本发明专利技术公开了一种LED用导热绝缘阻燃尼龙合金及其制备方法，目的在于解决现有方法采用塑料作为LED绝缘材料，其导热性较差，而现有采用碳或石墨填料进行填充的高导热塑料的绝缘性能较差的问题。该尼龙合金由如下重量百分比的组分组成：5-80%的第一尼龙树脂，5-75%的氧化镁，1-30%的阻燃剂，0.1-1.5%的抗氧剂，0.1-3%的润滑剂，1-15%的相容剂。本发明专利技术的尼龙合金是一种具有良好导热、绝缘、耐老化、阻燃性能的高分子材料，其能够替代金属，用于LED灯散热器的生产。实验结果表明，本发明专利技术具有较高的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弹性模量、缺口冲击强度、导热系数，及较好的绝缘、阻燃性能，有效解决了现有材料存在的问题，具有较好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
LED用导热绝缘阻燃尼龙合金及其制备方法
本专利技术涉及材料领域，尤其是一种LED用导热绝缘阻燃尼龙合金及其制备方法。本专利技术适于制作LED绝缘散热系统的模制组合物。
技术介绍
发光二极管，又称LED，是一种能发光的半导体电子元件。LED最早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本。时至今日，LED能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线。目前，LED已被广泛应用于显示器、电视机采光装饰和照明等领域。在LED结构中，散热材料的设计和使用对于LED的光效性和使用寿命至关重要。通常LED输入功率中约有15％～20％的能量转变成光，余下的电能均转变成热。若LED发光所产生的热能不能及时从模块中导出，而聚集在芯片内，会使芯片温度升高，将影响LED的发光效率和使用寿命。理论研究和实验测试表明，高效的散热解决技术与合理方案是LED照明灯的一个关键点。LED照明灯外壳所使用的热界面材料必须具有较高的散热能力，有效耗散LED照明灯所产生的高热量，并保持较低的结温。降低LED工作过程温度的一个有效方法是使用散热材料作外壳，通过采用散热材料将LED内部热量导出，降低内部温度，提高LED的使用稳定性和寿命。传统的散热材料通常为铝材，铝具有导热性好、热传输速率高等优点，但其存在比重大、电绝缘性差、加工成型过程不节能不环保，生产效率低，生产成本高，设计自由度低，不易生产成复杂形状的散热制件等缺点。塑料虽然可以克服以上的缺点，但导热性是难点。为此，本专利技术提供一种LED用导热绝缘阻燃尼龙合金及其制备方法，其能有效克服铝材作为散热材料所存在的缺点，且具有较好的导热性。
技术实现思路
目前，现有的高导热塑料通常采用碳或石墨填料进行填充，这些种类的塑料具有高导热性，但其同时具有导电性。而LED所采用的导热材料需要具有较好的绝缘性，因此，现有采用碳或石墨填料进行填充的高导热塑料不能用于LED行业。本专利技术的专利技术目的在于：针对采用塑料作为LED绝缘材料，其导热性较差，而现有采用碳或石墨填料进行填充的高导热塑料的绝缘性能较差的问题，提供一种LED用导热绝缘阻燃尼龙合金及其制备方法。本专利技术的尼龙合金具有较好的导热、绝缘、阻燃性能，有效解决了现有材料存在的问题，具有较好的应用前景。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：LED用导热绝缘阻燃尼龙合金，由如下重量百分比的组分组成：所述第一尼龙树脂为PA6，或第一尼龙树脂由PA6和PA66按质量比1.5～20:1组成；所述抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸脂类抗氧剂按质量比2:2.5～4复配而成。所述氧化镁为球形氧化镁、氧化镁晶须中的一种或多种。所述球形氧化镁的粒径D50为5-100um。所述氧化镁晶须的长径比为10～104：1。所述抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸脂类抗氧剂按质量比2:3复配而成。所述阻燃剂选自磷系阻燃剂或溴系阻燃剂。所述磷系阻燃剂为磷酸酯、亚磷酸酯、有机磷盐、磷杂环化合物、聚合物磷(膦)酸酯、红磷、聚磷酸胺、磷胺中的一种或多种；所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、溴化聚苯乙烯中的一种或多种。所述润滑剂选自聚四氟乙烯、硅酮、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺或季戊四醇硬脂酸酯中的一种或几种；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或苯乙烯马来酸酐共聚物。前述LED用导热绝缘阻燃尼龙合金的制备方法，包括如下步骤：(1)按合金配比称取各组分，备用；(2)将硅烷偶联剂(KH560)溶于乙醇溶液中，使溶液中的硅烷偶联剂的质量分数为0.5-1.0％，再向溶液中加入氧化镁，搅拌均匀，晾干后，在120～160℃下烘干，即得改性氧化镁；(3)将步骤2的改性氧化镁、第一尼龙树脂、阻燃剂、抗氧剂、润滑剂、相容剂加入到高速混合机中，充分混合均匀，再将混合均匀的物料在挤压机上挤出，挤出温度为190-260℃，挤出后的物料经牵引、冷却、切粒，即可。所述步骤3中，将混合均匀的物料在挤压机上挤出，温度设置如下：一区：190-210℃，二区：220-240℃，三区：230-250℃，四区：230-250℃，五区：240-260℃，六区：230-250℃，七区：230-250℃，八区：235-255℃，九区：220-240℃，机头：240-260℃。所述步骤3中，将混合均匀的物料在挤压机上挤出，温度设置如下：一区：200℃，二区：230℃，三区：240℃，四区：240℃，五区：250℃，六区：240℃，七区：240℃，八区：245℃，九区：230℃，机头：250℃。所述挤压机为双螺杆挤出机，其长径比为40:1。针对前述问题，本专利技术提供一种LED用导热绝缘阻燃尼龙合金及其制备方法，该合金是一种具有良好导热、绝缘、耐老化、阻燃性能的高分子材料，其能够替代金属，用于LED灯散热器的生产。本专利技术的尼龙合金由如下重量百分比的组分组成：5-80％的第一尼龙树脂，5-75％的氧化镁，1-30％的阻燃剂，0.1-1.5％的抗氧剂，0.1-3％的润滑剂，1-15％的相容剂。该合金中，第一尼龙树脂采用PA6(即尼龙6)或PA6和PA66按质量比1.5～20:1组成。尼龙是一种由二元胺和二元酸缩聚或者己内酰胺开环聚合而成的、韧性角状半透明或者乳白色结晶性的树脂。本专利技术中，尼龙6具有较好的流动性，因而采用其作为导热绝缘填充的主要基体树脂。目前，现有的高导热塑料通常采用碳或石墨填料进行填充，但是这些材料在具备高导热性的同时，还具有导电性，因而不能在需要电绝缘的LED行业使用。本专利技术中，采用氧化镁作为导热填料。由于尼龙本身具有极低的导热系数(0.3W/m·K)，本专利技术采用第一尼龙树脂与氧化镁相配合，从而有效提高尼龙合金的导热系数，同时使该合金具有较好的绝缘性能。进一步，氧化镁为球形氧化镁、氧化镁晶须中的一种或多种。无机晶须中的氧化镁晶须具有优异的耐热性、绝缘性、热导性(热传导率为氧化铝的3倍)、热稳性和补强增韧性，用于本专利技术在能保证合金导热性能的前提下，使合金同时具有较好的绝缘性能。同时，本专利技术的合金中还含有阻燃剂，该阻燃剂选自磷系阻燃剂或溴系阻燃剂；磷系阻燃剂为磷酸酯、亚磷酸酯、有机磷盐、磷杂环化合物、聚合物磷(膦)酸酯、红磷、聚磷酸胺、磷胺中的一种或多种；溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、溴化聚苯乙烯中的一种或多种。通过阻燃剂的添加，使本专利技术具有较好的阻燃性能，和较高的安全性能。另外，本专利技术还含有抗氧剂，抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸脂类抗氧剂按质量比2:2.5～4复配而成；其中，受阻酚类抗氧剂主要用于合成的抗氧化，亚磷酸脂类抗氧剂用于使用的抗氧化，通过两者的相互配合，能够使尼龙合金具有较好的抗氧化性能。本专利技术中还含有润滑剂、相容剂，通过两者的相互配合，能有效改善尼龙合金的相容性、分散性，使其具有较好的力学性能和表面质量。润滑剂选自聚四氟乙烯(PTFE)、硅酮、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)或季戊四醇硬脂酸酯(PETS)中的一种或几种；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯(M-PP)或苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)。综上，本专利技术的第一尼龙树脂以PA6为主，使得该尼龙合金具有较好的流动性，通过PA6与PA66的配合，显著提高尼龙合金的热变形温度；通过采用氧化镁作为导热填料，使所制备的尼龙合金具有较高的绝缘导热率；通过添加环保本文档来自技高网...
【技术保护点】
LED用导热绝缘阻燃尼龙合金，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：第一尼龙树脂 5‑80%，氧化镁 5‑75%，阻燃剂 1‑30%，抗氧剂 0.1‑1.5%，润滑剂 0.1‑3%，相容剂 1‑15%；所述第一尼龙树脂为PA6，或第一尼龙树脂由PA6和PA66按质量比1.5~20:1组成；所述抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸脂类抗氧剂按质量比2:2.5~4复配而成。
【技术特征摘要】
1.LED用导热绝缘阻燃尼龙合金，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：第一尼龙树脂5-80%，氧化镁5-75%，阻燃剂1-30%，抗氧剂0.1-1.5%，润滑剂0.1-3%，相容剂1-15%；所述第一尼龙树脂为PA6，或第一尼龙树脂由PA6和PA66按质量比1.5~20:1组成；所述抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸脂类抗氧剂按质量比2:2.5~4复配而成；所述阻燃剂选自磷系阻燃剂或溴系阻燃剂；所述磷系阻燃剂为磷酸酯、亚磷酸酯、有机磷盐、磷杂环化合物、聚合物磷（膦）酸酯、红磷、聚磷酸胺、磷胺中的一种或多种；所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、溴化聚苯乙烯中的一种或多种。2.根据权利要求1所述LED用导热绝缘阻燃尼龙合金，其特征在于，所述氧化镁为球形氧化镁、氧化镁晶须中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述LED用导热绝缘阻燃尼龙合金，其特征在于，所述抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸脂类抗氧剂按质量比2:3复配而成。4.根据权利要求1~2任一项所述LED用导热绝缘阻燃尼龙合金，其特征在于，所述润滑剂选自聚四氟乙烯、硅酮、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺或季戊四醇硬脂酸酯中的一种或几种；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或苯乙烯马来酸酐共聚物。5.根据权利要求3所述LED用导热绝缘阻燃尼龙合金，其特征在于，所述润滑剂选自聚四氟乙烯、硅酮、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺或季戊四醇硬...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄精金，赵银巧，杨克斌，刘光耀，刘涛，
申请(专利权)人：四川中物材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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