[发明专利]一种尼龙基绝缘导热复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种尼龙基绝缘导热复合材料及其制备方法。

背景技术

2016年10月1日起，我国禁止进口和销售15W及以上普通照明白炽灯。随着白炽灯逐步退出市场，LED照明以其显著的节能效果受到各级政府及市场的重视。LED照明的发光原理是，当电子通过半导体晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。然而，电子和空穴复合时，并不能100％产生光子，并且，内部产生的光子无法全部射出到芯片外部而最后转化为热量，目前电光转化效率大约只有20-30％左右，也就是说大约70％的电能都转变为了热能，从而产生结温。LED的光衰或寿命直接和其结温有关，散热不好就结温高，寿命就短，按照阿雷纽斯法则温度每降低10℃寿命就会延长2倍。因此，LED灯外壳作为散热制件对导热性能的要求逐渐提高。

为了提升LED灯的散热功能，LED灯壳通常采用塑包铝的形式，且灯壳材料有导热要求。LED灯在全球各地使用，需要能够适应全球各地各种各样的环境，如高温、极寒、高湿等。另外，LED灯在使用过程中结温温度较高，熄灭后温度又开始降低，期间灯壳需要承受高温与低温的温度变化，即冷热冲击。在冷热冲击这种苛刻环境中，如果LED灯外部绝缘灯壳开裂，会暴露内部导电铝件，造成安全隐患。为了保证LED灯能够在以上环境中安全使用，根据行业标准，LED塑包铝灯壳需要进行冷热冲击试验，即在-40℃～120℃条件下，瞬间冷热切换，每30min为一循环，模拟极端苛刻环境，行业最低标准为LED塑包铝灯壳冷热冲击试验250循环无开裂，严格标准为冷热冲击试验1000循环无开裂，以保证/满足能够在极端苛刻环境下安全使用。现在市面上的导热复合材料为常规尼龙基导热复合材料，用作塑包铝结构的LED灯壳时，可满足LED灯使用的大多数要求，但进行耐冷热冲击开裂验证试验时，因试验温度变化跨度大，尼龙分子链运动激烈，分子链运动时会在晶区发生滑落，与非晶区的分子链解缠结，增大与铝件的相互作用，致使塑包铝件在试验环境的严酷变化中出现开裂问题，存在使用安全隐患。因此急需提供一种耐冷热冲击开裂性能优异的绝缘导热复合材料，拓宽导热复合材料在LED灯领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有尼龙基导热复合材料存在的耐冷热冲击开裂性能不足的缺陷，提供一种耐冷热冲击开裂性能优异的尼龙基绝缘导热复合材料及其制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种尼龙基绝缘导热复合材料，按重量百分比计，包括如下组分：

其中，所述树脂基体为尼龙树脂和聚丙烯树脂的组合物，所述尼龙树脂和聚丙烯的重量比为1:1～9:1。

作为优选，所述尼龙树脂和聚丙烯树脂的重量比为2:1～7:1。

其中，所述尼龙树脂选用PA6、PA66、PA1010、PA610或PA1212中的一种或几种。

所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或几种；所述聚丙烯在190℃、2.16kg载荷作用下的熔融指数为0.01-100g/10min。

所述聚丙烯接枝物为马来酸酐型接枝聚丙烯、羧酸型接枝聚丙烯、环氧型接枝聚丙烯中的一种或几种。

所述绝缘导热填料为氧化镁、氧化铝、氧化锌、氢氧化镁、氢氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氮化硅、氧化硅中的一种或几种。

所述玻璃纤维选用经硅烷偶联剂表面处理过的无碱玻璃纤维，所述玻璃纤维直径为6～15μm。

本发明的尼龙基绝缘导热复合材料根据需求，进一步还可包括抗氧剂、润滑剂、激光打标剂、增韧剂、阻燃剂、成核剂、增塑剂、流动改进剂、热稳定剂、光稳定剂、着色剂中的一种或几种。

一种尼龙基绝缘导热复合材料的制备方法，包括以下步骤：

采用熔融共混挤出工艺生产，利用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或多螺杆挤出机，从主喂料口加入除玻璃纤维外的组分，侧喂料口加入玻璃纤维；熔融共混后，经冷却、风干和造粒。其中，挤出机工艺条件为：双螺杆挤出机的一区温度为225～245℃，二、三、四区温度为240～260℃，五、六、七、八、九区温度为215～245℃，十区温度为230～250℃，机头温度为245～265℃，螺杆转速为300～400转/分。