CN109735145A - 一种高折射率led用环氧树脂透明导热涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料，其由以下重量份数的原料组成：双酚A液体环氧树脂100份、漂白虫胶树脂10～20份、蜂蜡液5～10份、复合溶剂120～160份、导热改性填料20～40份、透明填料3～6份、折射率改性填料15～30份、磷酸三钠1～2份、甲基丙烯酸十二氟庚酯8～15份、聚己二酸丙二醇酯5～10份、苯基缩水甘油醚5～10份和固化剂10～15份，本发明同时公开了一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料的制备方法。本发明的LED用环氧树脂透明导热涂料可以避免在金属或陶瓷基线路板的生产过程中重复弯折产生断裂的问题，而且可以满足散热、机械强度/力学强度方面的要求，同时具备较高的折射率。

Description

一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及光电子产品加工用料技术领域，具体涉及一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料及其制备方法。

背景技术

被称为第四代光源的LED具有节能、环保、安全、低功耗、低热、光束集中、高亮度、维护简便等特点，LED光源技术作为电子产品的一个代表性的技术得到了较为广泛的关注应用，可以广泛应用于各种指示、装饰、显示、背光源、普通照明等领域。而且随着节能减排和环保要求的逐步提高，现在越来越多的传统的光源被LED光源替代。但是LED在工作过程中，内部芯片单位面积上会产生大量的热量，如不及时将热量导出，蒋辉大大影响LED灯的发光效率及使用寿命。研究表明，LED温度由25℃升至100℃，发光效率将衰减20～80％不等，热量对LED的使用寿命影响非常大，LED环境温度越高，其使用寿命越短。

随着LED造型的多样化发展，对适用于3D设计线路板提出了更多的要求，传统的导热铝基板、陶瓷基板在耐弯折方面不能满足要求，挠性电路板在立体定型以及导热方面不能满足要求。现有的导热涂料导热性能以及透明性不佳、折射率较低，而且击穿强度、机械强度/力学强度、附着力和耐折性等性能不高，很大程度上限制了其在LED产业上的应用，导热性能不佳的涂料在应用过程中容易产生热积聚，进一步加剧了涂料的老化、剥落，影响LED的使用效果和使用寿命，增加能耗，并且使涂料内部的热应力加大，导致环氧基涂料的折射率降低。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种透明性较好、折射率高、导热/散热性能高的LED用导热涂料及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料，其由以下原料组成：双酚A液体环氧树脂、漂白虫胶树脂、蜂蜡液、复合溶剂、导热改性填料、折射率改性填料、透明填料、磷酸三钠、甲基丙烯酸十二氟庚酯、聚己二酸丙二醇酯、苯基缩水甘油醚和固化剂；

所述的原料的重量份数为：双酚A液体环氧树脂100份、漂白虫胶树脂10～20份、蜂蜡液5～10份、复合溶剂120～160份、导热改性填料20～40份、透明填料3～6份、折射率改性填料15～30份、磷酸三钠1～2份、甲基丙烯酸十二氟庚酯8～15份、聚己二酸丙二醇酯5～10份、苯基缩水甘油醚5～10份和固化剂10～15份。

进一步地，所述的导热改性填料为改性气相三氧化二铝，所述的折射率改性填料为改性气相二氧化钛。

进一步地，所述的改性气相三氧化二铝的制备方法为：采用无水乙醇溶液，加入为气相三氧化二铝质量3％的硅烷偶联剂KH560，乙酸调节pH为6，超声处理1h，然后将得到的混合液加入到三口烧瓶，于75℃下搅拌回流4h，抽滤，无水乙醇洗2次，真空烘箱干燥，将得到的固形物充分研磨得到改性气相三氧化二铝，改性后的气相三氧化二铝与非极性基体的互溶或分散性亦较良好，不会出现聚集、下沉或分相等现象而影响共混后涂料的性能，聚集、下沉或分相等现象不仅会造成导热性能、折射率的严重下降，而且会外观不均一、堵塞喷枪等现象。

进一步地，所述的改性气相二氧化钛的制备方法为：将已干燥处理的气相二氧化钛和气相三氧化二铝置于浓度为10mol/L的NaOH溶液中，搅拌加热至60℃，保温搅拌下加入与气相二氧化钛质量比为5:1的环氧氯丙烷溶液，保温回流搅拌反应4h，然后用甲醇、纯水反复洗涤产品至pH为7，100℃真空烘干后得到改性气相二氧化钛，改性后的气相二氧化钛与非极性基体的互溶或分散性良好，不会出现聚集、下沉或分相等现象而影响共混后涂料的性能。

气相二氧化钛的平均粒径为21nm，低于可见光波长十分之一，纳米级气相二氧化钛应用于涂料体系中可避免固化后涂料产生瑞丽散射现象，但直接将气相二氧化钛加入至有环氧胶体中加工使用，粉体粒子间会产生严重的聚集，引起光的散射，严重降低复合材料的光穿透率以及折射率，而且粒子聚集导致粒子在环氧基体中不均匀分布同时影响了粒子导热性能的发挥。因此本发明将气相二氧化钛进行了改性处理，以实现气相二氧化钛与环氧基体间良好的互溶或分散性；同样的原理，气相三氧化二铝平均粒径小于气相二氧化钛，通过实验发现，对其进行本发明的改性后可实现其与环氧基体间良好的互溶或分散性，进而较好的发挥导热性及提高环氧基体的折射率。

进一步地，所述的透明填料为800目透明粉，透明填料具有优良的分散性和透明性，可充分、稳定的分散于本发明的涂料体系中，添加透明填料可增加涂料体系的韧性和机械强度同时有助于提高体系的稳定性、阻燃性和导热性。

进一步地，所述的复合溶剂为丁酮和乙酸乙酯的混合溶剂，丁酮和乙酸乙酯的质量比为1～3:1。

进一步地，所述的固化剂为改性胺固化剂DDM。

所述的一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将漂白虫胶树脂和磷酸三钠混合并加热至80～90℃，保温搅拌均匀；

(2)将蜂蜡液加热至80～90℃后加入至步骤(1)得到漂白虫胶树脂液中，并保温搅拌0.5～1h至均匀，然后降温至50～60℃，得混合胶液；

(3)将双酚A液体环氧树脂溶解于复合溶剂中后置于球磨桶中，然后加入步骤(2)得到的混合胶液、导热改性填料、折射率改性填料、透明填料、甲基丙烯酸十二氟庚酯、聚己二酸丙二醇酯和苯基缩水甘油醚，混合均匀后浸泡1.5～2.5h，然后球磨分散16～20h，得到复合涂料基体；

(4)将步骤(3)得到的复合涂料基体与固化剂混合后搅拌均匀，经过滤后得到本发明的涂料。

随着溅射技术的成熟和应用，直接在导热涂层上制作线路的技术得到了开发和应用，本发明的LED导热涂料可以避免在金属或陶瓷基线路板的生产过程中重复弯折产生断裂的问题，而且可以满足散热方面的要求。散热主要靠导热改性填料粒子之间的热传导完成的，本发明的导热改性填料经改性后具有优良的互溶或分散性，可在体系中形成导热网链，产生良好的导热性；添加折射率较高的气相二氧化钛和三氧化二铝纳米粉体，可大大提高有涂料材料的折射率，而且纳米级粉体对固化后涂料的透光性能影响较小；在机械强度方面，本发明将环氧树脂基体与漂白虫胶树脂和蜂蜡液复合，首先将漂白虫胶树脂和磷酸三钠混合可阻止其漂白虫胶树脂本身活性基团的聚合作用，增加热寿命及韧性，然后将漂白虫胶树脂与蜂蜡液、环氧树脂复合，复合后可大幅度提高环氧树脂的机械强度、提高胶体的热寿命，并有助于提高胶体的附着性；制备好的样品在使用时需要承受一到两次的弯折，因此需要固化后的涂料具备一定的柔韧性，而甲基丙烯酸十二氟庚酯、苯基缩水甘油醚与基体混合后可增加胶体的柔韧性，获得一种高机械强度、高导热性同时具备一定柔韧性的LED导热涂料；同时本发明的制备方法简单，具有较高的透明性，固化后涂层稳定性非常高，可满足常规线路板对涂层的各种性能要求，是一种综合性能较高的LED导热涂料。

具体实施方式

下面结合本发明的较优实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1：一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料，其由以下原料组成：双酚A液体环氧树脂、漂白虫胶树脂、蜂蜡液、复合溶剂、导热改性填料、折射率改性填料、透明填料、磷酸三钠、甲基丙烯酸十二氟庚酯、聚己二酸丙二醇酯、苯基缩水甘油醚和固化剂；

所述的原料的重量份数为：双酚A液体环氧树脂100份、漂白虫胶树脂15份、蜂蜡液8份、复合溶剂140份、导热改性填料30份、折射率改性填料22份、透明填料5份、磷酸三钠1.5份、甲基丙烯酸十二氟庚酯12份、聚己二酸丙二醇酯8份、苯基缩水甘油醚7份和固化剂13份。

进一步地，所述的导热改性填料为改性气相三氧化二铝，所述的折射率改性填料为改性气相二氧化钛，所述的透明填料为800目透明粉。

进一步地，所述的改性气相三氧化二铝的制备方法为：采用无水乙醇溶液，加入为气相三氧化二铝质量3％的硅烷偶联剂KH560，乙酸调节pH为6，超声处理1h，然后将得到的混合液加入到三口烧瓶，于75℃下搅拌回流4h，抽滤，无水乙醇洗2次，真空烘箱干燥，将得到的固形物充分研磨得到改性气相三氧化二铝。

进一步地，所述的改性气相二氧化钛的制备方法为：将已干燥处理的气相二氧化钛和气相三氧化二铝置于浓度为10mol/L的NaOH溶液中，搅拌加热至60℃，保温搅拌下加入与气相二氧化钛质量比为5:1的环氧氯丙烷溶液，保温回流搅拌反应4h，然后用甲醇、纯水反复洗涤产品至pH为7，100℃真空烘干后得到改性气相二氧化钛。

进一步地，所述的复合溶剂为丁酮和乙酸乙酯的混合溶剂，丁酮和乙酸乙酯的质量比为2:1。

进一步地，所述的固化剂为改性胺固化剂DDM。

所述的一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将漂白虫胶树脂和磷酸三钠混合并加热至85℃，保温搅拌均匀；

(2)将蜂蜡液加热至85℃后加入至步骤(1)得到漂白虫胶树脂液中，并保温搅拌45min至均匀，然后降温至55℃，得混合胶液；

(3)将双酚A液体环氧树脂溶解于复合溶剂中后置于球磨桶中，然后加入步骤(2)得到的混合胶液、导热改性填料、折射率改性填料、透明填料、甲基丙烯酸十二氟庚酯、聚己二酸丙二醇酯和苯基缩水甘油醚，混合均匀后浸泡2h，然后球磨分散18h，得到复合涂料基体；

(4)将步骤(3)得到的复合涂料基体与固化剂混合后搅拌均匀，经过滤后得到本发明的涂料。

实施例2：一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料，其由以下重量份数的原料组成：双酚A液体环氧树脂100份、漂白虫胶树脂10份、蜂蜡液5份、复合溶剂120份、导热改性填料20份、折射率改性填料15份、透明填料3份、磷酸三钠1份、甲基丙烯酸十二氟庚酯8份、聚己二酸丙二醇酯5份、苯基缩水甘油醚5份和固化剂10份。

进一步地，所述的导热改性填料为改性气相三氧化二铝，所述的折射率改性填料为改性气相二氧化钛，所述的透明填料为800目透明粉；所述改性气相三氧化二铝和改性气相二氧化钛的制备方法同实施例1。

进一步地，所述的复合溶剂为丁酮和乙酸乙酯的混合溶剂，丁酮和乙酸乙酯的质量比为1:1。

进一步地，所述的固化剂为改性胺固化剂DDM。

所述的一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将漂白虫胶树脂和磷酸三钠混合并加热至80℃，保温搅拌均匀；

(2)将蜂蜡液加热至80℃后加入至步骤(1)得到漂白虫胶树脂液中，并保温搅拌0.5h至均匀，然后降温至50℃，得混合胶液；

(3)将双酚A液体环氧树脂溶解于复合溶剂中后置于球磨桶中，然后加入步骤(2)得到的混合胶液、导热改性填料、折射率改性填料、透明填料、甲基丙烯酸十二氟庚酯、聚己二酸丙二醇酯和苯基缩水甘油醚，混合均匀后浸泡1.5h，然后球磨分散16h，得到复合涂料基体；

(4)将步骤(3)得到的复合涂料基体与固化剂混合后搅拌均匀，经过滤后得到本发明的涂料。

实施例3：一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料，其由以下重量份数的原料组成：双酚A液体环氧树脂100份、漂白虫胶树脂20份、蜂蜡液10份、复合溶剂160份、导热改性填料40份、折射率改性填料30份、透明填料6份、磷酸三钠2份、甲基丙烯酸十二氟庚酯15份、聚己二酸丙二醇酯10份、苯基缩水甘油醚10份和固化剂15份。

进一步地，所述的导热改性填料为改性气相三氧化二铝，所述的折射率改性填料为改性气相二氧化钛，所述的透明填料为800目透明粉；所述改性气相三氧化二铝和改性气相二氧化钛的制备方法同实施例1。

进一步地，所述的复合溶剂为丁酮和乙酸乙酯的混合溶剂，丁酮和乙酸乙酯的质量比为3:1。

进一步地，所述的固化剂为改性胺固化剂DDM。

所述的一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将漂白虫胶树脂和磷酸三钠混合并加热至90℃，保温搅拌均匀；

(2)将蜂蜡液加热至90℃后加入至步骤(1)得到漂白虫胶树脂液中，并保温搅拌1h至均匀，然后降温至60℃，得混合胶液；

(3)将双酚A液体环氧树脂溶解于复合溶剂中后置于球磨桶中，然后加入步骤(2)得到的混合胶液、导热改性填料、折射率改性填料、透明填料、甲基丙烯酸十二氟庚酯、聚己二酸丙二醇酯和苯基缩水甘油醚，混合均匀后浸泡2.5h，然后球磨分散20h，得到复合涂料基体；

(4)将步骤(3)得到的复合涂料基体与固化剂混合后搅拌均匀，经过滤后得到本发明的涂料。

实施例4：一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料，其由以下重量份数的原料组成：双酚A液体环氧树脂100份、漂白虫胶树脂20份、蜂蜡液5份、复合溶剂160份、导热改性填料20份、透明填料6份、折射率改性填料15份、磷酸三钠2份、甲基丙烯酸十二氟庚酯8份、聚己二酸丙二醇酯10份、苯基缩水甘油醚5份和固化剂15份。

进一步地，所述的导热改性填料为改性气相三氧化二铝，所述的折射率改性填料为改性气相二氧化钛，所述的透明填料为800目透明粉；所述改性气相三氧化二铝和改性气相二氧化钛的制备方法同实施例1。

进一步地，所述的复合溶剂为丁酮和乙酸乙酯的混合溶剂，丁酮和乙酸乙酯的质量比为5:2。

进一步地，所述的固化剂为改性胺固化剂DDM。

所述的一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料的制备方法，其具体步骤同实施例1。

实施例5：一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料，其由以下重量份数的原料组成：双酚A液体环氧树脂100份、漂白虫胶树脂12份、蜂蜡液9份、复合溶剂150份、导热改性填料25份、折射率改性填料25份、透明填料4份、磷酸三钠1.3份、甲基丙烯酸十二氟庚酯10份、聚己二酸丙二醇酯7份、苯基缩水甘油醚6份和固化剂14份。

进一步地，所述的导热改性填料为改性气相三氧化二铝，所述的折射率改性填料为改性气相二氧化钛，所述的透明填料为800目透明粉；所述改性气相三氧化二铝和改性气相二氧化钛的制备方法同实施例1。

进一步地，所述的复合溶剂为丁酮和乙酸乙酯的混合溶剂，丁酮和乙酸乙酯的质量比为3:2。

进一步地，所述的固化剂为改性胺固化剂DDM。

所述的一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料的制备方法，其具体步骤同实施例1。

一种简易的使用方法说明：将上述实施例1-5中所述一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料的制备方法获得的涂料使用喷枪均匀的喷涂于铝箔表面，保持涂层的厚度30±2μm，室温通风放置5h，再置于50℃烘箱中保持20h即可；或者在常温、通风的环境下保持40h。

将上述实施例1-5得到的涂料进行标准化性能测试，结果如下表所示：

应当说明的是，以上内容是结合优选实施方式对本发明所作的详细说明，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，这些推演或替换都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料，其特征在于，由以下原料组成：双酚A液体环氧树脂、漂白虫胶树脂、蜂蜡液、复合溶剂、导热改性填料、折射率改性填料、透明填料、磷酸三钠、甲基丙烯酸十二氟庚酯、聚己二酸丙二醇酯、苯基缩水甘油醚和固化剂；

所述的原料的重量份数为：双酚A液体环氧树脂100份、漂白虫胶树脂10～20份、蜂蜡液5～10份、复合溶剂120～160份、导热改性填料20～40份、透明填料3～6份、折射率改性填料15～30份、磷酸三钠1～2份、甲基丙烯酸十二氟庚酯8～15份、聚己二酸丙二醇酯5～10份、苯基缩水甘油醚5～10份和固化剂10～15份。

2.根据权利要求1所述的一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料，其特征在于：所述的导热改性填料为改性气相三氧化二铝，所述的折射率改性填料为改性气相二氧化钛。

3.根据权利要求2所述的一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料，其特征在于：所述的改性气相三氧化二铝的制备方法为：采用无水乙醇溶液，加入为气相三氧化二铝质量3％的硅烷偶联剂KH560，乙酸调节pH为6，超声处理1h，然后将得到的混合液加入到三口烧瓶，于75℃下搅拌回流4h，抽滤，无水乙醇洗2次，真空烘箱干燥，将得到的固形物充分研磨得到改性气相三氧化二铝。

4.根据权利要求2所述的一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料，其特征在于：所述的改性气相二氧化钛的制备方法为：将已干燥处理的气相二氧化钛和气相三氧化二铝置于浓度为10mol/L的NaOH溶液中，搅拌加热至60℃，保温搅拌下加入与气相二氧化钛质量比为5:1的环氧氯丙烷溶液，保温回流搅拌反应4h，然后用甲醇、纯水反复洗涤产品至pH为7，100℃真空烘干后得到改性气相二氧化钛。

5.根据权利要求1所述的一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料，其特征在于：所述的透明填料为800目透明粉。

6.根据权利要求1所述的一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料，其特征在于：所述的复合溶剂为丁酮和乙酸乙酯的混合溶剂，丁酮和乙酸乙酯的质量比为1～3:1。

7.根据权利要求1所述的一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料，其特征在于：所述的固化剂为改性胺固化剂DDM。

8.权利要求1-7任一项所述的一种高折射率LED用环氧树脂透明导热涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将漂白虫胶树脂和磷酸三钠混合并加热至80～90℃，保温搅拌均匀；

(2)将蜂蜡液加热至80～90℃后加入至步骤(1)得到漂白虫胶树脂液中，并保温搅拌0.5～1h至均匀，然后降温至50～60℃，得混合胶液；

(3)将双酚A液体环氧树脂溶解于复合溶剂中后置于球磨桶中，然后加入步骤(2)得到的混合胶液、导热改性填料、折射率改性填料、透明填料、甲基丙烯酸十二氟庚酯、聚己二酸丙二醇酯和苯基缩水甘油醚，混合均匀后浸泡1.5～2.5h，然后球磨分散16～20h，得到复合涂料基体；

(4)将步骤(3)得到的复合涂料基体与固化剂混合后搅拌均匀，经过滤后得到本发明的涂料。