适用于照明发光二极管的含有膨胀石墨的高导热性无机物-聚合物复合组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及适用于照明发光二极管的含有膨胀石墨的高导热性无机物-聚合物 复合组合物及其制备方法，具体地涉及将膨胀石墨和无机物粉碎成纳米大小之后，进行改 性，使功能基团导入表面之后，分散并混合于导热性合成树脂从而制备的适用于照明发光 二极管的含有膨胀石墨的高导热性无机物-聚合物复合组合物及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，电子设备为了实现轻量化、小型化、轻薄化（Slim)、高速化而逐渐高度集 成化，由此，单位体积的发热量增加的同时，由于热负荷而出现了诸多问题。
[0003] 现有的多用于照明用发光二极管接口的铝材料，因重量较大，具有难以适应如发 光二极管照明灯具等指向轻量化的产品的问题。为了替代存在上述问题的铝散热体，已有 重量相对较轻的塑料散热体被开发并有部分已投入使用，但现有的塑料散热体由于是通过 向塑料填入价格高昂的特殊导热性填料来制备的导电性塑料，相比于铝散热体，具有成本 增加10~20的缺点。
[0004] 发光二极管是由P型和η型半导体的接合来构成的，且当施加电压时，通过电子和 空穴的结合，来将相当于半导体的带隙（band gap)的能量以光的形态释放的一种光电子元 件。发光二极管用于包括信息、通信设备的电子装置的显示、图像用光源，随着20世纪90 年代以后青色发光二极管的开发，实现了全彩显示（display)。发光二极管广泛应用于一 般照明灯、建筑物装饰灯、氛围灯、车灯、交通信号灯、室内及室外电子显示屏、引导灯、警示 灯、各种保安装备用光源、杀菌或消毒用光源等。
[0005] 这种发光二极管作为半导体元件，在运行过程中容易产生大量的热量，在过热的 情况下，会出现亮度低下、使用寿命缩短等诸多副作用。
[0006] 为了实现发光二极管的有效散热，使用包含具有各种结构的散热片的散热器。这 种散热器大部分由铝等金属材质制备，安装于发光二极管灯的后面。但是，金属材质的比重 较大，在实现产品轻量化方面存在局限性，而且由于成本高，具有制造成本增加的问题。并 且，金属材质的加工性相对较差，为了加工成特定形状，需要投入大量时间和费用。
[0007] 针对这些问题，近年来呈现出开发更多的可替代现有的使用材料的轻量化、高散 热材料的趋势。
[0008] 韩国授权专利第10-1228858号涉及具有石墨纸散热结构的直管型发光二极管照 明灯，公开了如下具有石墨纸散热结构的直管型发光二极管照明灯，即，通过以石墨纸替代 现有的金属材质的散热器来形成散热结构，既确保了散热能力，又大幅减轻了重量和降低 了制造成本，纸质材质还可以使加工性极大化，并通过以聚碳酸酯材质替代现有的金属材 质的外壳，减轻产品的重量和减少成本，在聚碳酸酯外壳的内部形成导向，使得安装有发光 二极管针脚的印刷电路板能够以滑动方式进行拆装，使组装工序简单化，进而能够简化制 造工序，还能够节省维护费用。
[0009] 韩国授权专利第10-1120637号公开了通过向塑料树脂按恒定厚度镀上金属，使 导热性提高，进而能够构成轻量的照明用（例如：发光二极管照明用）散热体的利用电镀金 属的照明用塑料散热体及其制备方法。
[0010] 韩国授权专利第10-1071903号公开了如下发光二极管荧光灯用轻量化折弯散热 体的制备方法，即，成型一对上部外壳，以具有上端支撑部和下端支撑部，利用折叠成型装 置或旋转式折弯机，来制备折弯散热体后，进行紧固使得上述外壳和折弯散热体形成连接 时，形成多个非接触面积空间，由此，大幅提高发光二极管荧光灯的轻量化及结构安全性。
[0011] 现有技术文献
[0012] 专利文献
[0013] 韩国授权专利第10-1228858号
[0014] 韩国授权专利第10-1120637号
[0015] 韩国授权专利第10-1071903号
【发明内容】
[0016] 本发明涉及适用于照明发光二极管的含有膨胀石墨的高导热性无机物-聚合物 复合组合物及其制备方法，具体地涉及将膨胀石墨和无机物粉碎成纳米大小之后，进行改 性，使功能基团导入表面之后，分散并混合于导热性合成树脂从而进行制备的适用于照明 发光二极管的含有膨胀石墨的高导热性无机物-聚合物复合组合物及其制备方法。
[0017] 作为用以实现如上所述的目的的本发明的一实施形态，本发明涉及适用于照明发 光二极管的含有膨胀石墨的高导热性无机物-聚合物复合组合物，其特征在于，通过使粉 碎成纳米大小的膨胀石墨和无机填料分散混合于导热性合成树脂来制备所述适用于照明 发光二极管的含有膨胀石墨的高导热性无机物-聚合物复合组合物。
[0018] 并且，本发明的适用于照明发光二极管的含有膨胀石墨的高导热性无机物-聚合 物复合组合物，其特征在于，所述无机填料中混合有选自金、银、铜、铝、镀银铜、镀银镍、镀 银铝、氧化铝、氧化铁、氧化镁、氮化硼、氮化娃和氮化钛中的至少一种。
[0019] 并且，本发明的特征在于，所述导热性合成树脂为聚苯硫醚（PPS)、聚对苯二甲酸 丁二醇酯（PBT)、聚碳酸酯（PC)、聚酰胺（PA)、聚丙烯（PP)、聚乙烯（PE)、聚氨酯（PU)、液晶 树脂（LCP)、环氧树脂（Epoxy)和娃树脂（Silicone)中的一种。
[0020] 并且，本发明的特征在于，所述膨胀石墨和无机填料占复合组合物整体的1~30 重量百分比。
[0021] 当膨胀石墨和无机填料占复合组合物整体的不足1%时，相比于整体含量，由于膨 胀石墨和无机填料所占比例过小，使得具有导致高导热性的效果低下担忧，而当膨胀石墨 和无机填料的含量超过复合组合物整体的30%时，复合组合物的制备成本增加，从而发生 生产性下降难题。
[0022] 并且，本发明的特征在于，包括：纳米粉碎步骤，对膨胀石墨和无机填料同时或独 立地进行一次以上的粉碎且粉碎成纳米大小；表面改性步骤，对粉碎成纳米大小的膨胀石 墨和无机填料的表面进行改性，从而导入稳定的功能基团；以及分散混合步骤，通过使表面 改性的纳米大小的膨胀石墨和无机填料分散并混合于导热性合成树脂，来制备无机物-聚 合物复合组合物。
[0023] 并且，本发明的特征在于，在所述纳米粉碎步骤中，利用超声波粉碎机来粉碎膨胀 石墨和无机填料。
[0024] 通过利用超声波粉碎机来粉碎膨胀石墨和无机填料，能够使微粒子均质化，进而 能够均匀地分散于溶剂。
[0025] 并且，本发明的特征在于，将膨胀石墨粉碎成纳米大小的所述纳米粉碎步骤，包 括：湿式纳米粉碎步骤，在水分状态下通过超声波粉碎机来粉碎膨胀石墨；水分去除步骤， 从含有水分的粉碎成纳米大小的膨胀石墨中去除水分；以及粉末分散步骤，针对去除水分 的纳米大小的膨胀石墨粉末，通过粉末分散工序，来进行均匀地分散化。
[0026] 将膨胀石墨粉碎为纳米大小时的粒度可以是0. 1~1. 0 μ m的大小。将膨胀石墨 粉碎为纳米大小是为了利用各种溶剂来均匀地使其分散，进而实现分散稳定性。
[0027] 并且，本发明的特征在于，在所述表面改性步骤中导入的功能基团为羧基 (-C00H)、羟基（-OH)和酯基（-C = 0)中的至少一种。
[0028] 由于羧基（-C00H)、羟基（-OH)、酯基（-C = 0)等功能基团能够使膨胀石墨和无机 填料的粒子进一步形成微粒化，且表现出结构稳定性。
[0029] 并且，本发明的特征在于，所述膨胀石墨和无机填料的表面改性是借助硝酸或硫 酸等的混合酸（Acid)来进行加工处理的。
[0030] 为了充分发挥碳素材料的性能，通过表面改性，使复合碳素材料的功能化更加顺 畅，以确保高分散性。
[0031] 本发明具有如下优点：
[0032] 由于采用本发明的含有膨胀石墨的高导热性无机物-聚合物复合组合物，为确保 碳素材料制备及其相关功能性，能够以电气、电子部件相关散热材料进行多种适用。
[0033] 并且，在经济性方面，本发明具有替代进口产品的效果，还可减少制造成本。
[0034] 并且，在环境改善方面，本发明可提高散热效率，使得不仅可以提高照明用发光二 极管的使用寿命，还能够提高如同减少二氧化碳的能源效率。
【附图说明】
[0035] 图1是表示通过使本发明的一实施形态的粉碎为纳米大小的膨胀石墨和无机填 料分散并混合于导热性合成树脂，从而制备适用于照明发光二极管的含有膨胀石墨的高导 热性无机物-聚合物复合组合物的