Led用導熱絕緣阻燃尼龍合金及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及材料領域，尤其是一種LED用導熱絕緣阻燃尼龍合金及其制備方法。 本發明適于制作LED絕緣散熱系統的模制組合物。
【背景技術】
[0002] 發光二極管，又稱LED，是一種能發光的半導體電子元件。LED最早在1962年出現， 早期只能發出低光度的紅光，之后發展出其他單色光的版本。時至今日，LED能發出的光已 遍及可見光、紅外線及紫外線。目前，LED已被廣泛應用于顯示器、電視機采光裝飾和照明 等領域。
[0003] 在LED結構中，散熱材料的設計和使用對于LED的光效性和使用壽命至關重要。通 常LED輸入功率中約有15%~20%的能量轉變成光，余下的電能均轉變成熱。若LED發光 所產生的熱能不能及時從模塊中導出，而聚集在芯片內，會使芯片溫度升高，將影響LED的 發光效率和使用壽命。理論研究和實驗測試表明，高效的散熱解決技術與合理方案是LED 照明燈的一個關鍵點。LED照明燈外殼所使用的熱界面材料必須具有較高的散熱能力，有效 耗散LED照明燈所產生的高熱量，并保持較低的結溫。
[0004] 降低LED工作過程溫度的一個有效方法是使用散熱材料作外殼，通過采用散熱材 料將LED內部熱量導出，降低內部溫度，提高LED的使用穩定性和壽命。傳統的散熱材料通 常為鋁材，鋁具有導熱性好、熱傳輸速率高等優點，但其存在比重大、電絕緣性差、加工成型 過程不節能不環保，生產效率低，生產成本高，設計自由度低，不易生產成復雜形狀的散熱 制件等缺點。塑料雖然可以克服以上的缺點，但導熱性是難點。
[0005] 為此，本發明提供一種LED用導熱絕緣阻燃尼龍合金及其制備方法，其能有效克 服鋁材作為散熱材料所存在的缺點，且具有較好的導熱性。

【發明內容】

[0006] 目前，現有的高導熱塑料通常采用碳或石墨填料進行填充，這些種類的塑料具有 高導熱性，但其同時具有導電性。而LED所采用的導熱材料需要具有較好的絕緣性，因此， 現有采用碳或石墨填料進行填充的高導熱塑料不能用于LED行業。
[0007] 本發明的發明目的在于：針對采用塑料作為LED絕緣材料，其導熱性較差，而現有 采用碳或石墨填料進行填充的高導熱塑料的絕緣性能較差的問題，提供一種LED用導熱絕 緣阻燃尼龍合金及其制備方法。本發明的尼龍合金具有較好的導熱、絕緣、阻燃性能，有效 解決了現有材料存在的問題，具有較好的應用前景。
[0008] 為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0009]LED用導熱絕緣阻燃尼龍合金，由如下重量百分比的組分組成：
[0010]
[0011] 所述第一尼龍樹脂為PA6,或第一尼龍樹脂由PA6和PA66按質量比I. 5~20:1組 成；
[0012] 所述抗氧劑由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸脂類抗氧劑按質量比2:2. 5~4復配而 成。
[0013] 所述氧化鎂為球形氧化鎂、氧化鎂晶須中的一種或多種。
[0014] 所述球形氧化鎂的粒徑D50為5-100um。
[0015] 所述氧化鎂晶須的長徑比為10~104:1。
[0016] 所述抗氧劑由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸脂類抗氧劑按質量比2:3復配而成。
[0017] 所述阻燃劑選自磷系阻燃劑或溴系阻燃劑。
[0018] 所述磷系阻燃劑為磷酸酯、亞磷酸酯、有機磷鹽、磷雜環化合物、聚合物磷（膦） 酸酯、紅磷、聚磷酸胺、磷胺中的一種或多種；所述溴系阻燃劑為十溴二苯乙烷、溴化環氧樹 月旨、溴化聚苯乙烯中的一種或多種。
[0019] 所述潤滑劑選自聚四氟乙烯、硅酮、芥酸酰胺、乙撐雙硬脂酸酰胺或季戊四醇硬脂 酸酯中的一種或幾種；所述相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯或苯乙烯馬來酸酐共聚物。
[0020] 前述LED用導熱絕緣阻燃尼龍合金的制備方法，包括如下步驟：
[0021] (1)按合金配比稱取各組分，備用；
[0022] (2)將硅烷偶聯劑（KH560)溶于乙醇溶液中，使溶液中的硅烷偶聯劑的質量分數 為0. 5-1. 0 %，再向溶液中加入氧化鎂，攪拌均勻，晾干后，在120~160 °C下烘干，即得改性 氧化鎂；
[0023] (3)將步驟2的改性氧化鎂、第一尼龍樹脂、阻燃劑、抗氧劑、潤滑劑、相容劑加 入到高速混合機中，充分混合均勻，再將混合均勻的物料在擠壓機上擠出，擠出溫度為 190-260 °C，擠出后的物料經牽引、冷卻、切粒，即可。
[0024] 所述步驟3中，將混合均勻的物料在擠壓機上擠出，溫度設置如下：一區： 190-2KTC，二區：220-240°C，三區：230-250°C，四區：230-250°C，五區：240-260°C，六區： 230-250°C，七區：230-250°C，八區：235-255°C，九區：220-240°C，機頭：240-260°C。
[0025] 所述步驟3中，將混合均勻的物料在擠壓機上擠出，溫度設置如下：一區：200°C， 二區：230 °C，三區：240 °C，四區：240 °C，五區：250 °C，六區：240 °C，七區：240 °C，八區： 245°C，九區：230°C，機頭：250°C。
[0026] 所述擠壓機為雙螺桿擠出機，其長徑比為40:1。
[0027] 針對前述問題，本發明提供一種LED用導熱絕緣阻燃尼龍合金及其制備方法，該 合金是一種具有良好導熱、絕緣、耐老化、阻燃性能的高分子材料，其能夠替代金屬，用于 LED燈散熱器的生產。本發明的尼龍合金由如下重量百分比的組分組成：5-80%的第一尼 龍樹脂，5-75%的氧化鎂，1-30%的阻燃劑，0. 1-1. 5%的抗氧劑，0. 1-3%的潤滑劑，1-15% 的相容劑。
[0028] 該合金中，第一尼龍樹脂采用PA6(即尼龍6)或PA6和PA66按質量比1.5~20:1 組成。尼龍是一種由二元胺和二元酸縮聚或者己內酰胺開環聚合而成的、韌性角狀半透明 或者乳白色結晶性的樹脂。本發明中，尼龍6具有較好的流動性，因而采用其作為導熱絕緣 填充的主要基體樹脂。
[0029] 目前，現有的高導熱塑料通常采用碳或石墨填料進行填充，但是這些材料在具備 高導熱性的同時，還具有導電性，因而不能在需要電絕緣的LED行業使用。本發明中，采用 氧化鎂作為導熱填料。由于尼龍本身具有極低的導熱系數（〇.3W/m*K)，本發明采用第一尼 龍樹脂與氧化鎂相配合，從而有效提高尼龍合金的導熱系數，同時使該合金具有較好的絕 緣性能。進一步，氧化鎂為球形氧化鎂、氧化鎂晶須中的一種或多種。無機晶須中的氧化鎂 晶須具有優異的耐熱性、絕緣性、熱導性（熱傳導率為氧化鋁的3倍）、熱穩性和補強增韌 性，用于本發明在能保證合金導熱性能的前提下，使合金同時具有較好的絕緣性能。
[0030] 同時，本發明的合金中還含有阻燃劑，該阻燃劑選自磷系阻燃劑或溴系阻燃劑；磷 系阻燃劑為磷酸酯、亞磷酸酯、有機磷鹽、磷雜環化合物、聚合物磷（膦）酸酯、紅磷、聚磷酸 胺、磷胺中的一種或多種；溴系阻燃劑為十溴二苯乙烷、溴化環氧樹脂、溴化聚苯乙烯中的 一種或多種。通過阻燃劑的添加，使本發明具有較好的阻燃性能，和較高的安全性能。
[0031] 另外，本發明還含有抗氧劑，抗氧劑由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸脂類抗氧劑按質 量比2:2. 5~4復配而成；其中，受阻酚類抗氧劑主要用于合成的抗氧化，亞磷酸脂類抗氧 劑用于使用的抗氧化，通過兩者的相互配合，能夠使尼龍合金具有較好的抗氧化性能。
[0032] 本發明中還含有潤滑劑、相容劑，通過兩者的相互配合，能有效改善尼龍合金的相 容性、分散性，使其具有較好的力學性能和表面質量。潤滑劑選自聚四氟乙烯（PTFE)、硅酮、 芥酸酰胺、乙撐雙硬脂酸酰胺（EBS)或季戊四醇硬脂酸酯（PETS)中的一種或幾種；相容劑 為馬來酸酐接枝聚丙烯（M-PP)或苯乙烯馬來酸酐共聚物（SM)。
[0033] 綜上，本發明的第一尼龍樹脂以PA6為主，使得該尼龍合金具有較好的流動性，通 過PA6與PA66的配合，顯著提高尼龍合金的熱變形溫度；通過采用氧化鎂作為導熱填料，使 所制備的尼龍合金具有較高的絕緣導熱率；通過添加環保阻燃劑，使本發明的尼龍復合材 料在I. 6mm達到UL94V-0阻燃等級；通過相容劑、潤滑劑的使用，有效改善本發明的相容性、 分散性，使尼龍合金具有較好的力學性能和外觀質量。
[0034] 本發明具有較好的導熱、絕緣、阻燃性能，能夠用作LED絕緣材料，具有巨大的商 業價值，值得大規模推廣和應用。
【具體實施方式】
[0035] 本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。