專(zhuān)利名稱(chēng)：高散熱氮化物復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高散熱氮化物復(fù)合材料，尤其涉及一種高散熱氮化物復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料為CTI高絕緣爬孤漏電為:(500/V)。高壓耐擊穿7000伏的白色氮化物復(fù)合塑料。
背景技術(shù)：
隨著LED電子電器產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展，散熱材料越來(lái)越成為制約光電行業(yè)和電子電器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸，特別是大功率LED的散熱問(wèn)題成為階段性技術(shù)和進(jìn)步的首
要關(guān)鍵。目前，LED的散熱部份，大多數(shù)選用傳統(tǒng)金屬鋁材料，使用金屬鋁，其導(dǎo)熱性和散熱性等優(yōu)良，但是由于鋁材長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)其表面和體積產(chǎn)生自然氧化，漏電安全且無(wú)法解決:對(duì)導(dǎo)熱散熱性能明顯會(huì)下降，散熱器體積大，其鋁密度為2.7 3.2，質(zhì)量比較重，由于鋁材是導(dǎo)體對(duì)電性能安全系數(shù)不可靠，進(jìn)而就不利于散熱器的小型化和大型化以及生產(chǎn)，對(duì)散熱器的散熱系數(shù)提高帶來(lái)了很大的問(wèn)題。六方氮化硼具有精度高，導(dǎo)熱性和散熱性優(yōu)良，利用六方氮化硼材料制備散熱器可對(duì)LED的熱阻傳遞和散熱輻射有著高效應(yīng)的解決。但是由于六方氮化硼是固體粉狀，成型非常困難，需要高溫?zé)Y(jié)和煩瑣的加工工藝，這就嚴(yán)重`制約了六方氮化硼工藝流程和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，如何通過(guò)對(duì)六方氮化硼的改性，以便可以通過(guò)注射成型，易獲得不同大小形狀的散熱器，并且大幅度降低成本，簡(jiǎn)化加工工藝，成為L(zhǎng)ED散熱器材料是一個(gè)革命發(fā)展的方向，促進(jìn)廣大廠家生產(chǎn)光電行業(yè)產(chǎn)品的散熱問(wèn)題:迫切需要解決的一個(gè)重大技術(shù)和突破點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在之內(nèi)容，其主要目的是提供一種高散熱氮化物復(fù)合材料及其制備方法，其通過(guò)對(duì)六方氮化硼的改性，以便可以通過(guò)注射成型，易獲得不同大小產(chǎn)品形狀的散熱器，并且大幅度降低成本，簡(jiǎn)化加工工藝。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案:
一種高散熱氮化物復(fù)合材料，下列原料按質(zhì)量百分比制備而成:六方氮化硼20 50%、聚酰胺30 60%、氮化鋁10 20%和氧化鋯2 8%，以上各組分之和為100%。作為一種優(yōu)選方案，所述六方氮化硼的粒度為3000 6000目，氮化鋁的粒度為500 3000目，氧化鋯的粒度為2000 3000目。作為一種優(yōu)選方案，所述聚酰胺的分子式為[-NH- (CH2) 5-C0-]，密度為L(zhǎng) 13g/cm3,粘度為3.7，熔點(diǎn)為220°C，熱分解溫度為大于:380°C以上，吸水率為2 4%。作為一種優(yōu)選方案，進(jìn)一步包括有以下按質(zhì)量百分比原料制備而成:無(wú)堿玻璃纖維2%、雙馬來(lái)酰亞胺1%、云母1%以及硅烷偶聯(lián)劑0.5%。
作為一種優(yōu)選方案，進(jìn)一步包括有以下按質(zhì)量百分比原料制備而成:有機(jī)硅矽油3%、抗氧劑168型0.3%以及熱穩(wěn)定劑1010型0.2%。作為一種優(yōu)選方案，所述高散熱氮化物復(fù)合材料由下列原料按質(zhì)量百分比制備而成:六方氮化硼20%、聚酰胺60%、氮化鋁10%、氧化鋯2%、無(wú)堿玻璃纖維2%、雙馬來(lái)酰胺1%、云母1%、硅烷偶聯(lián)劑0.5%、有機(jī)硅矽油3%、抗氧劑168型0.3%以及熱穩(wěn)定劑1010型0.2%。
作為一種優(yōu)選方案，所述高散熱氮化物復(fù)合材料由下列原料按質(zhì)量百分比制備而成:六方氮化硼25%、聚酰胺48%、氮化鋁12%、氧化鋯3%、無(wú)堿玻璃纖維3%、雙馬來(lái)酰胺1.5%、云母2%、硅烷偶聯(lián)劑1%、有機(jī)硅矽油3.5%、抗氧劑168型0.4%以及熱穩(wěn)定劑1010型0.6%。作為一種優(yōu)選方案，所述高散熱氮化物復(fù)合材料由下列原料按質(zhì)量百分比制備而成:六方氮化硼30%、聚酰胺40%、氮化鋁12.5%、氧化鋯2.5%、無(wú)堿玻璃纖維2.5%、雙馬來(lái)酰胺1.5%、云母1.6%、硅烷偶聯(lián)劑1.4%、有機(jī)硅矽油6%、抗氧劑168型1%以及熱穩(wěn)定劑1010型1%。作為一種優(yōu)選方案，所述高散熱氮化物復(fù)合材料由下列原料按質(zhì)量百分比制備而成:六方氮化硼37%、聚酰胺32%、氮化鋁11%、氧化鋯4%、無(wú)堿玻璃纖維3.5%、雙馬來(lái)亞酰胺3%、云母1.7%、硅烷偶聯(lián)劑1.8%、有機(jī)硅矽油5%、抗氧劑168型0.6%以及熱穩(wěn)定劑1010型
0.4%。作為一種優(yōu)選方案，所述高散熱氮化物復(fù)合材料由下列原料按質(zhì)量百分比制備而成:六方氮化硼35%、聚酰胺30%、氮化鋁14%、氧化鋯8%、無(wú)堿玻璃纖維2%、雙馬來(lái)酰胺
1.2%、云母1.3%、硅烷偶聯(lián)劑3%、有機(jī)硅矽油4.5%、抗氧劑168型0.7%以及熱穩(wěn)定劑1010型 0.3%ο作為一種優(yōu)選方案，所述高散熱氮化物復(fù)合材料由下列原料按質(zhì)量百分比制備而成:六方氮化硼27%、聚酰胺33%、氮化鋁20%、氧化鋯3.5%、無(wú)堿玻璃纖維5%、雙馬來(lái)酰亞胺
1.7%、云母1.3%、硅烷偶聯(lián)劑1.5%、有機(jī)硅矽油6%、抗氧劑168型0.8%以及熱穩(wěn)定劑1010型 0.2%ο作為一種優(yōu)選方案，所述高散熱氮化物復(fù)合材料由下列原料按質(zhì)量百分比制備而成:六方氮化硼50%、聚酰胺25%、氮化鋁11%、氧化鋯2.7%、無(wú)堿玻璃纖維2.3%、雙馬來(lái)酰胺
1.2%、云母1.8%、硅烷偶聯(lián)劑2%、有機(jī)硅矽油3%、抗氧劑168型0.3%以及熱穩(wěn)定劑1010型
0.7%。一種高散熱氮化物復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
(O首先，將定量的有機(jī)硅矽油加入與六方氮化硼3000 6000目細(xì)度，進(jìn)入在高低溫?cái)嚢杵髦谢旌咸幚?；設(shè)定轉(zhuǎn)速低、中、高的速度進(jìn)行預(yù)熱混合及處理，依次加入氮化鋁、氧化錯(cuò)、云母混合處理，高速攪拌，速率為500 1000 r/min,攪拌時(shí)間為3 IOmin,加熱恒溫到210 230°C，將物料充分優(yōu)化處理，然后冷卻散熱至80°C，得到了第一段優(yōu)質(zhì)混合粉末；
(2)在混合粉末中依次加入定量的硅烷偶聯(lián)劑，即刻轉(zhuǎn)換高速攪拌2 5min，按比例加入聚酰胺、抗氧劑168型和熱穩(wěn)定劑1010型及雙馬來(lái)酰亞胺和無(wú)堿玻璃纖維,在高速混合機(jī)內(nèi)進(jìn)行混合2 5min，混合機(jī)速率設(shè)定為500 600 r/min，溫度設(shè)定在230 235°C，抽真空，排氣、使物料得到了半溶化狀況，促進(jìn)物料混合物形成塊狀，冷卻、散熱，將混合物塊狀在高速破碎機(jī)進(jìn)行破碎，完成了階段性的流程步驟；
(3)擠出成型，選擇特殊雙螺桿擠出機(jī)，溫度設(shè)定在小于280°C以下，螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)定在300 500 r/min，將破碎混合物經(jīng)雙螺桿塑化、共混、排氣、抽真空、擠壓、冷卻、切粒，得到了高散熱氮化物復(fù)合塑料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比方案，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體而言；由上述技術(shù)方案實(shí)施:
本發(fā)明六方氮化硼與氮化鋁加入有機(jī)硅矽油與雙馬來(lái)酰亞胺而優(yōu)化與結(jié)構(gòu)，同時(shí)提高其導(dǎo)熱系數(shù)，并通過(guò)添加聚酰胺和其它助劑在雙螺桿優(yōu)化復(fù)合等共混改性，制造出高散熱氮化物復(fù)合材料，該材料通過(guò)成型產(chǎn)品，具有高絕緣，高強(qiáng)度，高散熱與導(dǎo)熱，高流動(dòng)性，耐高溫，比重輕，任意在普通注塑機(jī)可注塑成型，廣泛用于光電行業(yè)和LED產(chǎn)業(yè)中的散熱結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，取代LED用于傳統(tǒng)金屬鋁材和陶瓷復(fù)合材料的散熱功能等關(guān)鍵點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述:
本發(fā)明所述的高散熱氮化物復(fù)合材料，選取的高純度的六方氮化硼細(xì)度為3000 6000目，選取氮化鋁細(xì)度為500 3000目，選取氧化鋯細(xì)度為2000 3000目，選取有機(jī)硅矽油和硅烷偶聯(lián)劑的兩種物質(zhì)組合，選取聚酰胺的分子式為[-NH- (CH2)5-C0-]，密度為1.13g/cm3,粘度為3.7，熔點(diǎn)為220°C，熱分解溫度大于:380°C以上，吸水率為2 4%。實(shí)施例一
(1)首先將高純六方氮化硼20KG，依次加入有機(jī)硅矽油3KG，在高低溫?cái)嚢杵髦?，再次加入、氮化鋁10KG、氧化鋯2KG、云母1KG，混合處理，高速攪拌，速率為500 1000 r/min,攪拌時(shí)間為3 5min，加熱恒溫至210 230°C，將物料允份優(yōu)化處理，使分子結(jié)構(gòu)讓其有序地排列，然后冷卻、排氣、散熱至80 V左右，得到了階段性總體排列的混合物粉末。(2)在有序排列的混合物粉末，依次加入娃燒偶聯(lián)劑0.5KG,進(jìn)入聞速攬祥2 5min,按比例加入聚酰胺60KG，抗氧劑168型0.3KG，熱穩(wěn)定劑1010型0.2KG，雙馬來(lái)酰亞胺1KG，無(wú)堿玻璃纖維2KG，在高速捏合機(jī)內(nèi)進(jìn)行混合2 5min，捏合機(jī)速率設(shè)定為500 600 r/min，溫度設(shè)定在230 235°C，抽真空，排氣，得到了初步溶化的混合物、形成獎(jiǎng)狀，冷卻、散熱，使物料有序地形成網(wǎng)狀與微通道的結(jié)構(gòu)，得到了半溶化復(fù)合物，轉(zhuǎn)換成塊狀，冷卻、散熱，保持物料的物理特性及力學(xué)性能，更突出保持材料的散熱效應(yīng)，然后將復(fù)合物的塊狀，在高速破碎機(jī)進(jìn)行破碎，完成了階段性的實(shí)施方式。(3)擠出成型，選擇特殊雙螺桿擠出機(jī)，溫度設(shè)定在小于280度以下，螺桿轉(zhuǎn)速300 500 r/min，將破碎混合物經(jīng)雙螺桿塑化、共混、排氣、抽真空、擠壓、冷卻、切粒，制造得到了高散熱氮化物復(fù)合材料100KG。本實(shí)施例中高散熱氮化物復(fù)合材料的各組分參見(jiàn)表I。
表權(quán)利要求
1.一種高散熱氮化物復(fù)合材料，其特征在于:由下列原料按質(zhì)量百分比制備而成:六方氮化硼20 50%、聚酰胺30 60%、氮化鋁10 20%和氧化鋯2 8%，以上各組分之和為 100%ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱氮化物復(fù)合材料，其特征在于:所述六方氮化硼的粒度為3000 6000目，氮化鋁的粒度為500 3000目，氧化鋯的粒度為2000 3000目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱氮化物復(fù)合材料，其特征在于:所述聚酰胺的分子式為[-NH- (CH2)5-CO-]，密度為1.13g/cm3,粘度為3.7，熔點(diǎn)為220°C，熱分解溫度為大于:3800C以上，吸水率為2 4%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱氮化物復(fù)合材料，其特征在于:進(jìn)一步包括有以下按質(zhì)量百分比原料制備而成:無(wú)堿玻璃纖維2%、雙馬來(lái)酰亞胺1%、云母1%以及硅烷偶聯(lián)劑0.5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高散熱氮化物復(fù)合材料，其特征在于:進(jìn)一步包括有以下按質(zhì)量百分比原料制備而成:有機(jī)硅矽油3%、抗氧劑168型0.3%以及熱穩(wěn)定劑1010型0.2%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱氮化物復(fù)合材料，其特征在于:所述高散熱氮化物復(fù)合材料由下列原料按質(zhì)量百分比制備而成:六方氮化硼20%、聚酰胺60%、氮化鋁10%、氧化鋯2%、無(wú)堿玻璃纖維2%、雙馬來(lái)酰胺1%、云母1%、硅烷偶聯(lián)劑0.5%、有機(jī)硅矽油3%、抗氧劑168型0.3%以及熱穩(wěn)定劑1010型0.2%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱氮化物復(fù)合材料，其特征在于:所述高散熱氮化物復(fù)合材料由下列原料按質(zhì)量 百分比制備而成:六方氮化硼25%、聚酰胺48%、氮化鋁12%、氧化鋯3%、無(wú)堿玻璃纖維3%、雙馬來(lái)酰胺1.5%、云母2%、硅烷偶聯(lián)劑1%、有機(jī)硅矽油3.5%、抗氧劑168型0.4%以及熱穩(wěn)定劑1010型0.6%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱氮化物復(fù)合材料，其特征在于:所述高散熱氮化物復(fù)合材料由下列原料按質(zhì)量百分比制備而成:六方氮化硼30%、聚酰胺40%、氮化鋁12.5%、氧化鋯2.5%、無(wú)堿玻璃纖維2.5%、雙馬來(lái)酰胺1.5%、云母1.6%、硅烷偶聯(lián)劑1.4%、有機(jī)硅矽油6%、抗氧劑168型1%以及熱穩(wěn)定劑1010型1%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱氮化物復(fù)合材料，其特征在于:所述高散熱氮化物復(fù)合材料由下列原料按質(zhì)量百分比制備而成:六方氮化硼37%、聚酰胺32%、氮化鋁11%、氧化鋯4%、無(wú)堿玻璃纖維3.5%、雙馬來(lái)亞酰胺3%、云母1.7%、硅烷偶聯(lián)劑1.8%、有機(jī)硅矽油5%、抗氧劑168型0.6%以及熱穩(wěn)定劑1010型0.4%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱氮化物復(fù)合材料，其特征在于:所述高散熱氮化物復(fù)合材料由下列原料按質(zhì)量百分比制備而成:六方氮化硼35%、聚酰胺30%、氮化鋁14%、氧化鋯8%、無(wú)堿玻璃纖維2%、雙馬來(lái)酰胺1.2%、云母1.3%、硅烷偶聯(lián)劑3%、有機(jī)硅矽油4.5%、抗氧劑168型0.7%以及熱穩(wěn)定劑1010型0.3%。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱氮化物復(fù)合材料，其特征在于:所述高散熱氮化物復(fù)合材料由下列原料按質(zhì)量百分比制備而成:六方氮化硼27%、聚酰胺33%、氮化鋁20%、氧化鋯3.5%、無(wú)堿玻璃纖維5%、雙馬來(lái)酰亞胺1.7%、云母1.3%、硅烷偶聯(lián)劑1.5%、有機(jī)硅矽油6%、抗氧劑168型0.8%以及熱穩(wěn)定劑1010型0.2%。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱氮化物復(fù)合材料，其特征在于:所述高散熱氮化物復(fù)合材料由下列原料按質(zhì)量百分比制備而成:六方氮化硼50%、聚酰胺25%、氮化鋁11%、氧化鋯2.7%、無(wú)堿玻璃纖維2.3%、雙馬來(lái)酰胺1.2%、云母1.8%、硅烷偶聯(lián)劑2%、有機(jī)硅矽油3%、抗氧劑168型0.3%以及熱穩(wěn)定劑1010型0.7%。
13.一種高散熱氮化物復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (O首先，將定量的有機(jī)硅矽油加入與六方氮化硼3000 6000目細(xì)度，進(jìn)入在高低溫?cái)嚢杵髦谢旌咸幚?；設(shè)定轉(zhuǎn)速為:低、中、高的速度進(jìn)行預(yù)熱混合及處理，依次加入氮化鋁、氧化錯(cuò)、云母混合處理，高速攪拌，速率為500 1000 r/min,攪拌時(shí)間為3 IOmin,加熱恒溫到210 230°C，將物料充分優(yōu)化處理，然后冷卻散熱至80°C，得到了第一段優(yōu)質(zhì)混合粉末； (2)在混合粉末中依次加入定量的硅烷偶聯(lián)劑，即刻轉(zhuǎn)換高速攪拌2 5min，按比例加入聚酰胺、抗氧劑168型和熱穩(wěn)定劑1010型及雙馬來(lái)酰亞胺和無(wú)堿玻璃纖維,在高速混合機(jī)內(nèi)進(jìn)行混合2 5min，混合機(jī)速率設(shè)定為500 600 r/min，溫度設(shè)定在230 235°C，抽真空，排氣、使物料得到了半溶化狀況，促進(jìn)物料混合物形成塊狀，冷卻、散熱，將混合物塊狀在高速破碎機(jī)進(jìn)行破碎，完成了階段性的流程步驟； (3)擠出成型，選擇特殊雙螺桿擠出機(jī)，溫度設(shè)定在小于280°C以下，螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)定在300 500 r/min，將破碎混合物經(jīng)雙螺桿塑化、共混、排氣、抽真空、擠壓、冷卻、切粒，得到了高散熱氮化物復(fù)合塑料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種高散熱氮化物復(fù)合材料及其制備方法，主要是通過(guò)有機(jī)硅矽油與六方氮化硼和氮化鋁的粉體，在高低溫混合優(yōu)化，加入聚酰胺塑料，高溫與低溫共混而成，進(jìn)入雙螺桿融熔塑化共混，促進(jìn)物料經(jīng)雙螺桿同向擠出的基礎(chǔ)上有程序地排列，使整體復(fù)合材料在每個(gè)散熱通道上構(gòu)成電子網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，形成定向有序排列的固定，當(dāng)材料吸收熱量的同時(shí)，該材料內(nèi)部體積自然能形成微通道吸收外部的空氣與對(duì)流，形成熱流轉(zhuǎn)變?yōu)樯岬闹饕ǖ?，從而產(chǎn)生高散熱輻射傳遞的效應(yīng)，從而使本材料具有良好的散熱性能。
文檔編號(hào)C08K9/06GK103146182SQ20121011001
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者孔作萬(wàn) 申請(qǐng)人:孔作萬(wàn)