[发明专利]一种用于LED灯座的PBT导热、耐热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐热塑料材料及其制备方法，特别是涉及一种用于LED灯座的PBT导热、耐热材料及其制备方法。

背景技术

随着温室气体排放引起全球气温变暖，人们增强了节能环保意识。新型节能致电发光二极管(LightEmittingDiode，简称LED)的使用备受国际社会的关注。由于发光二极管(LED)具有体积小、发光效率高、低能耗、高亮度、环保等优点，各国政府加大对LED研发的资金资助和相应政策支持。在过去十年中，LED技术得到了快速发展。2010年欧洲已经禁用大功率白炽灯，加上政府对使LED的家庭补贴政策的实施，和芯片制造成本的降低，加快了LED的发展速度，可以预料在今后2~3年内LED灯会像汽车一样进入寻常百姓家。通常，高功率LED(HPLED)，其输入功率约有15%~20%的能量转变成光，余下75%~80%的电能均转变成热。如果HPLED发光产生的热能不能及时从模块中导出，而聚集在尺寸仅为1mm×1mm×0.25mm芯片内，会使芯片温度升高，将影响LED的发光效率和使用寿命。当LED的结温超过器件能承受的最高温度时，LED的光输出特性将会永久性的衰减。因此，LED照明灯的散热系统设计与应用对增加LED照明灯的发光效率和使用寿命起着至关重要的决定作用。

传统的热界面材料通常选用压铸铝材，具有导热性好、热传输速率高、加工成型容易等优点，但是比重大、电绝缘性差、加工成型工艺过程污染严重、生产效率低、不节能不环保。随着欧盟、美国、日本等国家强制立法实施一系列LED照明灯节能与安保法规条款，压铸铝材制造的LED照明灯逐渐受到限制与禁用，并会最终被市场淘汰，故此尽快研究与开发出具有环保、节能、加工成型快、生产效率高、成本低的LED照明灯中使用的新型热界面材料成为近年来热点和迫切市场需求。近些年，伴随LED光效和光通量的大幅提高，大工作电流产生的热量和短波长光对LED芯片附近的树脂、荧光粉等外围材料的影响越来越大。由于光和热损伤了封装用的树脂，使LED的透光性变差，外部发光效率降低。积极开发LED芯片的同时重视树脂开发已被业内认可。

目前国内研究、开发及生产的导热工程塑料是将高导热填料（纤维状高导热碳粉、鳞片状高导热碳粉、导热石墨）、陶瓷填料（氮化硼、氧化铝、氮化铝、氧化镁）、加工助剂等添加在工程塑料或通用塑料基质中复合而成，按电绝缘性可以分为：电绝缘型和非电绝缘型两大类型。电绝缘导热工程塑料主要针对电子工业、照明行业等高集成化和多分层化趋势，对工程塑料基材的电绝缘性和导热性同时有要求的情况而开发的，电绝缘性能良好，导热性能高，不改变塑料基材的原有机械力学性能和耐腐蚀、耐高温；而非电绝缘导热工程塑料一般应用于既需要抗静电、导电、电磁屏蔽等性能、又需要高散热性能的产品。非电绝缘导热工程塑料也称导电导热工程塑料。按颜色可分为黑色导热工程塑料和白色导热工程塑料，白色导热工程塑料诞生，更使应用得到极大的拓宽，使产品更具活力，更能提升产品的附加值。

专利公开号为CN104788919A的发明专利申请，公开了一种导热绝缘阻燃性能增强的PBT塑料及其制备方法，该发明用PBT29～45％、阻燃剂8.5～11％、纳米氧化铝12～15％、纳米氧化镁12～15％、氮化铝单晶1～3％、相容剂3～5％、抗氧剂0.5～1％、润滑剂0.4～1％和玻璃纤维18～20％多元导热材料复配，提高热导率的同时能够降低导热填料的用量，兼顾热导率和力学性能，不仅能够达到满足导热塑料的要求，力学性能也满足使用要求，适合实际应用。

专利公开号为CN104788919A的专利申请，公开了一种阻燃绝缘导热聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料及其制备方法，该发明由：PBT25～37、导热填料55～67、抗氧剂0.3～0.4、偶联剂0.5～0.7、液体助剂0.5～0.7、增韧剂2.0～5.0、润滑剂0.5～0.7、阻燃剂3.0～6.0、阻燃协效剂1.0～2.0重量份的组分制成。制备方法包括以下步骤：（1）将偶联剂与液体助剂混合后，加入到干燥的导热填料中，在高混机中搅拌30分钟，100℃下干燥3h后备用；(2)将干燥的PBT、抗氧剂、润滑剂、增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂和步骤(1)所得物，放入高速混合机中，搅拌15分钟后，放入挤出机中挤出造粒。与现有技术相比，本发明采用高流动性的基体树脂、廉价的导热填料及高效环保溴系阻燃剂，使得复合材料成本降低、具有较高的导热性和好的阻燃性能。