉3-5、聚醚酰亚胺1-2、400-600目氮化铝微粉20-25、硅酸钾3-5、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1-3、聚乙二醇1-2、水30-40、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：聚醚硅油1-3、硅烷偶联剂kh550 4-5、β-二酮1-2、1-苯基-5-巯基四氮唑0.1-0.2、铝酸镧0.01-0.02、碳晶须12-15，固含量为10-15%的纳米硅溶胶20-25，制备方法为：先将β-二酮、1-苯基-5-巯基四氮唑、铝酸镧投入硅溶胶中，快速搅拌使物料在溶胶中均匀分散，随后再加入碳晶须，搅拌混合均匀后室温干燥除去水分，干燥后的物料与其它剩余成分混合，研磨分散20-30min，即得。
所述的磷铜粉中铜含量为95-98%。
所述的一种LED光源用聚四氟乙烯基掺杂磷铜粉的高效散热材料及其制备方法，其制备方法为：
（1）先将鳞片石墨投入二氧化钛溶胶中，超声分散40-50min后，所得物料在120-150℃条件下热处理3-4h，热处理结束后将混合物料研磨分散20-30min，所得粉体备用；
（2）将磷铜粉、硫化硅橡胶粉、聚醚酰亚胺与γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合研磨分撒40-50min，所得物料备用；
（3）将硅酸钾、聚乙二醇投入水中，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）、（2）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：以硅酸钾、聚乙二醇等混合水溶液作为粘结剂，有效改善了聚四氟乙烯粉体表面性能，提高了原料间的相容性，经二氧化钛溶胶包覆热处理后的鳞片石墨在基料中更易分散，均匀稳定的提高材料的散热性能，再结合表面改性的磷铜粉、聚醚酰亚胺等物料，极大的提高了聚四氟乙烯的导热和热稳定性，此外添加的助剂有提高材料尺寸稳定性的功效；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，在使用时耐环境腐蚀、耐光、热老化，表面洁净耐脏，易于加工切削，是一种新型节能的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：鳞片石墨3、300目磷铜粉2、固含量为10%二氧化钛溶胶6、硫化硅橡胶粉4、聚醚酰亚胺1、600目氮化铝微粉25、硅酸钾5、γ-氨丙基三乙氧基硅烷3、聚乙二醇1、水32、200目聚四氟乙烯微粉50、助剂3。
其中助剂由以下重量份的原料制成：聚醚硅油2、硅烷偶联剂kh550 5、β-二酮1、1-苯基-5-巯基四氮唑0.1、铝酸镧0.01、碳晶须15，固含量为10%的纳米硅溶胶25，制备方法为：先将β-二酮、1-苯基-5-巯基四氮唑、铝酸镧投入硅溶胶中，快速搅拌使物料在溶胶中均匀分散，随后再加入碳晶须，搅拌混合均匀后室温干燥除去水分，干燥后的物料与其它剩余成分混合，研磨分散30min，即得。
其中磷铜粉中铜含量为98%。
所述的一种LED光源用聚四氟乙烯基掺杂磷铜粉的高效散热材料及其制备方法，其制备方法为：
（1）先将鳞片石墨投入二氧化钛溶胶中，超声分散50min后，所得物料在120-150℃条件下热处理4h，热处理结束后将混合物料研磨分散28min，所得粉体备用；
（2）将磷铜粉、硫化硅橡胶粉、聚醚酰亚胺与γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合研磨分撒45min，所得物料备用；
（3）将硅酸钾、聚乙二醇投入水中，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50min，接着加入步骤（1）、（2）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：51.5MPa；断裂伸长率：0.37%；介电强度：18.3KV/mm；导热系数为4.2W/m.k；热扩散系数为19.8mm2/s；线性热膨胀系数较单一聚四氟乙烯降低了86%；耐光照老化性能等级：4.5级。

Claims (3)

1.一种LED光源用聚四氟乙烯基掺杂磷铜粉的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：鳞片石墨2-3、200-300目磷铜粉2-3、固含量为10-15%二氧化钛溶胶4-6、硫化硅橡胶粉3-5、聚醚酰亚胺1-2、400-600目氮化铝微粉20-25、硅酸钾3-5、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1-3、聚乙二醇1-2、水30-40、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：聚醚硅油1-3、硅烷偶联剂kh550 4-5、β-二酮1-2、1-苯基-5-巯基四氮唑0.1-0.2、铝酸镧0.01-0.02、碳晶须12-15，固含量为10-15%的纳米硅溶胶20-25，制备方法为：先将β-二酮、1-苯基-5-巯基四氮唑、铝酸镧投入硅溶胶中，快速搅拌使物料在溶胶中均匀分散，随后再加入碳晶须，搅拌混合均匀后室温干燥除去水分，干燥后的物料与其它剩余成分混合，研磨分散20-30min，即得。
2.如权利要求1所述的一种LED光源用聚四氟乙烯基掺杂磷铜粉的高效散热材料及其制备方法，其特征在于，所述的磷铜粉中铜含量为95-98%。
3.如权利要求1所述的一种LED光源用聚四氟乙烯基掺杂磷铜粉的高效散热材料及其制备方法，其制备方法为：
（1）先将鳞片石墨投入二氧化钛溶胶中，超声分散40-50min后，所得物料在120-150℃条件下热处理3-4h，热处理结束后将混合物料研磨分散20-30min，所得粉体备用；
（2）将磷铜粉、硫化硅橡胶粉、聚醚酰亚胺与γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合研磨分撒40-50min，所得物料备用；
（3）将硅酸钾、聚乙二醇投入水中，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）、（2）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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