CN104987713A - 一种led灯用高导热性pa10t复合散热材料及其制备方法 - Google Patents

一种led灯用高导热性pa10t复合散热材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种LED灯用高导热性PA10T复合散热材料，由下列重量份的原料制成：氧化镁40-42、氮化硼20-22、短切玻璃纤维2-3、聚酰胺PA10T30-32、氧化铝晶须7-8、马来酸酐1-2、甲基乙烯基硅橡胶1-2、高耐磨炭黑0.2-0.3、纳米碳球粒子1.3-1.6、聚乙烯醇缩丁醛1-1.5、乙醇6-7、SEBS3-4。本发明复合散热材料使用了氧化镁、氮化硼，产生了良好的复配协同散热效果；通过使用高耐磨炭黑、纳米碳球粒子，提高了材料的散热性和耐磨性；通过使用马来酸酐、甲基乙烯基硅橡胶，提高了材料的耐热性和韧性，延长了使用寿命。

Description

一种LED灯用高导热性PA10T复合散热材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及LED散热材料领域，尤其涉及一种LED灯用高导热性PA10T复合散热材料及其制备方法。
背景技术
多数金属材料的导热性较好，但金属材料的耐腐蚀性不好，限制了其在化工生产和废水处理中的热交换器、导热管、太阳能热水器及蓄水池冷却器等领域的应用。同金属材料相比，塑料的绝缘、耐腐蚀、耐化学药品性能好，且质轻、价廉、易加工、成型能耗低，在电子电气等领域得到了广泛的应用，例如可用作电子封装材料。
对于需要绝缘散热的器件多利用高导热陶瓷如氮化铝、氮化硼等。由于陶瓷产品的加工难度高、易破裂，人们开始寻求容易加工、耐冲击性能好的聚合物来制备绝缘导热复合材料。
聚合物分子链中一般不存在传导电流和热能的自由电子和离子。聚合物结晶的不完整性，亦限制了声子对热能的传导，因此聚合物材料大多是热的不良导体，即使导热性最好的高密度聚乙烯，其热导率也仅为0.44W/m·K。但是聚合物材料具有质量轻、易加工、高性能和低价格的优点，在需要产品“移动”和现场“施工”的电子、电器和信息技术等诸多领域对高强、高韧、质轻、易加工和导热聚合物基复合材料有迫切需求，关键是要提高聚合物导热（完成快速散热）性能。所以，聚合物材料导热功能化成为高分子科学与工程学科的前沿课题之一。
研究开发具有高导热性能的绝缘树脂基复合材料具有迫切的实际意义。目前提高高分子材料导热性能最便捷有效的方式是对现有材料进行复合导热改性。
耐高温聚酰胺PA10T是一种生物基半芳香族聚酰胺，具有优异的力学性能、耐热性和加工性能，吸水率低，尺寸稳定性好以及耐化学腐蚀等优点，主要应用于电子电气、LED、汽车等行业。然而，耐高温聚酰胺PA10T的热导率较小，从而限制了其在一些领域中的应用，如连接器、电机、变压器、螺线管、缠绕线圈系统LED照明散热等，因此有必要对其进行导热性能方面的改性。在现有的改性方法中，填充导热填料具有成本低、设备简单、适合大规模生产等优点，是最适合作为提高PA10T导热性能的方法。
氮化硼具有原子晶体形式和致密的结构，以声子导热为主，热导率很高，另外氮化硼的热膨胀系数是陶瓷中最小的，高温绝缘性能十分出色，是良好的高绝缘高导热填料。氧化镁虽然热导率比较低，但其价格便宜。
将上述两种填料进行有效复配组合，可能获得热导率高、成本低、成型性优良的导热绝缘复合材料，可广泛应用在绝缘要求较高同时又要求有优异导热性能的LED照明散热领域。采用氮化硼微球粉末和球状氧化镁作为复配导热填料，少量短切玻璃纤维作为增强填料，制备导热绝缘耐高温PA10T复合材料，散热性能优良，但是力学性能不够好，散热性也不能满足一些较大功率设备的要求，耐久性不能得到保证，需要改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED灯用高导热性PA10T复合散热材料，该复合散热材料的导热系数给，力学性能好，散热性和耐磨性好，耐热性和韧性好。
本发明的技术方案如下：
一种LED灯用高导热性PA10T复合散热材料，其特征在于由下列重量份的原料制成：氧化镁40-42、氮化硼20-22、短切玻璃纤维2-3、聚酰胺PA10T30-32、氧化铝晶须7-8、马来酸酐1-2、甲基乙烯基硅橡胶1-2、高耐磨炭黑0.2-0.3、纳米碳球粒子1.3-1.6、聚乙烯醇缩丁醛1-1.5、乙醇6-7、SEBS3-4。
所述的LED灯用高导热性PA10T复合散热材料的生产方法，其特征在于：
（1）将聚乙烯醇缩丁醛加入乙醇中，加热至80-82℃，搅拌至树脂全部溶解，再加入高耐磨炭黑、纳米碳球粒子，搅拌均匀，再加入短切玻璃纤维、氧化铝晶须搅拌均匀，烘干，粉碎，得到改性氧化铝晶须；
（2）将氮化硼与SEBS、马来酸酐、甲基乙烯基硅橡胶混合均匀，送入双螺杆挤出机，经过熔融挤出，水冷切粒，得到粒料；
（3）将聚酰胺PA10T干燥，与第（2）步得到的粒料以及其他剩余成分混合均匀，从同向双螺杆挤出机的主喂料口进入，改性氧化铝晶须从侧喂料口进入，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；挤出机各段温度分别为：280、320、310、310℃，螺杆转速设定为400r/min；然后在125-130℃下鼓风干燥4-5h，用注塑机注塑成型，即得。
本发明的有益效果
本发明复合散热材料使用了氧化镁、氮化硼，产生了良好的复配协同散热效果，通过使用SEBS对氮化硼进行改性，材料的缺口冲击强度得到提高，通过使用短切玻璃纤维、氧化铝晶须，经过改性，复合材料的导热系数和力学性能得到提高，电性能保持在较高水平；通过使用高耐磨炭黑、纳米碳球粒子，提高了材料的散热性和耐磨性；通过使用马来酸酐、甲基乙烯基硅橡胶，提高了材料的耐热性和韧性，延长了使用寿命。
具体实施方式
一种LED灯用高导热性PA10T复合散热材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：氧化镁41、氮化硼21、短切玻璃纤维2.5、聚酰胺PA10T31、氧化铝晶须7.5、马来酸酐1.5、甲基乙烯基硅橡胶1.5、高耐磨炭黑0.2、纳米碳球粒子1.4、聚乙烯醇缩丁醛1.3、乙醇6.5、SEBS3.5。
所述的LED灯用高导热性PA10T复合散热材料的生产方法，其特征在于：
（1）将聚乙烯醇缩丁醛加入乙醇中，加热至80℃，搅拌至树脂全部溶解，再加入高耐磨炭黑、纳米碳球粒子，搅拌均匀，再加入短切玻璃纤维、氧化铝晶须搅拌均匀，烘干，粉碎，得到改性氧化铝晶须；
（2）将氮化硼与SEBS、马来酸酐、甲基乙烯基硅橡胶混合均匀，送入双螺杆挤出机，经过熔融挤出，水冷切粒，得到粒料；
（3）将聚酰胺PA10T干燥，与第（2）步得到的粒料以及其他剩余成分混合均匀，从同向双螺杆挤出机的主喂料口进入，改性氧化铝晶须从侧喂料口进入，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；挤出机各段温度分别为：280、320、310、310℃，螺杆转速设定为400r/min；然后在130℃下鼓风干燥5h，用注塑机注塑成型，即得。
实验数据：该散热材料的法向热导率为3.69W/m·K。

Claims (2)

1.一种LED灯用高导热性PA10T复合散热材料，其特征在于由下列重量份的原料制成：氧化镁40-42、氮化硼20-22、短切玻璃纤维2-3、聚酰胺PA10T30-32、氧化铝晶须7-8、马来酸酐1-2、甲基乙烯基硅橡胶1-2、高耐磨炭黑0.2-0.3、纳米碳球粒子1.3-1.6、聚乙烯醇缩丁醛1-1.5、乙醇6-7、SEBS3-4。
2.根据权利要求1所述的LED灯用高导热性PA10T复合散热材料的生产方法，其特征在于：
（1）将聚乙烯醇缩丁醛加入乙醇中，加热至80-82℃，搅拌至树脂全部溶解，再加入高耐磨炭黑、纳米碳球粒子，搅拌均匀，再加入短切玻璃纤维、氧化铝晶须搅拌均匀，烘干，粉碎，得到改性氧化铝晶须；
（2）将氮化硼与SEBS、马来酸酐、甲基乙烯基硅橡胶混合均匀，送入双螺杆挤出机，经过熔融挤出，水冷切粒，得到粒料；
（3）将聚酰胺PA10T干燥，与第（2）步得到的粒料以及其他剩余成分混合均匀，从同向双螺杆挤出机的主喂料口进入，改性氧化铝晶须从侧喂料口进入，经过熔融挤出，水冷切粒得到粒料；挤出机各段温度分别为：280、320、310、310℃，螺杆转速设定为400r/min；然后在125-130℃下鼓风干燥4-5h，用注塑机注塑成型，即得。
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