[发明专利]一种LED灯外壳用有机蒙脱土改性玻璃纤维增强增韧的导热塑料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED散热领域，具体涉及一种LED灯外壳用有机蒙脱土改性玻璃纤维增强增韧的导热塑料及其制备方法。

背景技术

随着LED在生活生产中的广泛应用，发现LED的芯片在使用的过程中产生大量的热量，热量的积累会缩短其寿命，所以如何改善LED 封装材料的导热性能，是急需解决的难题。

李巧梅在其硕士学位论文《导热微粒烧结和复合材料取向对大功率LED散热的影响》中，以环氧树脂为基体，分别以二氧化硅、碳化硅为导热微粒，制备了高比例导热微粒陶瓷片和取向型高导热聚合物基复合材料，其中高比例导热微粒陶瓷片用在LED的陶瓷片上，而取向型复合材料用在LED的封装上。用硅烷偶联剂对导热颗粒进行表面处理，用氧化钇和氧化镁作为烧结剂，得到高导热的碳化硅共烧陶瓷片。但是存在导热性能、力学性能不足。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种LED灯外壳用有机蒙脱土改性玻璃纤维增强增韧的导热塑料及其制备方法，依照该工艺制备的复合材料导热性能好、力学性能好。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种LED灯外壳用有机蒙脱土改性玻璃纤维增强增韧的导热塑料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：

a. 向1-2重量份硅烷偶联剂KH560中1:10-20加入蒸馏水，磁力搅拌10-20min，加入10-20重量份氮化硼，磁力搅拌30-40min，升温至60-70℃水浴加热，继续搅拌20-30min，过滤、水洗3-5次，在110-120℃下烘干5-6h，研磨粉碎，得改性粉体；

b. 有机蒙脱土-硅烷偶联剂改性玻璃纤维：

向4-7重量份有机蒙脱土中1:10-15加入乙醇水溶液，剪切分散20-30min后，在冰浴中超声处理1-2h，得有机蒙脱土分散液；

将预处理玻璃纤维、0.5-1重量份硅烷偶联剂KH550加入有机蒙脱土分散液中，超声处理30-40min，在30-40℃加入2-4重量份聚乙二醇，调pH为6-7，机械振荡1-2h，置于110-120℃烘箱中加热1-2h，得改性玻璃纤维；

c. 向5-8重量份碳纤维中1:5-10加入丙酮，浸泡处理4-6h，反复水洗，除去丙酮及杂质，再1:3-5浸泡于浓硝酸中1-2h，用蒸馏水清洗3-5次，超声振荡清洗1-2h，置于干燥箱中在90-100℃下干燥4-5h，得表面氧化处理的碳纤维；

d. 预混、熔融挤出造粒：

将70-80重量份聚对苯二甲酸丁二醇酯、10-20重量份导热填料氧化镁放入110-120℃鼓风干燥箱中烘3-4h，充分干燥；

将干燥后的物料与a、c中所得物料放入高速搅拌机中搅拌20-30min，得到均匀预混料，加入到双螺杆挤出机中熔融挤出，将b中所得改性玻璃纤维从第二个加料口加入，经过空气冷却，经造粒机造粒。

其中，步骤b中所述预处理玻璃纤维是将4-8重量份玻璃纤维置于400-500℃马弗炉中煅烧1-2h，乙醇水溶液质量分数为60-70%，机械振荡转速为150-200rpm。步骤d中所述双螺杆挤出机温度为230-250℃。

本发明的反应机理及有益效果如下：

用硅烷偶联剂KH560对导热填料氮化硼进行改性，偶联剂分子的一端通过化学键的作用与无机填料结合，另一端与聚合物基体结合，偶联剂起到了桥梁作用，改善其在基体中的分散性，减小导热填料与基体间的界面热阻；用有机蒙脱土-硅烷偶联剂KH550对玻璃纤维进行表面改性，可与基体形成良好的界面结合，增加界面剪切强度，起到增强增韧的作用；采用液相氧化法对碳纤维进行表面氧化处理，提高其与基体的相容性，通过碳纤维增强来弥补复合材料在力学性能方面的损失，增强效果好，提高了复合材料冲击、弯曲和拉伸强度。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例

一种LED灯外壳用有机蒙脱土改性玻璃纤维增强增韧的导热塑料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：

a. 向1kg硅烷偶联剂KH560中1:15加入蒸馏水，磁力搅拌20min，加入10kg氮化硼，磁力搅拌40min，升温至60-70℃水浴加热，继续搅拌30min，过滤、水洗3次，在110-120℃下烘干5h，研磨粉碎，得改性粉体；

b. 有机蒙脱土-硅烷偶联剂改性玻璃纤维：