本发明属于封装材料的技术领域，具体涉及一种led封装专用陶瓷粉体材料的制备方法。
背景技术：
led作为一种新型的照明光源以其节能、环保、发光效率高、寿命长等突出优点正越来越广泛地应用于各种场合，现在已经可以作为路灯、广告灯等大型、小型灯具使用。
led发光二极管由于节约能源成为研究和应用的热点。led发光二极管中的重要部件为芯片，led封装是指发光芯片的封装，相比集成电路封装有较大不同。一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连；而led封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作和输出可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于led。简言之，led封装的作用是将外引线连接到led晶片的电极上，不但可以保护led晶片，而且起到提高发光效率的作用。所以，led的封装材料需满足以下几点要求：为了能够有效的减少界面折射带来的光损失，要求封装材料的折光指数尽可能高；由于led芯片发出的光要透过封装材料传送到外部空间，因此理想封装材料的透光率应该尽可能接近100%；led在使用过程中，光、热等往往会引起封装材料的老化，从而严重影响到led的使用寿命，因此封装材料要有良好的耐热和光老化行为；作为一种封装材料，必需具有一定的硬度和强度等力学性能。目前，人们采用高透光率陶瓷粉体作为led封装材料，具有导热系数高，散热效果好等优势，有效延长了led器件的使用寿命，但是传统led封装所用陶瓷粉体在制备过程中分散性较差，团聚严重，粒径分布范围较宽，导致材料透光性能不佳。因此，研究开发一种分散性好，粒径分布范围较窄的陶瓷粉体材料具有重要的现实意义。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：针对传统led封装所用陶瓷粉体团聚严重，导致材料透光率低，折射率低，不利于将led芯片发出的光传送到外部空间的问题，提供了一种led封装专用陶瓷粉体材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案：
（1）称取400～500g新鲜柚子皮，切碎后自然发霉，待自然发霉结束，收集托盘中发霉柚子皮，冲洗后烘干，得干燥碎块，并将所得干燥碎块炭化，得多孔炭化料；
（2）将所得多孔炭化料浸没于盛有质量浓度为2g/l多巴胺溶液的烧杯中，浸泡30～45min后，将多孔炭化料取出，并用去离子水洗涤3～5次，得改性多孔炭化湿料；
（3）依次称取200～250g六水合硝酸钇，350～400g九水合硝酸铝，倒入盛有1800～2000ml去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合直至完全溶解，得混合溶液；
（4）依次取1200～1500ml所得混合溶液，100～120g改性多孔炭化湿料，倒入三口烧瓶中，恒温搅拌反应30～45min，再于恒温搅拌状态下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加800～1000ml质量分数为10～15%氨水，控制在3～5h内滴完，待氨水滴加完毕，继续恒温搅拌反应60～90min，再将三口烧瓶中物料过滤，洗涤，干燥至恒重后煅烧，得煅烧料；
（5）按重量份数计，在混料机中依次加入60～80份所得煅烧料，70～90份无水乙醇，1～3份正硅酸乙酯，4～6份纳米二氧化锆，恒温搅拌混合60～90min，再将混料机中物料转入陈化釜，恒温陈化8～12h后，将陈化釜中物料转入球磨机，并向球磨机中加入陈化釜中物料质量3～5%的聚乙烯醇缩丁醛，球磨混合10～12h，再经喷雾造粒，即得led封装专用陶瓷粉体材料。
步骤（1）所述的自然发霉条件为：于温室中，温度为26～30℃，空气相对湿度为75～80%，发霉时间为10～15天。
步骤（1）所述的炭化条件为：于炭化炉中，以10～20ml/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以10～15℃/min速率程序升温至650～680℃，保温炭化3～5h，随炉冷却至室温。
步骤（2）所述的浸泡过程中，还能以6～8ml/min速率向多巴胺溶液中通入空气与氨气的混合气体；所述混合气体是空气与氨气按体积比为100：5～100：9混合而成。
步骤（4）所述的煅烧条件为：于马弗炉中，以10～15℃/min速率程序升温至680～700℃，保温煅烧2～4h，随炉冷却至室温。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明首先将柚子皮自然发霉处理，利用霉菌降解柚子皮表面植物蜡，并利用霉菌侵蚀柚子皮内部，进一步丰富柚子皮纤维的孔隙结构，再经炭化形成具有优异吸附性能的多孔炭化料，随后通过多巴胺溶液浸泡改性，在浸泡过程中，通入空气与氨气的混合气体，使多巴胺溶液中溶解氧增多，多巴胺在弱碱性环境中，水中溶解氧作用下，快速在多孔炭化料孔隙结构中吸附聚合交联，形成三维网络结构，进一步提高多孔炭化料的比表面积，使多孔炭化料的吸附性能有效提升；
（2）本发明利用多巴胺改性后的多孔炭化料首先将溶液中金属离子络合，使金属离子聚集在多孔炭化料内部及周围区域，再以氨水为沉淀剂，使金属离子沉淀结晶，溶液中一旦有金属氢氧化物晶体形成，立刻被多孔炭化料吸附，避免晶体进一步长大及团聚，且在沉淀过程中，金属氢氧化物已经达到充分混合，再经煅烧，即可将多孔炭化料内核去除，得到纯净且分散性能良好的氧化钇和氧化铝混合料，有效避免陶瓷粉体的团聚，应用于产品中，可提高产品透光率和折射率，有利于led芯片将发出的光传送到外部。
具体实施方式
称取400～500g新鲜柚子皮，经人工切割成粒径为1～3cm碎块，并将所得碎块盛放于托盘中，再将托盘移入温室中，于温度为26～30℃，空气相对湿度为75～80%条件下，恒温恒湿静置自然发霉10～15天；待自然发霉结束，收集托盘中发霉柚子皮碎块，并用清水将发霉柚子皮碎块反复冲洗3～5次，再将冲洗后的碎块转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得干燥碎块，并将所得干燥碎块置于炭化炉，以10～20ml/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以10～15℃/min速率程序升温至650～680℃，保温炭化3～5h，随炉冷却至室温，出料，得多孔炭化料；将所得多孔炭化料浸没于盛有质量浓度为2g/l多巴胺溶液的烧杯中，并以6～8ml/min速率向多巴胺溶液中通入空气与氨气的混合气体，浸泡30～45min后，将多孔炭化料取出，并用去离子水洗涤3～5次，得改性多孔炭化湿料；所述混合气体是空气与氨气按体积比为100：5～100：9混合而成；依次称取200～250g六水合硝酸钇，350～400g九水合硝酸铝，倒入盛有1800～2000ml去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合直至完全溶解，得混合溶液；依次取1200～1500ml所得混合溶液，100～120g改性多孔炭化湿料，倒入三口烧瓶中，再将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为40～45℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应30～45min，再于恒温搅拌状态下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加800～1000ml质量分数为10～15%氨水，控制在3～5h内滴完；待氨水滴加完毕，继续恒温搅拌反应60～90min，再将三口烧瓶中物料过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤所得滤饼直至洗涤液呈中性，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤饼；将所得干燥滤饼转入马弗炉，以10～15℃/min速率程序升温至680～700℃，保温煅烧2～4h，随炉冷却至室温，出料，得煅烧料；按重量份数计，在混料机中依次加入60～80份所得煅烧料，70～90份无水乙醇，1～3份正硅酸乙酯，4～6份纳米二氧化锆，于温度为60～65℃，转速为600～800r/min条件下，恒温搅拌混合60～90min，再将混料机中物料转入陈化釜，于温度为45～50℃条件下恒温陈化8～12h后，将陈化釜中物料转入球磨机，并加入陈化釜中物料质量3～5%的聚乙烯醇缩丁醛，球磨混合10～12h；待球磨混合结束，将球磨机中物料通过螺杆泵输送至喷雾干燥器，喷雾造粒，并经布袋除尘器收集喷雾干燥所得粉体，出料，即得led封装专用陶瓷粉体材料。
实例1
称取400g新鲜柚子皮，经人工切割成粒径为1cm碎块，并将所得碎块盛放于托盘中，再将托盘移入温室中，于温度为26℃，空气相对湿度为75%条件下，恒温恒湿静置自然发霉10天；待自然发霉结束，收集托盘中发霉柚子皮碎块，并用清水将发霉柚子皮碎块反复冲洗3次，再将冲洗后的碎块转入烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，得干燥碎块，并将所得干燥碎块置于炭化炉，以10ml/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以10℃/min速率程序升温至650℃，保温炭化3h，随炉冷却至室温，出料，得多孔炭化料；将所得多孔炭化料浸没于盛有质量浓度为2g/l多巴胺溶液的烧杯中，浸泡30min后，将多孔炭化料取出，并用去离子水洗涤3次，得改性多孔炭化湿料；依次称取200g六水合硝酸钇，350g九水合硝酸铝，倒入盛有1800ml去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合直至完全溶解，得混合溶液；依次取1200ml所得混合溶液，100g改性多孔炭化湿料，倒入三口烧瓶中，再将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为40℃，转速为300r/min条件下，恒温搅拌反应30min，再于恒温搅拌状态下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加800ml质量分数为10%氨水，控制在3h内滴完；待氨水滴加完毕，继续恒温搅拌反应60min，再将三口烧瓶中物料过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤所得滤饼直至洗涤液呈中性，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，得干燥滤饼；将所得干燥滤饼转入马弗炉，以10℃/min速率程序升温至680℃，保温煅烧2h，随炉冷却至室温，出料，得煅烧料；按重量份数计，在混料机中依次加入60份所得煅烧料，70份无水乙醇，1份正硅酸乙酯，4份纳米二氧化锆，于温度为60℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌混合60min，再将混料机中物料转入陈化釜，于温度为45℃条件下恒温陈化8h后，将陈化釜中物料转入球磨机，并加入陈化釜中物料质量3%的聚乙烯醇缩丁醛，球磨混合10h；待球磨混合结束，将球磨机中物料通过螺杆泵输送至喷雾干燥器，喷雾造粒，并经布袋除尘器收集喷雾干燥所得粉体，出料，即得led封装专用陶瓷粉体材料。
将本发明所得led封装专用陶瓷粉体材料于压力为45mpa条件下干压成厚度为0.5mm薄片，并将薄片置于真空烧结炉中，以5℃/min速率程序升温至730℃，保温7h后，继续以12℃/min速率程序升温至1600℃，保温真空烧结7h，再于1200℃空气中退火6h，经抛光处理后，即可得led封装材料，待led芯片固晶、焊接完成后，在led芯片表面涂布一层厚度为1.2μm透光率为90%的光学胶，接着覆盖所得led封装材料，并于70℃硬化即可，经检测，使用本发明所得的led封装专用陶瓷粉体材料制备的封装材料，散热效果佳，热导率为12.8w/(m·k)，透光率为98.8%，邵氏硬度为34ha。
实例2
称取500g新鲜柚子皮，经人工切割成粒径为3cm碎块，并将所得碎块盛放于托盘中，再将托盘移入温室中，于温度为30℃，空气相对湿度为80%条件下，恒温恒湿静置自然发霉15天；待自然发霉结束，收集托盘中发霉柚子皮碎块，并用清水将发霉柚子皮碎块反复冲洗5次，再将冲洗后的碎块转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥碎块，并将所得干燥碎块置于炭化炉，以20ml/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以15℃/min速率程序升温至680℃，保温炭化5h，随炉冷却至室温，出料，得多孔炭化料；将所得多孔炭化料浸没于盛有质量浓度为2g/l多巴胺溶液的烧杯中，并以8ml/min速率向多巴胺溶液中通入空气与氨气的混合气体，浸泡45min后，将多孔炭化料取出，并用去离子水洗涤5次，得改性多孔炭化湿料；所述混合气体是空气与氨气按体积比为100：9混合而成；依次称取250g六水合硝酸钇，400g九水合硝酸铝，倒入盛有2000ml去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合直至完全溶解，得混合溶液；依次取1500ml所得混合溶液，120g改性多孔炭化湿料，倒入三口烧瓶中，再将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为45℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应45min，再于恒温搅拌状态下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加1000ml质量分数为15%氨水，控制在5h内滴完；待氨水滴加完毕，继续恒温搅拌反应90min，再将三口烧瓶中物料过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤所得滤饼直至洗涤液呈中性，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤饼；将所得干燥滤饼转入马弗炉，以15℃/min速率程序升温至700℃，保温煅烧4h，随炉冷却至室温，出料，得煅烧料；按重量份数计，在混料机中依次加入80份所得煅烧料，90份无水乙醇，3份正硅酸乙酯，6份纳米二氧化锆，于温度为65℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合90min，再将混料机中物料转入陈化釜，于温度为50℃条件下恒温陈化12h后，将陈化釜中物料转入球磨机，并加入陈化釜中物料质量5%的聚乙烯醇缩丁醛，球磨混合12h；待球磨混合结束，将球磨机中物料通过螺杆泵输送至喷雾干燥器，喷雾造粒，并经布袋除尘器收集喷雾干燥所得粉体，出料，即得led封装专用陶瓷粉体材料。
将本发明所得led封装专用陶瓷粉体材料于压力为60mpa条件下干压成厚度为0.7mm薄片，并将薄片置于真空烧结炉中，以7℃/min速率程序升温至780℃，保温11h后，继续以16℃/min速率程序升温至1750℃，保温真空烧结9h，再于1350℃空气中退火8h，经抛光处理后，即可得led封装材料，待led芯片固晶、焊接完成后，在led芯片表面涂布一层厚度为1.8μm透光率为95%的光学胶，接着覆盖所得led封装材料，并于80℃硬化即可，经检测，使用本发明所得的led封装专用陶瓷粉体材料制备的封装材料，散热效果佳，热导率为13.6w/(m·k)，透光率为99.6%，邵氏硬度为38ha。
实例3
称取450g新鲜柚子皮，经人工切割成粒径为2cm碎块，并将所得碎块盛放于托盘中，再将托盘移入温室中，于温度为28℃，空气相对湿度为78%条件下，恒温恒湿静置自然发霉12天；待自然发霉结束，收集托盘中发霉柚子皮碎块，并用清水将发霉柚子皮碎块反复冲洗4次，再将冲洗后的碎块转入烘箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，得干燥碎块，并将所得干燥碎块置于炭化炉，以15ml/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以12℃/min速率程序升温至665℃，保温炭化4h，随炉冷却至室温，出料，得多孔炭化料；将所得多孔炭化料浸没于盛有质量浓度为2g/l多巴胺溶液的烧杯中，浸泡38min后，将多孔炭化料取出，并用去离子水洗涤4次，得改性多孔炭化湿料；依次称取225g六水合硝酸钇，375g九水合硝酸铝，倒入盛有1900ml去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合直至完全溶解，得混合溶液；依次取1350ml所得混合溶液，110g改性多孔炭化湿料，倒入三口烧瓶中，再将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为42℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌反应37min，再于恒温搅拌状态下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加900ml质量分数为12%氨水，控制在4h内滴完；待氨水滴加完毕，继续恒温搅拌反应75min，再将三口烧瓶中物料过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤所得滤饼直至洗涤液呈中性，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，得干燥滤饼；将所得干燥滤饼转入马弗炉，以12℃/min速率程序升温至690℃，保温煅烧3h，随炉冷却至室温，出料，得煅烧料；按重量份数计，在混料机中依次加入70份所得煅烧料，80份无水乙醇，2份正硅酸乙酯，5份纳米二氧化锆，于温度为62℃，转速为700r/min条件下，恒温搅拌混合75min，再将混料机中物料转入陈化釜，于温度为52℃条件下恒温陈化10h后，将陈化釜中物料转入球磨机，并加入陈化釜中物料质量4%的聚乙烯醇缩丁醛，球磨混合11h；待球磨混合结束，将球磨机中物料通过螺杆泵输送至喷雾干燥器，喷雾造粒，并经布袋除尘器收集喷雾干燥所得粉体，出料，即得led封装专用陶瓷粉体材料。
将本发明所得led封装专用陶瓷粉体材料于压力为52mpa条件下干压成厚度为0.6mm薄片，并将薄片置于真空烧结炉中，以6℃/min速率程序升温至755℃，保温9h后，继续以14℃/min速率程序升温至1675℃，保温真空烧结8h，再于1275℃空气中退火7h，经抛光处理后，即可得led封装材料，待led芯片固晶、焊接完成后，在led芯片表面涂布一层厚度为1.5μm透光率为93%的光学胶，接着覆盖所得led封装材料，并于75℃硬化即可，经检测，使用本发明所得的led封装专用陶瓷粉体材料制备的封装材料，散热效果佳，热导率为13.2w/(m·k)，透光率为99.2%，邵氏硬度为36ha。