[发明专利]一种LED封装用碳纤维增强的高导热型环氧树脂复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED散热领域，具体涉及一种LED封装用碳纤维增强的高导热型环氧树脂复合材料及其制备方法。

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封装用碳纤维增强的高导热型环氧树脂复合材料及其制备方法，依照该工艺制备的复合材料导热系数高、散热性能好，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封装用碳纤维增强的高导热型环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：

a. 向5-10重量份微米碳化硅中1:4-6加入氢氟酸溶液，浸泡处理1-2h，用丙酮漂洗烘干，在850-950℃炉内灼烧6-8h，得导热微粒；将硅烷偶联剂A1100、乙醇和水按20:3-4:2的体积比混合，水解1-2h后，将混合液倒入导热微粒中，在60-70℃下搅拌1-2h，超声分散1-2h，醇洗3-5次，在110-120℃下真空干燥4-5h后，得表面处理导热微粒；

b. 将乙醇水浴加热到60-70℃，加入1-2重量份硬脂酸，搅拌溶解，投入干燥粉碎的铝粉，在70-80℃下搅拌1-2h，静置分层，吸去上层溶液，放入80-90℃烘箱烘干2-3h，与4-7重量份二甲基硅油混合，放入胶体搅拌器搅拌1-2h，将所得硅脂在140-150℃下焙烧4-5h，再机械搅拌1-2h，得硬脂酸表面处理的铝粉导热硅脂；

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. 将a、b、c中所得物料与50-60重量份环氧树脂、1-2重量份蒙脱土混合，在60-70℃下搅拌30-50min，加入20-30重量份固化剂，搅拌20-40min，在60-80℃真空脱泡20-30min，将所得混合液倒入压力槽中，在80-90℃下预处理30-50min后，挤压、拉伸使复合材料进入固化槽，在60-70℃下固化4-5h，倒入模具中，在80-90℃下老化5-6h，得所需复合材料。

其中，步骤a中所述氢氟酸溶液体积分数为10-15%；步骤b中所述干燥粉碎的铝粉是指将6-9重量份铝粉在105-115℃下真空干燥5-7h，机械研磨粉碎，过600-800目筛；步骤d中所述固化剂为水晶胶B组分。

本发明的反应机理及有益效果如下：

针对LED的散热问题制备了导热硅脂，先对铝粉填料进行了研磨粉碎处理，其粒径越小，导热硅脂热导率越高；用硬脂酸对填料铝粉进行表面处理，在铝粉表面形成一层有机包覆层，有利于提高导热硅脂的热导率；采用液相氧化法对碳纤维进行表面氧化处理，提高其与环氧树脂的相容性，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封装用碳纤维增强的高导热型环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：

a. 向5kg微米碳化硅中1:4加入氢氟酸溶液，浸泡处理1h，用丙酮漂洗烘干，在850-950℃炉内灼烧8h，得导热微粒；将硅烷偶联剂A1100、乙醇和水按20:4:2的体积比混合，水解1h后，将混合液倒入导热微粒中，在60-70℃下搅拌1h，超声分散1h，醇洗3次，在110-120℃下真空干燥5h后，得表面处理导热微粒；