[发明专利]一种高导热绝缘聚酯复合材料及制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种LED灯用导热绝缘聚酯复合材料的制备工艺及配方，该材料的导热系数大于0.78W/m·K，可注射成型，属于聚合物加工领域。

二、背景技术

LED灯具有环保性能好、使用寿命长、单色性好、响应速度快、发光效率高、能源消耗低等优点，已成为继白炽灯、荧光灯和HID灯之后的第四代新型光源。LED灯主要由灯罩、灯板、散热器、驱动电源、接口等组成。散热器的主要作用是将LED芯片工作过程中产生的热量不断地导出并散发到环境中，使芯片的温度保持在所要求的范围内，从而保证LED灯能够正常工作。目前导热塑料已开始逐步取代金属铝作为LED灯散热器，特别是由于导热塑料具有加工成型好，可设计度高、成本低、环保等优点，导热塑料基散热器将成为照明行业的一大发展趋势。

目前常用导热塑料基体包括环氧树脂、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)、尼龙66(PA66)、尼龙6(PA6)等，环氧树脂需要反应固化，制作周期长，加工成本高，不宜大量生产；聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)属于高温型工程塑料，加工温度高，流动性差，价格偏贵，在LED灯用塑料中很少使用，目前使用较多的是尼龙系列，包括尼龙6、尼龙66、尼龙46等，但是尼龙具有吸水率高，尺寸稳定性差而且价格也较贵等缺点。相比之下，聚酯材料具有吸水性低、电绝缘性号、来源广、价格便宜耐热温度与尼龙相当等优点，适用于LED灯用散热器材料领域。

聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚对苯二甲酸乙二醇酯和环己烷二甲醇酯共聚物(PETG)等，其优点除吸水性低、电绝缘性好、来源广、价格便宜外，还具有机械强度高，耐化学性突出，耐高、低温性能好，可在120℃温度范围内长期使用，可耐-70℃低温等。但是由于聚酯的结晶速率快、缺口冲击性、韧性差等缺点，限制了其在一些领域的应用。随着近二十年来对聚酯结晶性能方面、增韧增强方面的改性研究，该工程塑料在综合性能已能满足要求，因此聚酯可以作为LED灯散热器基体材料使用。特别是由于其价格低廉，使聚酯具有很大的市场竞争力并在汽车、电子电气、通信、电器工业中拥有广阔的应用前景。

常温下聚酯能耐一般的酸碱和大多数有机溶剂，但熔融状态下耐碱性差，而目前广泛采用的金属氧化物导热填料，表面都会带有一定的羟基基团，加工过程中就会使聚酯降解，从而影响其力学性能，降解过程中产生的气体残留在制品内部，也会降低材料的导热性能。针对以上问题，本发明中采用两种方案配合起来解决聚酯的降解问题，一是将导热填料金属氧化物包覆处理，减少氧化物与聚酯的接触，从而减少降解；二是加入活性多官能团化合物，对聚酯的活性端基进行封端或扩链。

三、发明内容

本发明的目的之一在于针对聚酯易降解问题而制备一种LED灯用高导热绝缘聚酯材料，该材料的导热系数高于0.78W/m·K，可注射成型，具有加工性能好、电绝缘性好、尺寸稳定性好、价格便宜等特点。

本发明的目的之二采用两种方案配合起来解决聚酯加工降解问题：一、在配方中加入活性多官能团化合物，稳定或扩大聚酯分子量；二、两步法成型工艺，先对导热填料氧化物包覆处理制成母粒后再与PET混合造粒。

为了实现以上目的本发明采用了以下技术方案：一种高导热绝缘聚酯材料，所有原料按质量分数包括以下组份。

本发明的配方中的聚酯可以选PET、PBT、PETG等。

本发明的配方中采用单独或复配导热填料。高导热填料选用Si₃N₄、AlN、SiC、BN、氧化铝和氧化镁的其中一种或几种复配，粒径范围：2～20μm。

本发明的配方中采用无碱玻璃纤维，长度为50～100μm。

本发明的配方中选用增韧剂作为氧化铝的母粒载体，为了提高增韧剂与PET的结合能力还需加入相容剂。增韧剂可以选用SBS、SEBS、HDPE其中一种或两种复配；增韧改性剂可选用MAH-g-SEBS、GMA-g-SEBS、MAH-g-SEBS、MAH-g-EPDM、MAH-g-EVA、MAH-g-LLDPE等。

本发明的配方中的偶联剂为市售产品，可以为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂等。