CN105542465A - 一种led用纳米氧化镧改性膨润土增强增韧聚苯硫醚基散热材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED用纳米氧化镧改性膨润土增强增韧聚苯硫醚基散热材料，该复合材料以经过纳米氧化镧高温改性后纳米膨润土作为增韧补强填料，并在其表面掺混硬脂酸，改性后的填料与聚苯硫醚具有良好的相容性，粒子间的团聚现象得到明显降低，与高分子材料的结合性和分散性更佳，有效的改善了聚苯硫醚的加工性能和力学性能，且改性后的母粒表面光洁，吸附性好，与导热填料更能均匀结合，从而制备得到力学性能与导热性能均佳的复合材料，其在LED封装方面有广阔的应用空间。

Description

一种LED用纳米氧化镧改性膨润土增强增韧聚苯硫醚基散热材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及导热塑料制备技术领域，尤其涉及一种LED用纳米氧化镧改性膨润土增强增韧聚苯硫醚基散热材料及其制备方法。
背景技术
LED作为一代新型的光源，具有高效、节能、环保、使用寿命长、易于维护等等优点，被预为可取代白炽灯和荧光灯的第三代光源，LED的出光效率及寿命与芯片的工作温度具有直接的关系，散热问题是限制封装LED产品提高功率和发光效率的主要问题，解决LED散热问题的有效方式就是利用高导热、高绝缘、高透过率的材料将热量快速的传递出去。
目前LED封装常用的散热材料主要为金属铝材或陶瓷材料，这些材料在实际使用过程中均存在一些缺陷，比如铝基散热材料虽然具有较为优良的散热能力，但其存在成型工艺周期长、本身具有导电性以及造型单一等问题，而陶瓷材料虽然绝缘，但比重大、成型难度高，不利于批量生产，其应用也受到限制。
聚苯硫醚是一种结晶性、热塑性特种工程塑料，其综合性能优越，具有优良的耐热性、绝缘性、耐腐蚀性、尺寸稳定性好等等优势，其作为LED灯具的包封塑料尤为合适，提高其导热性是至关重要的一个环节，常见的提高聚苯硫醚塑料导热性的方法是在塑料中掺混高导热粉体，然而在实际应用中普遍存在塑料基体强度降低、力学性能削弱、导热效果不佳等等问题，应用受到限制，随着大功率LED灯具的大范围发展，行业急需改善现有工艺，以便获得具有高效稳定的导热效果的复合材料。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种LED用纳米氧化镧改性膨润土增强增韧聚苯硫醚基散热材料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种LED用纳米氧化镧改性膨润土增强增韧聚苯硫醚基散热材料，该复合塑料由以下重量份的原料制成：纳米氧化锌8-10、纳米氧化镧0.1-0.2、纳米铁1-2、纳米膨润土4-5、氧化硼0.1-0.2、聚苯硫醚50-60、硅烷偶联剂0.4-0.5、钙锌稳定剂1-2、硬脂酸0.5-0.6、去离子水适量、无水乙醇8-10。
所述的一种LED用纳米氧化镧改性膨润土增强增韧聚苯硫醚基散热材料及其制备方法，所述的制备方法为：
（1）先将纳米氧化镧、纳米膨润土、去离子水投入高能研磨机中，充分研磨混合40-50min，研磨结束后将混合物料充分干燥除去水分，随后将所得复合粉体与氧化硼混合后在氮气氛围下以15-20℃的升温速率加热至700-750℃，保温煅烧1-1.5h，煅烧结束后自然冷却至室温，得纳米氧化镧改性纳米膨润土复合粉体，最后再将该粉体与硬脂酸、无水乙醇混合，水浴加热至70-80℃，高速混合搅拌1.5-2h后完全干燥除去乙醇，所得物料粉碎研磨备用；
（2）将聚苯硫醚与步骤（1）制备的物料一起投入高速混合机中，搅拌混合均匀后投入双螺杆挤出机中熔融共混造粒，得改性聚苯硫醚母粒备用；
（3）将纳米氧化锌、纳米铁与硅烷偶联剂混合搅拌均匀后与改性聚苯硫醚母粒及其它剩余成分一起投入高速混合机中搅拌混合均匀，再次投入双螺杆挤出机中挤出切粒，即得所述复合材料。
本发明的优点是：本发明以经过纳米氧化镧高温改性后纳米膨润土作为增韧补强填料，并在其表面掺混硬脂酸，改性后的填料与聚苯硫醚具有良好的相容性，粒子间的团聚现象得到明显降低，与高分子材料的结合性和分散性更佳，有效的改善了聚苯硫醚的加工性能和力学性能，且改性后的母粒表面光洁，吸附性好，与导热填料更能均匀结合，从而制备得到力学性能与导热性能均佳的复合材料，其在LED封装方面有广阔的应用空间。
具体实施方式
该实施例的复合材料由以下重量份的原料制成：纳米氧化锌8、纳米氧化镧0.1、纳米铁1、纳米膨润土4、氧化硼0.1、聚苯硫醚50、硅烷偶联剂0.4、钙锌稳定剂1、硬脂酸0.5、去离子水适量、无水乙醇8。
该复合材料的制备方法为：
（1）先将纳米氧化镧、纳米膨润土、去离子水投入高能研磨机中，充分研磨混合40min，研磨结束后将混合物料充分干燥除去水分，随后将所得复合粉体与氧化硼混合后在氮气氛围下以15℃的升温速率加热至700℃，保温煅烧1h，煅烧结束后自然冷却至室温，得纳米氧化镧改性纳米膨润土复合粉体，最后再将该粉体与硬脂酸、无水乙醇混合，水浴加热至70℃，高速混合搅拌1.5h后完全干燥除去乙醇，所得物料粉碎研磨备用；
（2）将聚苯硫醚与步骤（1）制备的物料一起投入高速混合机中，搅拌混合均匀后投入双螺杆挤出机中熔融共混造粒，得改性聚苯硫醚母粒备用；
（3）将纳米氧化锌、纳米铁与硅烷偶联剂混合搅拌均匀后与改性聚苯硫醚母粒及其它剩余成分一起投入高速混合机中搅拌混合均匀，再次投入双螺杆挤出机中挤出切粒，即得所述复合材料。
本实施例所制得的复合导热材料的性能测试结果为：
项目 指标
拉伸强度(MPa) 146
弯曲强度(MPa) 328
导热率(w/mk) 8.2
阻燃等级 UL94-V0
体积电阻率（Ω.cm） ＞1013

Claims (2)

1.一种LED用纳米氧化镧改性膨润土增强增韧聚苯硫醚基散热材料，其特征在于，该复合塑料由以下重量份的原料制成：纳米氧化锌8-10、纳米氧化镧0.1-0.2、纳米铁1-2、纳米膨润土4-5、氧化硼0.1-0.2、聚苯硫醚50-60、硅烷偶联剂0.4-0.5、钙锌稳定剂1-2、硬脂酸0.5-0.6、去离子水适量、无水乙醇8-10。
2.如权利要求1所述的一种LED用纳米氧化镧改性膨润土增强增韧聚苯硫醚基散热材料及其制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：
（1）先将纳米氧化镧、纳米膨润土、去离子水投入高能研磨机中，充分研磨混合40-50min，研磨结束后将混合物料充分干燥除去水分，随后将所得复合粉体与氧化硼混合后在氮气氛围下以15-20℃的升温速率加热至700-750℃，保温煅烧1-1.5h，煅烧结束后自然冷却至室温，得纳米氧化镧改性纳米膨润土复合粉体，最后再将该粉体与硬脂酸、无水乙醇混合，水浴加热至70-80℃，高速混合搅拌1.5-2h后完全干燥除去乙醇，所得物料粉碎研磨备用；
（2）将聚苯硫醚与步骤（1）制备的物料一起投入高速混合机中，搅拌混合均匀后投入双螺杆挤出机中熔融共混造粒，得改性聚苯硫醚母粒备用；
（3）将纳米氧化锌、纳米铁与硅烷偶联剂混合搅拌均匀后与改性聚苯硫醚母粒及其它剩余成分一起投入高速混合机中搅拌混合均匀，再次投入双螺杆挤出机中挤出切粒，即得所述复合材料。
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