[发明专利]一种石墨基材LED导热材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于大功率LED散热用复合材料制造领域。

背景技术

大功率LED固态照明是继白炽灯发明以来，最重要的照明革命。半导体LED材料能将电能直接转化为光能，具有与传统照明光源最大的不同，发光效率高，能耗仅为普通白炽灯八分之一；寿命长；无频闪、无红外和紫外辐射以及不含汞元素等，是典型的节能、绿色环保照明。

随着技术进步及市场规模的不断扩大，单颗大功率LED的功率密度及发光效率在不断提高，对大功率LED散热材料及工艺也提出了更高的要求。

支架、芯片以及散热材料是大功率LED散热工艺中的三大主要原材料。大功率LED的导热性能的好坏对LED灯具的稳定使用具有非常重要的影响。

导热材料主要作用是散热，特别是在高温下必须具有一定的机械力学性能。有两个方面的因素容易导致包封LED灯损坏，一是由于现有的技术限制，LED芯片80％的电能转换成热能，致使大功率LED在使用过程中发热非常厉害，光源使用温度很高，导热材料要求在100℃以上长期使用而绝缘性能不受到影响；二是大功率LED光源在焊接时瞬间温度高达260℃以上，短期高温不能对导热材料产生破坏，绝缘性能及机械强度不能有太大的衰减。

传统的包封塑料为普通尼龙增强改性材料，以尼龙为基体的改性复合材料在耐高温、耐老化、抗冲击、绝缘性能都相对不理想，在灯具制造过程中或在光源焊接过程中往往不容易承受达260℃短时高温，而导致老化绝缘性能减低，甚至灯具失效。

鉴于现有技术的以上缺点，本发明从新的思路出发，在提高LED材料的导热性能的同时，利用石墨为基材来制造出一种热变性稳定、拉申率优异，导热性能优异、加工性能好作为LED导热材料。

发明内容

一种以石墨为基材的LED导热材料的制造方法，在20-25％wt的粒径为5-10nm的粉末石墨基材中加入15-10％wt纤维长度长为0.5-2mm聚芳酰胺桨粕、35-30％wt热塑性树脂材料，与30-35％wt的玻璃纤维经过同向双螺杆挤出机混炼挤出成形冷却、切粒成形，制得以石墨为基材的LED导热材料，包含以下步骤：

1)将石墨、聚芳酰胺桨粕经过β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷表面处理剂处理过后，加入热塑性树脂在高速搅拌机中充分混合均匀成预混料待用；

2)将(1)所得热塑性树脂预混料与经过β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷表面处理剂处理过的增强纤维，输入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机混炼挤出成形、冷却、切粒形成以石墨为基材的LED导热材料。

采用发明本发明方法制得的产品满足大功率LED的散热温度求，在100℃以上长期使用而不受到导热的影响；聚酯的长期使用温度在130℃，高温尼龙的长期使用温度在160℃，而支链型聚苯硫醚的长期使用温度为190℃，以上几种材料均能达到这个要求，为此本发明根据这几种工程塑料的特性，加工成不同地域或环境静所需要的LED导热材料，满足市场和应用的要求。

本发明中还可以使用的导热物质是铜、锡、铝、锌、碳化硅、氮化硅、碳纤维等导热物质，但是，由于这些物质受粉磨技术的影响，使其粉末粒径变得很不均匀，这样制造用于LED导热材料在进一步加工时，会使制品的表面变得粗糙，就会影响到制品的应用。

本发明中使用耐热性能很好的芳纶1313或1414型聚芳酰胺浆粕，其目的是提高聚酯树脂和高温尼龙的强度，其耐热温度相对于支链型聚苯硫醚来说要低，同时还期中作为阻燃剂，因为芳纶1313或1414型聚芳酰胺的阻燃性能非常优异，虽然不像其他阻燃剂那样改变聚酯或高温尼龙的分子结构，但是，由于芳纶1313或1414型聚芳酰胺浆粕的纤维长度很短，完全可以通过双螺杆挤出机的蜜炼，使芳纶1313型或1414型聚芳酰胺与聚酯和高温尼龙以及支链聚苯硫醚树脂充分混合，这样一方面达到提高强度的目的，另一方面提高导热材料的散热性能，同时延长LED的使用寿命。

在本发明中所使用导热材料的粒径在10nm以下，目的是还可以提高LED导热材料的耐热性，同时提高其拉伸率，为了达到上述目的，以及提高LED导热材料的其他物理特性，还可以在其中添加晶体成核剂，脱模剂，润滑剂，紫外线防护剂，染色剂，甚至添加阻燃剂或塑料增韧剂等助剂。

附图说明：

图1为本发明工艺流程图。

图2为本发明实施例产品的性能表。

具体实施方式