一种具有高散热性能的复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子材料技术领域，具体公开了一种具有高散热性能的复合材料及其制备方法。所述的复合材料包含如下重量份的原料成分：ABS树脂100～150份；碳纤维或改性碳纤维40～60份；六方氮化硼50～70份；氮化铝30～50份；硫化锌10～20份；双马来酰亚胺3～5份；硅烷偶联剂1～3份；抗氧剂1～3份；润滑剂1～3份。该复合材料是一种包含碳纤维或改性碳纤维的全新组成的散热复合材料，其散热性能十分优异，实验证明其热传导系数大于6.5W/(m*K)，散热系数为2000W/℃。

Composite material with high heat dissipation performance and preparation method thereof

The invention relates to the field of polymer material technology, and discloses a composite material with high heat dissipation performance and a preparation method thereof. The composite includes 100~150 copies of ABS resin as follows: 40~60 copies of carbon fiber or modified carbon fiber; 50~70 portions of six square boron nitride; 30~50 aluminum nitride; 10~20 zinc sulfide; 3~5 copies of dimaleimide; 1~3 silane coupling agents; 1~3 parts of oxygen resistant agent; and 1~3 lubricants. The composite is a new composite material containing carbon fiber or modified carbon fiber, which has excellent heat dissipation performance. The thermal conductivity of the composite is more than 6.5W/ (m*K), and the coefficient of heat dissipation is 2000W/ C.

【技术实现步骤摘要】
一种具有高散热性能的复合材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种具有高散热性能的复合材料及其制备方法。
技术介绍
LED灯是一块电致发光的半导体材料芯片，用银胶或白胶固化到支架上，然后用银线或金线连接芯片和电路板，四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，最后安装外壳而成。目前LED等被广泛应用于生活以及工业生产中的各个领域。而现阶段LED面临的技术瓶颈之一是散热问题。尤其是大功率的LED灯，其发热量非常大，如没有匹配高散热材料，会导致散热不良而损坏电源。因此，进一步开发导热性能更优的散热材料对开发高功率的LED技术具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种具有高散热性能的复合材料。所述复合材料为一种全新组合的材料，具有优异的散热性能。本专利技术所要解决的上述技术问题，通过以下技术方案予以实现：一种具有高散热性能的复合材料，其包含如下重量份的原料成分：ABS树脂100～150份；碳纤维或改性碳纤维40～60份；六方氮化硼50～70份；氮化铝30～50份；硫化锌10～20份；双马来酰亚胺3～5份；硅烷偶联剂1～3份；抗氧剂1～3份；润滑剂1～3份。优选地，所述的具有高散热性能的复合材料，其包含如下重量份的原料成分：ABS树脂120～150份；碳纤维或改性碳纤维50～60份；六方氮化硼60～70份；氮化铝40～50份；硫化锌15～20份；双马来酰亚胺4～5份；硅烷偶联剂2～3份；抗氧剂2～3份；润滑剂2～3份。最优选地，所述的具有高散热性能的复合材料，其包含如下重量份的原料成分：ABS树脂120份；碳纤维或改性碳纤维50份；六方氮化硼6份；氮化铝40份；硫化锌15份；双马来酰亚胺4份；硅烷偶联剂2份；抗氧剂2份；润滑剂2份。优选地，所述的改性碳纤维通过包含如下步骤的方法制备得到：(1)取50～70g碳纤维置于1～2L混合酸溶液中浸泡1～3h；(2)取经步骤(1)处理过的碳纤维与10～20g辛基酚聚氧乙烯醚以及5～10g聚苯乙烯混合后，于1～3Mpa，50～70℃条件下搅拌10～30min，即得改性碳纤维。进一步优选地，所述的改性碳纤维通过包含如下步骤的方法制备得到：(1)取60～70g碳纤维置于1.5～2L混合酸溶液中浸泡2～3h；(2)取经步骤(1)处理过的碳纤维与15～20g辛基酚聚氧乙烯醚以及8～10g聚苯乙烯混合后，于2～3Mpa，60～70℃条件下搅拌20～30min，即得改性碳纤维。最优选地，所述的改性碳纤维通过包含如下步骤的方法制备得到：(1)取60g碳纤维置于1.5L混合酸溶液中浸泡2h；(2)取经步骤(1)处理过的碳纤维与15g辛基酚聚氧乙烯醚以及8g聚苯乙烯混合后，于2Mpa，60℃条件下搅拌20min，即得改性碳纤维。优选地，步骤(1)所述的混合酸溶液是指将浓硫酸和浓硝酸按体积3:1组成的混合酸溶液。优选地，所述的抗氧剂为抗氧剂168，所述的润滑剂为硬脂酸钙。上述具有高散热性能的复合材料的制备方法，其包含如下步骤：将ABS树脂、碳纤维或改性碳纤维、六方氮化硼、氮化铝、硫化锌、双马来酰亚胺、硅烷偶联剂、抗氧剂、润滑剂放入混合机中混合均匀，然后将混合均匀的物料送入双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒后即得所述的具有高散热性能的复合材料。有益效果：本专利技术提供了一种包含碳纤维或改性碳纤维的全新组成的具有散热作用的复合材料，专利技术人经大量不断调整原料组成及配比，以及经过不断的测试，发现按本专利技术所述的原料配比制备得到的复合材料散热性能十分优异。此外，专利技术人进一步通过实验研究发现，用按本专利技术所述方法改性得到改性碳纤维替换所述的碳纤维制备得到的复合材料的散热性能得到了进一步大幅提升。经实施例实验证明，采用碳纤维制备得到的LED用散热复合材料的热传导系数大于6.5W/(m*K)，散热系数为2000W/℃；而采用改性碳纤维制备得到的LED用散热复合材料的热传导系数大于10W/(m*K)，散热系数为3000W/℃。具体实施方式以下结合具体实施例来进一步解释本专利技术，但实施例对本专利技术不做任何形式的限定。实施例1具有高散热性能的复合材料的制备原料重量比组成：ABS树脂120份；碳纤维50份；六方氮化硼60份；氮化铝40份；硫化锌15份；双马来酰亚胺4份；硅烷偶联剂2份；抗氧剂1682份；润滑剂(硬脂酸钙)2份。制备方法：将ABS树脂、碳纤维、六方氮化硼、氮化铝、硫化锌、双马来酰亚胺、硅烷偶联剂、抗氧剂168、润滑剂(硬脂酸钙)放入混合机中混合均匀，然后将混合均匀的物料送入双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒后即得所述的具有高散热性能的复合材料。按GB/T10297-1998方法测得该实施例制备得到的散热复合材料的热传导系数为6.8W/(m*K)，散热系数为2110W/℃。上述测试数据显示，本专利技术所述的LED用散热复合材料具有优异的散热性能。实施例2具有高散热性能的复合材料的制备原料重量比组成：ABS树脂120份；改性碳纤维50份；六方氮化硼60份；氮化铝40份；硫化锌15份；双马来酰亚胺4份；硅烷偶联剂2份；抗氧剂1682份；润滑剂(硬脂酸钙)2份。所述的改性碳纤维通过包含如下步骤的方法制备得到：(1)取60g碳纤维置于1.5L混合酸溶液(浓硫酸和浓硝酸按体积3:1)中浸泡2h；(2)取经步骤(1)处理过的碳纤维与15g辛基酚聚氧乙烯醚以及8g聚苯乙烯混合后，于2Mpa，60℃条件下搅拌20min，即得改性碳纤维。制备方法：将ABS树脂、改性碳纤维、六方氮化硼、氮化铝、硫化锌、双马来酰亚胺、硅烷偶联剂、抗氧剂168、润滑剂(硬脂酸钙)放入混合机中混合均匀，然后将混合均匀的物料送入双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒后即得所述的具有高散热性能的复合材料。按GB/T10297-1998方法测得本实施例制备得到的复合材料的热传导系数为11.2W/(m*K)，散热系数为3210W/℃。该实施例制备得到的复合材料的散热性能效果非常显著。该实施例和实施例1相比，其热传导系数提高了4.4W/(m*K)，散热系数为1100W/℃，散热性能取得了大幅提升。而本实施例是采用本专利技术所述方法制备得到的改性碳纤维代替实施例1中的碳纤维，其配方和制备方法均与实施例1相同。这说明采用本专利技术所述方法制备得到的改性碳纤维代替碳纤维可进一步大幅提升复合材料的导热性能。实施例3具有高散热性能的复合材料的制备原料重量比组成：ABS树脂150份；碳纤维60份；六方氮化硼50份；氮化铝30份；硫化锌10份；双马来酰亚胺3份；硅烷偶联剂1份；抗氧剂1681份；润滑剂(硬脂酸钙)1份。制备方法：将ABS树脂、碳纤维、六方氮化硼、氮化铝、硫化锌、双马来酰亚胺、硅烷偶联剂、抗氧剂168、润滑剂(硬脂酸钙)放入混合机中混合均匀，然后将混合均匀的物料送入双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒后即得所述的具有高散热性能的复合材料。按GB/T10297-1998方法测得该实施例制备得到的散热复合材料的热传导系数为6.5W/(m*K)，散热系数为2030W/℃。上述测试数据显示，本专利技术所述的LED用散热复合材料具有优异的散热性能。实施例4具有高散热性能的复合材料的制备原料重量比组成：ABS树脂150份；改性碳纤维60份；六方氮化硼50份；氮化铝30份；硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高散热性能的复合材料，其特征在于，包含如下重量份的原料成分：ABS树脂100～150份；碳纤维或改性碳纤维40～60份；六方氮化硼50～70份；氮化铝30～50份；硫化锌10～20份；双马来酰亚胺3～5份；硅烷偶联剂1～3份；抗氧剂1～3份；润滑剂1～3份。

【技术特征摘要】
1.一种具有高散热性能的复合材料，其特征在于，包含如下重量份的原料成分：ABS树脂100～150份；碳纤维或改性碳纤维40～60份；六方氮化硼50～70份；氮化铝30～50份；硫化锌10～20份；双马来酰亚胺3～5份；硅烷偶联剂1～3份；抗氧剂1～3份；润滑剂1～3份。2.根据权利要求1所述的具有高散热性能的复合材料，其特征在于，包含如下重量份的原料成分：ABS树脂120～150份；碳纤维或改性碳纤维50～60份；六方氮化硼60～70份；氮化铝40～50份；硫化锌15～20份；双马来酰亚胺4～5份；硅烷偶联剂2～3份；抗氧剂2～3份；润滑剂2～3份。3.根据权利要求1所述的具有高散热性能的复合材料，其特征在于，包含如下重量份的原料成分：ABS树脂120份；碳纤维或改性碳纤维50份；六方氮化硼6份；氮化铝40份；硫化锌15份；双马来酰亚胺4份；硅烷偶联剂2份；抗氧剂2份；润滑剂2份。4.根据权利要求1所述的具有高散热性能的复合材料，其特征在于，所述的改性碳纤维通过包含如下步骤的方法制备得到：(1)取50～70g碳纤维置于1～2L混合酸溶液中浸泡1～3h；(2)取经步骤(1)处理过的碳纤维与10～20g辛基酚聚氧乙烯醚以及5～10g聚苯乙烯混合后，于1～3Mpa，50～70℃条件下搅拌10～30min，即得改性碳纤维。5.根据权利要求4所述的具有高散热性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一川，
申请(专利权)人：王一川，
类型：发明
国别省市：天津,12