CN104845487A - 一种提高led壳体性能的led散热粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种提高LED壳体性能的LED散热粉末涂料及其制备方法，LED散热粉末涂料由下列重量份的原料制成：苯胺甲醛树脂30‐35、聚酰胺亚胺酸预聚物20‐25、2‐甲基丙烯酸甲酯6‐8、四乙烯五胺5‐7、氮化铝粉末15‐18、石墨烯1‐2、碳纳米管1‐2、钛白粉2‐4、硫酸钡1‐2、氧化锌2‐3、乙二醇12‐15、硅烷偶联剂KH‐5502‐3、酞酸酯5‐7、三氧化二铬1‐2、乙酸乙酯20‐25、对二甲苯8‐10、改性助料5‐7；所述改性助料由以下重量份的原料制得：纳米高岭石20‐30，刚玉3‐5，磷矿石8‐10，聚丙烯酸酯3‐10，磷酸二氢铝5‐8、石灰石5‐8、硅烷偶联剂1‐1.5、杀菌剂0‐0.7。本发明提出一种提高LED壳体性能的LED散热粉末涂料及其制备方法，通过加入改性助料，增强涂层的导热效果，提高散热粉末涂料对物体表面附着力。

Description

一种提高LED壳体性能的LED散热粉末涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种散热粉末涂料，尤其涉及一种提高LED壳体性能的LED散热粉末涂料及其制备方法。

背景技术

随着LED灯使用范围的迅速扩大，延长LED灯使用寿命也已成为急需解决的问题,LED功率加大，散热问题也就越来越被人注重。目前采用导热胶解决LED灯散热问题，但是其所使用的材料存在耐温与耐老化比较差，对基材粘结力小、散热效果不佳以及施工不便的技术问题，难以满足人们对LED灯散热的要求。

散热粉末涂料是一种新型的、不含溶剂，100％固体粉末状涂料，其具有不用溶剂、无污染、良好散热效果、节省能源和资源、减轻劳动强度和涂膜机械强度高等特点，可应用于LED灯中，主要涂覆在LED的壳体表面，满足LED等散热的要求。但目前生产的散热粉末涂料一般多应用于CPU等电子产品的元器件的散热及LED灯具散热，对于涂刷的介质要求较高，对于较粗糙、疏松的物体表面附着力不强，使用效果不理想，适用范围较小。

发明内容

本发明的目的在于提出一种提高LED壳体性能的LED散热粉末涂料，通过加入改性助料，增强涂层的导热效果，提高散热粉末涂料对物体表面附着力。

本发明的另一个目的在于提出一种提高LED壳体性能的LED散热粉末涂料及其中改性助料的制备方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种提高LED壳体性能的LED散热粉末涂料，由下列重量份的原料制成：苯胺甲醛树脂30-35、聚酰胺亚胺酸预聚物20-25、2-甲基丙烯酸甲酯6-8、四乙烯五胺5-7、氮化铝粉末15-18、石墨烯1-2、碳纳米管1-2、钛白粉2-4、硫酸钡1-2、氧化锌2-3、乙二醇12-15、硅烷偶联剂KH-5502-3、酞酸酯5-7、三氧化二铬1-2、乙酸乙酯20-25、对二甲苯8-10、改性助料5-7；

所述改性助料由以下重量份的原料制得：纳米高岭石20-30，刚玉3-5，磷矿石8-10，聚丙烯酸酯3-10，磷酸二氢铝5-8、石灰石5-8、硅烷偶联剂1-1.5、杀菌剂0-0.7。

优选的，所述聚丙烯酸酯为含有叔胺基的聚丙烯酸酯。

优选的，所述石灰石为轻质碳酸钙。

优选的，所述杀菌剂为异噻唑啉酮。

优选的，所述改性助料的制备方法为：将纳米高岭石和刚玉在650-750℃下煅烧1-2小时，出料冷却后与石灰石混合研磨成粉末，得预混料a；将磷矿石和磷酸二氢铝混合球磨，球磨过程中加入聚丙烯酸酯，在85-90℃下保温搅拌5-8分钟，得预混料b；将预混料a和预混料b混合，加入剩余原料，进行搅拌分散；最后烘干，即得涂料改性助料。

优选的，包括以下步骤：

A、将乙二醇、乙酸乙酯、对二甲苯混合，在1100-1300转/分下搅拌反应10-20分钟；

B、升温至50-60℃，加入苯胺甲醛树脂、聚酰胺亚胺酸预聚物、2-甲基丙烯酸甲酯、四乙烯五胺、硅烷偶联剂KH-550、酞酸酯，搅拌20-30分钟；

C、再加入其它剩余成分，搅拌反应30-40分钟，研磨得到浆料，进行喷雾干燥获得散热粉末涂料。

本发明的有益效果：1、改性助料的添加，提高涂料对物体表面附着力，提高涂层的耐磨性；2、纳米高岭石磷灰石与刚玉三者共混改性，增强涂层的导热效果，提高涂层表面的物料机械性能,；3、提高LED壳体性能，耐老化、耐盐雾能力大。

具体实施方式

下面结合具体的实施例来进一步说明本发明的技术方案。

在制备散热粉末涂料时加入本发明的改性助料，将纳米高岭石、磷灰石与刚玉三者结合辅料共混改性，增强涂层的导热效果，提高涂层表面的物料机械性能。

实施例组1—散热粉末涂料改性助料的应用

实施例1-1使用改性助料的LED散热粉末涂料

LED散热粉末涂料，由下列重量份(公斤)的原料制成：苯胺甲醛树脂33、聚酰胺亚胺酸预聚物23、2-甲基丙烯酸甲酯7、四乙烯五胺6、氮化铝粉末16、石墨烯1.5、碳纳米管1.5、钛白粉3、硫酸钡1.5、氧化锌2.5、乙二醇14、硅烷偶联剂KH-5502.5、酞酸酯6、三氧化二铬1.5、乙酸乙酯23、对二甲苯9、改性助剂6。上述LED散热涂料的制备方法，包括以下步骤：将乙二醇、乙酸乙酯、对二甲苯混合，在1200转/分下搅拌反应15分钟，然后升温至55℃，加入苯胺甲醛树脂、聚酰胺亚胺酸预聚物、2-甲基丙烯酸甲酯、四乙烯五胺、硅烷偶联剂KH-550、酞酸酯，继续搅拌25分钟，再加入其它剩余成分，继续搅拌反应35分钟，研磨得到浆料，进行喷雾干燥获得LED散热粉末涂料。

其中改性助料的制备，各原料按以下重量份数来称量：纳米高岭石25份，刚玉3份，磷矿石9份，聚丙烯酸酯6份，磷酸二氢铝6份、轻质碳酸钙6份、硅烷偶联剂1.3份、异噻唑啉酮0.4份，称量后进入制备工序：将纳米高岭石和刚玉在750℃下煅烧1小时，出料冷却后与轻质碳酸钙混合研磨成粉末，得预混料a；将磷矿石和磷酸二氢铝混合球磨，球磨过程中加入聚丙烯酸酯，在85℃下保温搅拌8分钟，得预混料b；将预混料a和预混料b混合，加入剩余原料，进行搅拌分散；烘干，即得涂料改性助料。

将上述获得的LED散热粉末涂料用喷粉设备(静电喷塑机)把粉末涂料喷涂到LED壳体的表面。

实施例1-2未使用改性助料的LED散热粉末涂料

LED散热粉末涂料，由下列重量份(公斤)的原料制成：苯胺甲醛树脂33、聚酰胺亚胺酸预聚物23、2-甲基丙烯酸甲酯7、四乙烯五胺6、氮化铝粉末16、石墨烯1.5、碳纳米管1.5、钛白粉3、硫酸钡1.5、氧化锌2.5、乙二醇14、硅烷偶联剂KH-5502.5、酞酸酯6、三氧化二铬1.5、乙酸乙酯23、对二甲苯9、成膜助剂4.5。上述LED散热涂料的制备方法，包括以下步骤：将乙二醇、乙酸乙酯、对二甲苯混合，在1200转/分下搅拌反应15分钟，然后升温至55℃，加入苯胺甲醛树脂、聚酰胺亚胺酸预聚物、2-甲基丙烯酸甲酯、四乙烯五胺、硅烷偶联剂KH-550、酞酸酯，继续搅拌25分钟，再加入其它剩余成分，继续搅拌反应35分钟，研磨得到浆料，进行喷雾干燥获得LED散热粉末涂料。

其中成膜助剂由以下重量份(公斤)的原料制得：月桂酸甲酯8、双环戊二烯4、丁烯二酸酐3、丙二醇丁醚4、1,6-己二醇二丙烯酸酯4、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯1.5、羧甲基纤维素3、纳米甲壳素1.5、纳米纤维素1.5、过氧化苯甲酸0.3、二乙二醇12；制备方法是：将二乙二醇、羧甲基纤维素、纳米甲壳素、纳米纤维素混合，搅拌7分钟，加热至65℃，在5000转/分下搅拌22分钟，再加入月桂酸甲酯、双环戊二烯、丁烯二酸酐、丙二醇丁醚、1,6-己二醇二丙烯酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，搅拌反应20分钟；再降温至23℃，再加入其它剩余成分，搅拌反应50分钟，即得成膜助剂。上述的成膜助剂的原理是通过添加氮化铝粉末、石墨烯、碳纳米管、钛白粉、硫酸钡、氧化锌，增加了涂料的散热性，分散性和耐老化性能，可在200℃下长期使用。

将上述获得的LED散热粉末涂料用喷粉设备(静电喷塑机)把粉末涂料喷涂到LED壳体的表面。

将实施例1-1获得的涂装使用改性助料涂料的壳体与实施例1-2获得的使用未加入改性助料的涂料的壳体进行多个测试对比，测试结果见下表1。

表1

从上表1实施例1-1与1-2的对比试验结果可得，使用改性助料的涂料增大了涂层的导热效果，以及耐老化时间，增强了壳体的散热性能以及涂层表面的物料机械性能，其壳体在铅笔硬度测试中也没被4H铅笔划伤，纳米高岭石、磷灰石和刚玉结合辅料的共混改性，大大的提高壳体的耐磨性以及耐盐雾能力。

实施例组2—高领石、磷灰石和刚玉的添加量对涂料改性助料的影响

散热粉末涂料改性助料的制备

各原料按以下重量份数来称量：纳米高岭石、磷矿石和刚玉按下表2进行称量，聚丙烯酸酯6份，磷酸二氢铝6份、轻质碳酸钙6份、硅烷偶联剂1.3份、异噻唑啉酮0.4份，称量后进入制备工序：A、将纳米高岭石和刚玉在650℃下煅烧2小时，出料冷却后与碳酸钙混合研磨成粉末，得预混料a；B、将磷矿石和磷酸二氢铝混合球磨，球磨过程中加入聚丙烯酸酯，在90℃下保温搅拌5分钟，得预混料b；C、将预混料a和预混料b混合，加入剩余原料，进行搅拌分散；D、烘干，获得涂料改性助料，备用。

将上述获得的散热粉末涂料改性助料应用于实施例1-1中的，获得具有不同耐磨程度和不同表面外观的LED壳体，对比记录见下表2。

表2

从上表2中实施例2-1至2-8的对比中，可发现，纳米高岭石的添加过少会降低改性助料的耐老化性，添加过多会影响涂层的发色，容易使壳体颜色发白，因此，使用本发明改性助料的散热粉末涂料更适合于壳体颜色为白色或银灰等同一色彩系列的壳体。磷矿石的添加影响涂层的光泽效果和耐腐蚀性，刚玉的添加可以提高涂层的耐磨性，三者结合辅料共混形成改性助料，优选的配方为纳米高岭石20-30，刚玉3-5，磷矿石8-10，聚丙烯酸酯3-10，磷酸二氢铝5-8、石灰石5-8、硅烷偶联剂1-1.5、杀菌剂0-0.7。

实施例组3—聚丙烯酸酯与杀菌剂的添加对对涂料改性助料的影响

散热粉末涂料改性助料的制备

各原料按以下重量份数来称量：纳米高岭石30份、磷矿石10份、刚玉5份、磷酸二氢铝6份、轻质碳酸钙6份、硅烷偶联剂1.3份、聚丙烯酸酯和杀菌剂的添加量按下表3进行称量，称量后进入制备工序：A、将纳米高岭石和刚玉在650℃下煅烧2小时，出料冷却后与碳酸钙混合研磨成粉末，得预混料a；B、将磷矿石和磷酸二氢铝混合球磨，球磨过程中加入聚丙烯酸酯，在90℃下保温搅拌5分钟，得预混料b；C、将预混料a和预混料b混合，加入剩余原料，进行搅拌分散；D、烘干，获得涂料改性助料，备用。

将上述获得的散热粉末涂料改性助料应用于实施例1-1中的，获得具有不同耐磨程度和不同表面外观的LED壳体，对比记录见下表3。

表3

从上表3中实施例3-1至3-3，可得出聚丙烯酸酯的添加影响着涂料的成膜效果，添加不足容易导致喷涂的粉末脱落于壳体，添加过多也会影响粉末之间的粘结性。另外，杀菌剂异噻唑啉酮对细菌、真菌、藻类等微生物具有很强的抑制和杀灭作用，因此它的添加可使改性助料具有更佳的杀菌效果，但是考虑到异噻唑啉酮有腐蚀性、对皮肤和眼睛有刺激性，在已经满足产品标准时，生产过程中不建议添加过多的量。

硅烷偶联剂的添加使高领石、磷灰石与刚玉三者结合辅料的共混效果更佳，改善粘合剂性能，提高复合材料的机械强度、防水性、电气性能、耐热性等性能。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种提高LED壳体性能的LED散热粉末涂料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：苯胺甲醛树脂30-35、聚酰胺亚胺酸预聚物20-25、2-甲基丙烯酸甲酯6-8、四乙烯五胺5-7、氮化铝粉末15-18、石墨烯1-2、碳纳米管1-2、钛白粉2-4、硫酸钡1-2、氧化锌2-3、乙二醇12-15、硅烷偶联剂KH-550 2-3、酞酸酯5-7、三氧化二铬1-2、乙酸乙酯20-25、对二甲苯8-10、改性助料5-7；

所述改性助料由以下重量份的原料制得：纳米高岭石20-30，刚玉3-5，磷矿石8-10，聚丙烯酸酯3-10，磷酸二氢铝5-8、石灰石5-8、硅烷偶联剂1-1.5、杀菌剂0-0.7。

2.根据权利要求1所述的一种提高LED壳体性能的LED散热粉末涂料，其特征在于：所述聚丙烯酸酯为含有叔胺基的聚丙烯酸酯。

3.根据权利要求1所述的一种提高LED壳体性能的LED散热粉末涂料，其特征在于：所述石灰石为轻质碳酸钙。

4.根据权利要求1所述的一种提高LED壳体性能的LED散热粉末涂料，其特征在于：所述杀菌剂为异噻唑啉酮。

5.根据权利要求1所述的一种提高LED壳体性能的LED散热粉末涂料，其特征在于：所述改性助料的制备方法为：将纳米高岭石和刚玉在650-750℃下煅烧1-2小时，出料冷却后与石灰石混合研磨成粉末，得预混料a；将磷矿石和磷酸二氢铝混合球磨，球磨过程中加入聚丙烯酸酯，在85-90℃下保温搅拌5-8分钟，得预混料b；将预混料a和预混料b混合，加入剩余原料，进行搅拌分散；最后烘干，即得涂料改性助料。

6.根据权利要求1所述的一种提高涂层性能的LED散热粉末涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、将乙二醇、乙酸乙酯、对二甲苯混合，在1100-1300转/分下搅拌反应10-20分钟；

B、升温至50-60℃，加入苯胺甲醛树脂、聚酰胺亚胺酸预聚物、2-甲基丙烯酸甲酯、四乙烯五胺、硅烷偶联剂KH-550、酞酸酯，搅拌20-30分钟；

C、再加入其它剩余成分，搅拌反应30-40分钟，研磨得到浆料，进行喷雾干燥获得散热粉末涂料。