CN105385132A - 一种含改性氮化硼纤维-碳纳米管的pc-pet基led散热材料及其制备方法 - Google Patents

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翁德云
王翠微
陈尚虎
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Abstract

本发明公开了一种含改性氮化硼纤维-碳纳米管的PC-PET基LED散热材料及其制备方法，该复合材料以PC、PET等高分子材料复合作为导热塑料基料，具备良好的综合力学性能，绝缘安全，耐热稳定，热膨胀系数小，尺寸稳定，加入的纳米氮化硅能有效的提高材料的导热性，而其中掺混的经过离子液体改性的氮化硼纤维-碳纳米管复合粉体具备良好的分散性和高的导热性，其与塑料基料的相容性佳，在分步加料过程中能在基料中形成稳定高效的导热网络，从而获得良好的传热、散热效果，其在LED封装中具有广阔的应用空间。

Description

一种含改性氮化硼纤维-碳纳米管的PC-PET基LED散热材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及导热工程塑料技术领域，尤其涉及一种含改性氮化硼纤维-碳纳米管的PC-PET基LED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。
复合导热塑料近年来逐渐开始受到业内关注，首先塑料本身具有良好的绝缘、轻质、价廉、形状多样化等优势，在其中加入高导热性的填料后可获得较为满意的导热系数，其较之铝基散热材料质量更轻，成型周期更短，由于高导热性的填料单价较贵，而现有的制备工艺使得导热填料的利用率低，进一步提高了生产成本，因此，改善现有工艺，提高原料的利用率是寇待结果的问题。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种含改性氮化硼纤维-碳纳米管的PC-PET基LED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：
一种含改性氮化硼纤维-碳纳米管的PC-PET基LED散热材料，该复合塑料由以下重量份的原料制成：PC40-50、PET10-15、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物3-5、纳米氮化硅20-24、多壁碳纳米管4-6、氮化硼纤维10-12、纳米硫化锌1-2、丙烯酸羟乙酯2-3、六氟磷酸盐咪唑类离子液体1-1.5、硅烷偶联剂1-2、抗氧剂0.5-0.6、光稳定剂0.1-0.2、去离子水30-40。
所述的一种含改性氮化硼纤维-碳纳米管的PC-PET基LED散热材料及其制备方法，所述的制备方法为：
（1）先将六氟磷酸盐咪唑类离子液体与去离子水混合，并油浴加热至50-60℃，随后恒温搅拌混合25-30min，随后升温至70-80℃，投入氮化硼纤维、多壁碳纳米管，恒温超声搅拌3-4h，搅拌结束后将所得物料完全干燥除去水分，所得粉体研磨分散后即得离子液体改性氮化硼纤维/碳纳米管复合粉体；
（2）将PC、PET、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、纳米氮化硅、纳米硫化锌、丙烯酸羟乙酯、抗氧剂、光稳定剂以及0.8-1重量份的硅烷偶联剂高速搅拌混合均匀后一起投入双螺杆挤出机中造粒，得到一次造粒料备用；
（3）将步骤（1）制备的复合粉体与剩余量的硅烷偶联剂搅拌混合均匀备用；
（4）将步骤（2）制备的一次造粒料通过主喂料口投入挤出机中，步骤（3）的复合粉体通过侧喂料口加入挤出机中，挤出造粒、冷却，即得用于注塑成型的复合导热材料。
本发明的优点是：本发明以PC、PET等高分子材料复合作为导热塑料基料，具备良好的综合力学性能，绝缘安全，耐热稳定，热膨胀系数小，尺寸稳定，加入的纳米氮化硅能有效的提高材料的导热性，而其中掺混的经过离子液体改性的氮化硼纤维-碳纳米管复合粉体具备良好的分散性和高的导热性，其与塑料基料的相容性佳，在分步加料过程中能在基料中形成稳定高效的导热网络，从而获得良好的传热、散热效果，其在LED封装中具有广阔的应用空间。
具体实施方式
该复合材料由以下重量份的原料制成：PC40、PET10、马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物3、纳米氮化硅20、多壁碳纳米管4、氮化硼纤维10、纳米硫化锌1、丙烯酸羟乙酯2、六氟磷酸盐咪唑类离子液体1、硅烷偶联剂1、抗氧剂0.5、光稳定剂0.1、去离子水30。
该散热材料的制备方法为：
（1）先将六氟磷酸盐咪唑类离子液体与去离子水混合，并油浴加热至50℃，随后恒温搅拌混合25min，随后升温至70℃，投入氮化硼纤维、多壁碳纳米管，恒温超声搅拌3h，搅拌结束后将所得物料完全干燥除去水分，所得粉体研磨分散后即得离子液体改性氮化硼纤维/碳纳米管复合粉体；
（2）将PC、PET、马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物、纳米氮化硅、纳米硫化锌、丙烯酸羟乙酯、抗氧剂、光稳定剂以及0.8重量份的硅烷偶联剂高速搅拌混合均匀后一起投入双螺杆挤出机中造粒，得到一次造粒料备用；
（3）将步骤（1）制备的复合粉体与剩余量的硅烷偶联剂搅拌混合均匀备用；
（4）将步骤（2）制备的一次造粒料通过主喂料口投入挤出机中，步骤（3）的复合粉体通过侧喂料口加入挤出机中，挤出造粒、冷却，即得用于注塑成型的复合导热材料。
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) 88.5
弯曲强度(MPa) 235
导热率(w/mk) 10.34
阻燃等级 UL94-V0
体积电阻率（Ω.cm） ＞1013

Claims (2)

1.一种含改性氮化硼纤维-碳纳米管的PC-PET基LED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：PC40-50、PET10-15、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物3-5、纳米氮化硅20-24、多壁碳纳米管4-6、氮化硼纤维10-12、纳米硫化锌1-2、丙烯酸羟乙酯2-3、六氟磷酸盐咪唑类离子液体1-1.5、硅烷偶联剂1-2、抗氧剂0.5-0.6、光稳定剂0.1-0.2、去离子水30-40。
2.如权利要求1所述的一种含改性氮化硼纤维-碳纳米管的PC-PET基LED散热材料及其制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：
（1）先将六氟磷酸盐咪唑类离子液体与去离子水混合，并油浴加热至50-60℃，随后恒温搅拌混合25-30min，随后升温至70-80℃，投入氮化硼纤维、多壁碳纳米管，恒温超声搅拌3-4h，搅拌结束后将所得物料完全干燥除去水分，所得粉体研磨分散后即得离子液体改性氮化硼纤维/碳纳米管复合粉体；
（2）将PC、PET、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、纳米氮化硅、纳米硫化锌、丙烯酸羟乙酯、抗氧剂、光稳定剂以及0.8-1重量份的硅烷偶联剂高速搅拌混合均匀后一起投入双螺杆挤出机中造粒，得到一次造粒料备用；
（3）将步骤（1）制备的复合粉体与剩余量的硅烷偶联剂搅拌混合均匀备用；
（4）将步骤（2）制备的一次造粒料通过主喂料口投入挤出机中，步骤（3）的复合粉体通过侧喂料口加入挤出机中，挤出造粒、冷却，即得用于注塑成型的复合导热材料。
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