[發明專利]一種高導熱絕緣聚酯復合材料及制備方法

無效

• 申請號: 201210200362.6
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN103509316A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 苑會林;嚴從立
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08L67/02
• 分類號: C08L67/02;C08L53/02;C08L23/06;C08K13/06;C08K9/10;C08K7/14;C08K3/34;C08K3/28;C08K3/22
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一、技術領域

本發明涉及一種LED燈用導熱絕緣聚酯復合材料的制備工藝及配方，該材料的導熱系數大于0.78W/m·K，可注射成型，屬于聚合物加工領域。

二、背景技術

LED燈具有環保性能好、使用壽命長、單色性好、響應速度快、發光效率高、能源消耗低等優點，已成為繼白熾燈、熒光燈和HID燈之后的第四代新型光源。LED燈主要由燈罩、燈板、散熱器、驅動電源、接口等組成。散熱器的主要作用是將LED芯片工作過程中產生的熱量不斷地導出并散發到環境中，使芯片的溫度保持在所要求的范圍內，從而保證LED燈能夠正常工作。目前導熱塑料已開始逐步取代金屬鋁作為LED燈散熱器，特別是由于導熱塑料具有加工成型好，可設計度高、成本低、環保等優點，導熱塑料基散熱器將成為照明行業的一大發展趨勢。

目前常用導熱塑料基體包括環氧樹脂、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亞胺(PI)、尼龍66(PA66)、尼龍6(PA6)等，環氧樹脂需要反應固化，制作周期長，加工成本高，不宜大量生產；聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亞胺(PI)屬于高溫型工程塑料，加工溫度高，流動性差，價格偏貴，在LED燈用塑料中很少使用，目前使用較多的是尼龍系列，包括尼龍6、尼龍66、尼龍46等，但是尼龍具有吸水率高，尺寸穩定性差而且價格也較貴等缺點。相比之下，聚酯材料具有吸水性低、電絕緣性號、來源廣、價格便宜耐熱溫度與尼龍相當等優點，適用于LED燈用散熱器材料領域。

聚酯包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚對苯二甲酸乙二醇酯和環己烷二甲醇酯共聚物(PETG)等，其優點除吸水性低、電絕緣性好、來源廣、價格便宜外，還具有機械強度高，耐化學性突出，耐高、低溫性能好，可在120℃溫度范圍內長期使用，可耐-70℃低溫等。但是由于聚酯的結晶速率快、缺口沖擊性、韌性差等缺點，限制了其在一些領域的應用。隨著近二十年來對聚酯結晶性能方面、增韌增強方面的改性研究，該工程塑料在綜合性能已能滿足要求，因此聚酯可以作為LED燈散熱器基體材料使用。特別是由于其價格低廉，使聚酯具有很大的市場競爭力并在汽車、電子電氣、通信、電器工業中擁有廣闊的應用前景。

常溫下聚酯能耐一般的酸堿和大多數有機溶劑，但熔融狀態下耐堿性差，而目前廣泛采用的金屬氧化物導熱填料，表面都會帶有一定的羥基基團，加工過程中就會使聚酯降解，從而影響其力學性能，降解過程中產生的氣體殘留在制品內部，也會降低材料的導熱性能。針對以上問題，本發明中采用兩種方案配合起來解決聚酯的降解問題，一是將導熱填料金屬氧化物包覆處理，減少氧化物與聚酯的接觸，從而減少降解；二是加入活性多官能團化合物，對聚酯的活性端基進行封端或擴鏈。

三、發明內容

本發明的目的之一在于針對聚酯易降解問題而制備一種LED燈用高導熱絕緣聚酯材料，該材料的導熱系數高于0.78W/m·K，可注射成型，具有加工性能好、電絕緣性好、尺寸穩定性好、價格便宜等特點。

本發明的目的之二采用兩種方案配合起來解決聚酯加工降解問題：一、在配方中加入活性多官能團化合物，穩定或擴大聚酯分子量；二、兩步法成型工藝，先對導熱填料氧化物包覆處理制成母粒后再與PET混合造粒。

為了實現以上目的本發明采用了以下技術方案：一種高導熱絕緣聚酯材料，所有原料按質量分數包括以下組份。

本發明的配方中的聚酯可以選PET、PBT、PETG等。

本發明的配方中采用單獨或復配導熱填料。高導熱填料選用Si₃N₄、AlN、SiC、BN、氧化鋁和氧化鎂的其中一種或幾種復配，粒徑范圍：2～20μm。

本發明的配方中采用無堿玻璃纖維，長度為50～100μm。

本發明的配方中選用增韌劑作為氧化鋁的母粒載體，為了提高增韌劑與PET的結合能力還需加入相容劑。增韌劑可以選用SBS、SEBS、HDPE其中一種或兩種復配；增韌改性劑可選用MAH-g-SEBS、GMA-g-SEBS、MAH-g-SEBS、MAH-g-EPDM、MAH-g-EVA、MAH-g-LLDPE等。

本發明的配方中的偶聯劑為市售產品，可以為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑和鋁酸酯偶聯劑等。