CN106009651A - 一种led灯用碳化硅-尼龙导热复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种LED灯用碳化硅‑尼龙导热复合材料,由下列重量份的原料制成:尼龙6 200份、微纳米碳化硅晶须20‑30份、月桂酸钠3‑4份、亚磷酸酯3‑4份、碳纤维20‑30份、丙酮50‑60份、60‑70%硝酸80‑100份、硅烷偶联剂A‑171 3‑4份、1‑3%醋酸水溶液70‑80份、亚甲基二对苯基二异氰酸酯15‑20份、(甲基)丙烯酸羟丙酯20‑25份、催化剂0.4‑1份、阻聚剂0.4‑2份、四氢呋喃150‑170份、甲苯80‑100份、去离子水适量。本发明使用化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好的碳化硅,再利用碳化硅和碳纤维的协同作用,增强尼龙导热复合材料的导热性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种尼龙导热材料及其制备方法,具体涉及一种LED灯用碳化硅-尼龙导热复合材料。
背景技术
一般来说,纯塑料材料的导热系数远远不及金属、陶瓷材料,但是它的绝缘性能好。导热塑料不仅具有金属和陶瓷的热传递性能,同时还保留了普通塑料在设计、性能和成本方面的优点,具有散热均匀、重量轻、多种基础树脂的选择、成型加工方便、热膨胀系数低、成型收缩率低、工作温度低和提高设计自由度特点,广泛被用于各行各业中。
目前,导热塑料最典型的应用是在照明领域,主要用于制作需要散热良好的LED节能灯的灯杯等,虽然LED节能灯所消耗的热量要比普通光源小得多,但因为LED节能灯结构紧凑、功能强大,如何有效散热仍然是一个重要的问题。
中国专利申请CN102408710A公开了一种高导热尼龙66复合材料,其基材全部采用尼龙66,硬度高,加入导热填料后,材料拉伸性能、弯曲性能变差,而其配方中仅加入偶联剂和抗氧剂,使得整个体系的加工性能差,在生产挤出过程中会产生断头现象,不能适用于工业化连续化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED灯用碳化硅-尼龙导热复合材料及其制备方法。
本发明通过如下技术方案实现上述目的的:
一种LED灯用碳化硅-尼龙导热复合材料,其特征在于,所述的导热复合材料由下列重量份的原料制成:尼龙6 200份、微纳米碳化硅晶须20-30份、月桂酸钠3-4份、亚磷酸酯3-4份、碳纤维20-30份、丙酮50-60份、60-70%硝酸80-100份、硅烷偶联剂A-171 3-4份、1-3%醋酸水溶液70-80份、亚甲基二对苯基二异氰酸酯15-20份、(甲基)丙烯酸羟丙酯20-25份、催化剂0.4-1份、阻聚剂0.4-2份、四氢呋喃150-170份、甲苯80-100份、去离子水适量。
一种LED灯用碳化硅-尼龙导热复合材料,其特征在于,所述的导热复合材料由如下步骤制得:
(1)碳纤维的表面改性
将碳纤维置于丙酮溶液中浸泡10-12h,过滤,去离子水洗涤2-3次,100-120℃鼓风干燥机中干燥3-4h;用60-70%硝酸回流氧化碳纤维5-7h,过滤,去离子水洗涤至PH为6-7,于100-120℃鼓风干燥机中干燥至恒重;将硝酸氧化的碳纤维置于1-3%醋酸水溶液中,加入硅烷偶联剂A-171,超声2-3h,得到表面改性的碳纤维。
(2)高聚物包覆碳化硅的制备
将微纳米碳化硅晶须超声分散在四氢呋喃和甲苯中,再加入亚甲基二对苯基二异氰酸酯、催化剂、阻聚剂混合均匀;在30-40℃下,缓慢滴加(甲基)丙烯酸羟丙酯;升高温度至50-60℃,反应5-8h,得到高聚物包覆碳化硅;
(3)碳化硅-尼龙导热复合材料的制备
将尼龙6置于80-85℃的鼓风干燥机中干燥8-10h,与表面改性的碳纤维、高聚物包覆碳化硅、月硅酸钠、亚磷酸脂一起加入高混机中高速搅拌40-50min,待混合均匀后将其加入双螺杆挤出机中熔融挤出,拉条冷却造粒。
一种LED灯用碳化硅-尼龙导热复合材料,其特征在于,所述催化剂可以选自二月桂酸二丁基锡、马来酸二丁基锡、马来酸单丁酯二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或多种复配。
一种LED灯用碳化硅-尼龙导热复合材料,其特征在于,所述阻聚剂可以选自对羟基苯甲醚,对苯二酚,2,6-二叔丁基对甲酚中的一种或多种复配。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明使用化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好的碳化硅,再利用碳化硅和碳纤维的协同作用,增强尼龙导热复合材料的导热性能;对碳纤维进行表面改性,用高聚物包覆碳化硅,增加了碳纤维、碳化硅和尼龙6的相容性,有利于碳纤维和碳化硅在尼龙6中的分散;亚磷酸酯的加入,提高了尼龙导热复合材料的抗氧化性能和光稳定性。本发明的尼龙导热复合材料结构致密,绝缘安全,传热、散热快,力学性能好,经久耐用,能有效的保护LED灯具,大大延长灯具的使用寿命。
具体实施方式
本实施例的LED灯用碳化硅-尼龙导热复合材料,由下列重量份的原料制成:尼龙6200份、微纳米碳化硅晶须30份、月桂酸钠4份、亚磷酸酯4份、碳纤维20份、丙酮60份、60%硝酸100份、硅烷偶联剂A-171 4份、3%醋酸水溶液80份、亚甲基二对苯基二异氰酸酯20份、(甲基)丙烯酸羟丙酯25份、催化剂1份、阻聚剂2份、四氢呋喃170份、甲苯100份、去离子水适量。
本实施例的LED灯用碳化硅-尼龙导热复合材料,其特征在于,所述的导热复合材料由如下步骤制得:
(1)碳纤维的表面改性
将碳纤维置于丙酮溶液中浸泡12h,过滤,去离子水洗涤3次,120℃鼓风干燥机中干燥4h;用60%硝酸回流氧化碳纤维5h,过滤,去离子水洗涤至PH为6,于100℃鼓风干燥机中干燥至恒重;将硝酸氧化的碳纤维置于3%醋酸水溶液中,加入硅烷偶联剂A-171,超声2h,得到表面改性的碳纤维。
(2)高聚物包覆碳化硅的制备
将微纳米碳化硅晶须超声分散在四氢呋喃和甲苯中,再加入亚甲基二对苯基二异氰酸酯、催化剂、阻聚剂混合均匀;在30℃下,缓慢滴加(甲基)丙烯酸羟丙酯;升高温度至60℃,反应8h,得到高聚物包覆碳化硅;
(3)碳化硅-尼龙导热复合材料的制备
将尼龙6置于85℃的鼓风干燥机中干燥10h,与表面改性的碳纤维、高聚物包覆碳化硅、月硅酸钠、亚磷酸脂一起加入高混机中高速搅拌50min,待混合均匀后将其加入双螺杆挤出机中熔融挤出,拉条冷却造粒。
经测试,本发明的LED灯用碳化硅-尼龙导热复合材料导热系数大于3W/(m*K),吸水率(23℃,24h)小于0.10%,拉伸强度大于40MPa,弯曲强度大于60MPa。
Claims (4)
1.一种LED灯用碳化硅-尼龙导热复合材料,其特征在于,所述的导热复合材料由下列重量份的原料制成:尼龙6 200份、微纳米碳化硅晶须20-30份、月桂酸钠3-4份、亚磷酸酯3-4份、碳纤维20-30份、丙酮50-60份、60-70%硝酸80-100份、硅烷偶联剂A-171 3-4份、1-3%醋酸水溶液70-80份、亚甲基二对苯基二异氰酸酯15-20份、(甲基)丙烯酸羟丙酯20-25份、催化剂0.4-1份、阻聚剂0.4-2份、四氢呋喃150-170份、甲苯80-100份、去离子水适量。
2.一种LED灯用碳化硅-尼龙导热复合材料,其特征在于,所述的导热复合材料由如下步骤制得:
(1)碳纤维的表面改性
将碳纤维置于丙酮溶液中浸泡10-12h,过滤,去离子水洗涤2-3次,100-120℃鼓风干燥机中干燥3-4h;用60-70%硝酸回流氧化碳纤维5-7h,过滤,去离子水洗涤至PH为6-7,于100-120℃鼓风干燥机中干燥至恒重;将硝酸氧化的碳纤维置于1-3%醋酸水溶液中,加入硅烷偶联剂A-171,超声2-3h,得到表面改性的碳纤维;
(2)高聚物包覆碳化硅的制备
将微纳米碳化硅晶须超声分散在四氢呋喃和甲苯中,再加入亚甲基二对苯基二异氰酸酯、催化剂、阻聚剂混合均匀;在30-40℃下,缓慢滴加(甲基)丙烯酸羟丙酯;升高温度至50-60℃,反应5-8h,得到高聚物包覆碳化硅;
(3)碳化硅-尼龙导热复合材料的制备
将尼龙6置于80-85℃的鼓风干燥机中干燥8-10h,与表面改性的碳纤维、高聚物包覆碳化硅、月硅酸钠、亚磷酸脂一起加入高混机中高速搅拌40-50min,待混合均匀后将其加入双螺杆挤出机中熔融挤出,拉条冷却造粒。
3.一种LED灯用碳化硅-尼龙导热复合材料,其特征在于,所述催化剂可以选自二月桂酸二丁基锡、马来酸二丁基锡、马来酸单丁酯二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或多种复配。
4.一种LED灯用碳化硅-尼龙导热复合材料,其特征在于,所述阻聚剂可以选自对羟基苯甲醚,对苯二酚,2,6-二叔丁基对甲酚中的一种或多种复配。
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