本發(fā)明涉及復合材料領域，具體涉及一種LED粘結層用碳纖維增強的高導熱型環(huán)氧樹脂復合材料，及其制備工藝。
背景技術：
固態(tài)照明用白光LED的使用越來越廣泛，但是，由于LED所處的環(huán)境溫度和節(jié)點到環(huán)境的熱阻對其發(fā)光效率、使用壽命具有重要影響，因此大功率LED
的高效穩(wěn)定散熱問題成為影響其推廣應用的重要障礙。
巨虹宗在碩士學位論文《環(huán)氧復合材料粘結層對LED結溫的影響》一文中，采用摻雜微米氧化鋁及碳化硼的方法對環(huán)氧樹脂的導熱性能和粘接性能進行改進，制備了高導熱的環(huán)氧樹脂復合材料。為了提高粒子在環(huán)氧樹脂中的分散性，減少固化后的氣泡數(shù)，對填料進行干燥處理：將B4C、Al2O3粉末放入干燥箱中在100℃下干燥，加入KH-550、無水乙醇，超聲分散，磁力攪拌，然后于80℃的烘箱中烘干。環(huán)氧樹脂復合材料的制備：向雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51中加入干燥處理后的微粒，放入80℃烘箱中，加入胺類固化劑，攪拌，加入消泡劑真空脫泡，然后放入模具于80℃的干燥箱中固化。但是存在導熱性能不足。
本發(fā)明制備的環(huán)氧樹脂復合材料用于大功率LED中的某一粘接層。以B4C粉末、Al2O3為填料，以正硅酸乙酯為硫化劑，以二月桂酸二丁基錫為催化劑，制備了KH550表面處理的導熱硅橡膠，提高了硅橡膠的導熱性能；用乙二胺對氧化石墨烯進行氨基改性，成功接入氨基，能夠顯著提高環(huán)氧樹脂的熱學和力學性能；用聚甲基三乙氧基硅烷(PTS)通過化學改性的方法，制備了有機硅改性環(huán)氧樹脂，PTS的水解物主要是與環(huán)氧樹脂中的羥基發(fā)生反應，將有機硅成功引入環(huán)氧樹脂；以甲基六氫苯酐為固化劑，以乳化硅油為消泡劑，通過超聲分散制備了碳納米管增強環(huán)氧樹脂基復合材料，力學性能優(yōu)異；本發(fā)明以短切碳纖維、酚醛樹脂粉末為原料，制備了具有良好剛性的碳纖維網(wǎng)絡增強體，與環(huán)氧樹脂復合，制得了具有較高模量和較低熱膨脹性的復合材料；得到一種LED粘結層用碳纖維增強的高導熱型環(huán)氧樹脂復合材料。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種LED粘結層用碳纖維增強的高導熱型環(huán)氧樹脂復合材料及其制備工藝，依照該工藝制作的復合材料導熱系數(shù)高，能更好的改善LED的散熱，熱膨脹性低。
本發(fā)明所要解決的技術問題采用以下的技術方案來實現(xiàn)：
雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51 25-38，B4C粉末6-10，Al2O35-8，107膠2-4，二
月桂酸二丁基錫2-3，正硅酸乙酯4-7，氧化石墨烯7-10，乙二胺2-3，PTS 4-9，多壁碳納米管8-11，短切碳纖維3-5，酚醛樹脂粉末1-2，甲基六氫苯酐6-8，乳化硅油3-5，KH550、乙醇、蒸餾水、DMF適量。
一種LED粘結層用碳纖維增強的高導熱型環(huán)氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于，按以下步驟進行：
a. 將Al2O3、B4C粉末放入干燥箱中在90-110℃下干燥2-3h，降至室溫，加入KH550、乙醇，超聲分散1-2h，過濾，70-90℃真空干燥，研磨、過100-200目篩，將所得粉料與107膠、1-2份二月桂酸二丁基錫、正硅酸乙酯混合，攪拌1-2h；
b. 向氧化石墨烯中1:2-4加入DMF，再與乙二胺混合，超聲處理1-2h，在110-130℃反應4-8h，過濾、醇洗水洗3-5次，70-90℃烘干，加入雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51攪拌均勻，于140-160℃真空箱中加熱2-3h，冷卻、密封保存；
c. 將b中所得物料與PTS混合，升溫至75-95℃攪拌均勻，1:2-5滴加剩余份二月桂酸二丁基錫和蒸餾水，恒溫反應3-5h，加入多壁碳納米管，超聲振蕩攪拌1-2h；
d. 將短切碳纖維與酚醛樹脂粉末混合，1:3-5加入水中，超聲振蕩并攪拌1-2h，過濾，于50-70℃干燥3-5h后，置于碳化爐中在氮氣氣氛保護下升溫至800-900℃進行碳化；
e. 將a、c、d所得物料混合，加入甲基六氫苯酐，超聲分散處理1-2h，加入乳化硅油于60-80℃真空脫泡1-2h，澆注到模具中，于80-150℃的干燥箱中固化2-5h，自然冷卻，得到一種LED粘結層用碳纖維增強的高導熱型環(huán)氧樹脂復合材料。
本發(fā)明的反應機理如下：
（1）以Al2O3、B4C粉末為填料，以正硅酸乙酯為硫化劑，以二月桂酸二丁基錫為催化劑，制備了KH550表面處理的導熱硅橡膠，提高了硅橡膠的導熱性能。
（2）氧化石墨烯具有高的徑厚比，熱還原后形成導熱母粒在復合材料中形成導熱通路，用乙二胺對氧化石墨烯進行氨基改性，成功接入氨基，能夠顯著提高環(huán)氧樹脂的熱學和力學性能。
（3）用聚甲基三乙氧基硅烷(PTS)通過化學改性的方法，制備了有機硅改性環(huán)氧樹脂，PTS的水解物主要是與環(huán)氧樹脂中的羥基發(fā)生反應，將有機硅成功引入環(huán)氧樹脂，化學改性環(huán)氧樹脂產物具有優(yōu)良的拉伸強度及斷裂伸長率、熱穩(wěn)定性。
（4）本發(fā)明以短切碳纖維、酚醛樹脂粉末為原料，制備了具有良好剛性的碳纖維網(wǎng)絡增強體，與環(huán)氧樹脂復合，制得了具有較高模量和較低熱膨脹性的復合材料。
（5）以甲基六氫苯酐為固化劑，以乳化硅油為消泡劑，通過超聲分散制備了碳納米管增強環(huán)氧樹脂基復合材料，力學性能、導熱性能優(yōu)異。
具體實施方式
為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。
實施例
一種LED粘結層用碳纖維增強的高導熱型環(huán)氧樹脂復合材料，由下述重量份(g)的原料制得：
雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51 38，B4C粉末10，Al2O38，107膠4，二月桂酸二
丁基錫3，正硅酸乙酯7，氧化石墨烯10，乙二胺3，PTS 9，多壁碳納米管11，短切碳纖維5，酚醛樹脂粉末2，甲基六氫苯酐8，乳化硅油5，KH550、乙醇、蒸餾水、DMF適量。
一種LED粘結層用碳纖維增強的高導熱型環(huán)氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于，按以下步驟進行：
a. 將Al2O3、B4C粉末放入干燥箱中在100-110℃下干燥2h，降至室溫，加入KH550、乙醇，超聲分散1h，過濾，80-90℃真空干燥，研磨、過100目篩，將所得粉料與107膠、1-2份二月桂酸二丁基錫、正硅酸乙酯混合，攪拌1h；
b. 向氧化石墨烯中1:2加入DMF，再與乙二胺混合，超聲處理1h，在120-130℃反應4h，過濾、醇洗水洗3次，80-90℃烘干，加入雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51攪拌均勻，于150-160℃真空箱中加熱2h，冷卻、密封保存；
c. 將b中所得物料與PTS混合，升溫至85-95℃攪拌均勻，1:4滴加剩余份二月桂酸二丁基錫和蒸餾水，恒溫反應3h，加入多壁碳納米管，超聲振蕩攪拌1-2h；
d. 將短切碳纖維與酚醛樹脂粉末混合，1:3加入水中，超聲振蕩并攪拌1h，過濾，于60-70℃干燥3h后，置于碳化爐中在氮氣氣氛保護下升溫至800-900℃進行碳化；
e. 將a、c、d所得物料混合，加入甲基六氫苯酐，超聲分散處理1h，加入乳化硅油于70-80℃真空脫泡1h，澆注到模具中，于110-120℃的干燥箱中固化4h，自然冷卻，得到一種LED粘結層用碳纖維增強的高導熱型環(huán)氧樹脂復合材料。
上述實施例制備的一種LED粘結層用碳纖維增強的高導熱型環(huán)氧樹脂復合材料的性能檢測結果如下所示：
熱導率≥5.4 W/m·K，拉伸強度≥75.9MPa，彎曲強度≥139.8MPa，彎曲模量≥4.5GPa，斷裂伸長率≥21.9%。