专利名称：一种碳纳米管填充型大功率led用高导热导电固晶胶粘剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及混合物型导电粘结剂，尤其是涉及一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂；适用于大功率LED固晶封装应用场合，主要起到力学固定、电气连接及导热效用。本发明还涉及上述胶粘剂的制备方法。
背景技术：
LED作为一种特殊的光电子半导体器件，由于具有抗震耐冲击、光响应速度快、省电和寿命长等特点，广泛应用于各种室内、户外显示屏，汽车，背光源等方面；随功率型LED 的发展，具备节能环保特征的LED照明成为世界各国的重点发展产业之一。然而当前大功率LED制造产业的共性问题是散热管理，开发高导热性能的LED固晶封装材料成为解决LED 制造产业瓶颈问题的关键技术之一。环氧树脂具有优良的粘接性、耐热性、耐化学腐蚀性和机械强度，且价格相对便宜，在热固性树脂领域中处于主导地位。然而，环氧树脂作为聚合物基体使用其缺点主要是热导率低和韧性差。LED产业中目前最常用的导热导电固晶胶也是环氧树脂基体的，同样存在热导率低及韧性差的特征。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂，为解决大功率LED的散热问题而研发一种高导热性能、高力学性能的固晶胶粘剂。另外，本发明还涉及上述胶粘剂的制备方法。本发明的目的通过以下的技术措施来实现一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂，它包括如下质量百分比的组分
环氧树脂15 --25%稀释剂0. 5 1. 5%碳纳米管0. 5 1%固化剂1. 2 2%酰胺类固化促进剂0. 4 0. 7%偶联剂1 2%导电填料75 --80%将以上成分混合均勻，真空脱泡。所述的环氧树脂为双酚F型、双酚A型、脂环族环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚类环氧树脂中的一种或共混物。所述的双酚F型环氧树脂为双酚F170或双酚F862等。所述的碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管。所述的稀释剂为乙二醇丁醚、二乙二醇己醚等。所述的偶联剂为硅烷类偶联剂KH550、KH560或KH570。
所述的固化剂为咪唑类固化剂、双氰胺或酸酐类固化剂。所述的导电填料为银粉及银合金粉的共混物。所述的银粉为片状银粉，粒径为2 5μπι。本发明的另一个目的，通过以下的技术措施实现，上述胶粘剂的制备方法包括 (1)将多壁碳纳米管置于酸溶液中，在50°C下于超声波中振荡10-1 ，接着用2倍酸溶液体积的去离子水进行稀释，利用离心机过滤出多壁碳纳米管，并用去离子水洗至中性，然后在 80°C下真空干燥20-2 ，得到的表面处理后的碳纳米管产物；
(2)将上述处理后的碳纳米管加入到树脂基体中，利用离心消泡机进行充分搅拌均勻。 添加其他成分，充分搅拌均勻并真空脱泡。本发明所述的制备方法，所述碳纳米管在偶联剂KH560试剂中浸泡20-M小时后， 再加入到树脂基体中。所述多壁碳纳米管和混合酸的重量体积比为1:1。本发明首先对碳纳米管进行表面功能化处理，然后将处理后的碳纳米管加入到含有一定稀释剂的环氧树脂基体中，利用离心机进行充分搅拌，进而添加固化剂、促进剂、偶联剂及银粉等组分，进行充分搅拌，确保碳纳米管在聚合物中的均勻分散，充分发挥其优异性能，制备出高导热高韧性的导电胶。其在150°c下固化lh，体积电阻率彡10_4Ω. cm，剪切拉伸强度大于12. OMpa的导电胶，导热系数大于20W/M°C，适用于对导热导电有较高要求的 LED封装场合。具体实例方式
为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。实施例1
将IOOmg的多壁碳纳米管置于IOOml的70%浓硫酸和70%浓硝酸形成的混合酸中(V 浓硫酸V浓硝酸=3:1)，在501下于100W超声波中振荡12h，接着用200ml去离子水进行稀释，利用离心机过滤出多壁碳纳米管，并用去离子水洗至中性，然后在80°C下真空干燥 Mh，得到的表面处理后的碳纳米管产物。按以下重量的组分
双酚 F17016g
乙二醇丁醚0. 7 g
多壁碳纳米管0. 5 g
双氰胺1. 2 g
酰胺类固化促进剂0.6 g
偶联剂KH5601 g
片状银粉80 g
将乙二醇丁醚和双酚F170混合，上述处理后的多壁碳纳米管加入到混合后的双酚 F170树脂基体中，利用离心消泡机进行充分搅拌均勻。继续依次添加其他各个组分双氰胺、 酰胺类固化促进剂、偶联剂KH560、粒径为2 5 μ m的片状银粉，充分搅拌均勻并真空脱泡， 然后在150°C下固化lh，测得体积电阻率为4. 9 X 10_4 Ω . cm,剪切拉伸强度为12. 5Mpa,导热系数为23W/M°C。
实施例2
将200mg的多壁碳纳米管置于200ml的70%浓硝酸中，在50°C下于100W超声波中振荡10h，接着用400ml去离子水进行稀释，利用离心机过滤出多壁碳纳米管，并用去离子水洗至中性，然后在80°C下真空干燥20h，得到的表面处理后的碳纳米管产物。按以下重量的
组分
MM F86220g
乙二醇丁醚1. 2 g
多壁碳纳米管1. 0 g
双氰胺1. 2 g
酰胺类固化促进剂0.6 g
偶联剂KH5601 g
片状银粉75 g
将乙二醇丁醚和双酚F862混合，上述处理后的多壁碳纳米管加入到混合后双酚F862 树脂基体中，利用离心消泡机进行充分搅拌均勻。继续依次添加其他各个组分双氰胺、酰胺类固化促进剂、偶联剂KH560、粒径为2 5 μ m的片状银粉，充分搅拌均勻并真空脱泡，然后在150°C下固化lh，测得体积电阻率为5. 9X 10_4Ω . cm，剪切拉伸强度为13. 5Mpa,导热系数为 21W/M°C。
实施例3:
将IOOmg的多壁碳纳米管置于IOOml的70%浓硫酸中，在100W超声波作用下于90°C处理15h，接着用200ml去离子水进行稀释，利用离心机过滤出多壁碳纳米管，并用去离子水洗至中性，然后在80°C下真空干燥25h，得到的表面处理后的碳纳米管产物。按以下重量的组分
脂环族环氧树脂TDE--85 18g二乙二醇己醚0.7 g多壁碳纳米管0.5 g双氰胺1.2g酰胺类固化促进剂0. 6g偶联剂KH560Ig片状银粉78g
将二乙二醇己醚和TDE-85混合，上述处理过的多壁碳纳米管加入到混合后TDE-85树脂基体中，利用离心消泡机进行充分搅拌均勻。继续依次添加其他各个组分双氰胺、酰胺类固化促进剂、偶联剂KH560、粒径为2 5 μ m的片状银粉，充分搅拌均勻并真空脱泡，然后在 150°C下固化lh，测得体积电阻率为5. 4Χ10_4Ω. cm，剪切拉伸强度为12. 5Mpa，导热系数为 20ff/M°C。实施例4
将150mg的多壁碳纳米管置于150ml的70%浓硝酸中，在100W超声波作用下于90°C 处理15h，接着用300ml去离子水进行稀释，利用离心机过滤出多壁碳纳米管，并用去离子水洗至中性，然后在80°C下真空干燥Mh。为了让碳纳米管更好分散，将干燥的碳纳米管在偶联剂KH560试剂中浸泡20-M小时后(该浸泡用的偶联剂KH560不是指组分中的偶联剂 KH560)取出，得到的表面处理后的碳纳米管产物。按以下重量的组分双酚F862
二乙二醇己醚多壁碳纳米管双氰胺
酰胺类固化促进剂偶联剂KH560 片状银粉
19g 0. 5g 1.2g 1.2g 0. 6g 0. 5g 77g
将二乙二醇己醚和双酚F862混合，上述处理过的多壁碳纳米管加入到混合后双酚 F862树脂基体中，利用离心消泡机进行充分搅拌均勻。继续依次添加其他各个组分双氰胺、 酰胺类固化促进剂、偶联剂KH560、粒径为2 5 μ m的片状银粉，充分搅拌均勻并真空脱泡， 然后在150°C下固化lh，测得体积电阻率为3. 4X ΙΟ"4 Ω . cm,剪切拉伸强度为15. 5Mpa,导热系数为。 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，如环氧树脂还可为双酚F型、双酚A型、脂肪族缩水甘油醚类环氧树脂中的一种或共混物；碳纳米管还可为单壁壁碳纳米管；偶联剂还可为硅烷类偶联剂KH550、KH570、或钛酸酯类偶联剂；固化剂还可为咪唑类固化剂、或酸酐类固化剂；导电填料还可为银合金粉的共混物。其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂，特征在于它包括如下质量百分比的组分环氧树脂15 --25%稀释剂0. 5 1. 5%碳纳米管0. 5 1%固化剂1. 2 2%酰胺类固化促进剂0. 4 --0. 7%偶联剂1 2%导电填料75 80%将以上混合均勻，真空脱泡，即得。
2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂， 其特征在于所述的环氧树脂为双酚F型、双酚A型、脂环族环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚类环氧树脂中的一种或其共混物。
3.根据权利要求2所述的一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂， 其特征在于所述的双酚F型环氧树脂为双酚F170或双酚F862树脂。
4.根据权利要求1所述的一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂， 其特征在于所述的偶联剂为硅烷类偶联剂KH550、KH560或KH570。
5.根据权利要求1所述的一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂， 其特征在于所述的固化剂为咪唑类固化剂、双氰胺或酸酐类固化剂。
6.根据权利要求1所述的一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂， 其特征在于所述的导电填料为银粉，所述的银粉为片状银粉，粒径为2 5μπι。
7.根据权利要求7所述的一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂， 其特征在于所述的碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管。
8.权利要求1所述一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂的制备方法，其特征在于(1)将多壁碳纳米管置于酸溶液中，在50°C下于超声波中振荡10-1 ，接着用2倍酸溶液体积的去离子水进行稀释，利用离心机过滤出多壁碳纳米管，并用去离子水洗至中性，然后在80°C下真空干燥20-2 ，得到的表面处理后的碳纳米管产物；(2)将上述处理后的碳纳米管加入到树脂基体中，利用离心消泡机进行充分搅拌均勻， 添加其他成分，充分搅拌均勻并真空脱泡。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述碳纳米管在偶联剂KH560试剂中浸泡20-M小时后，再加入到树脂基体中。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述多壁碳纳米管和混合酸的重量体积比为1:1。
全文摘要
本发明涉及一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂，属于LED封装材料技术领域；按各原料所占质量百分比为环氧树脂15～25%、碳纳米管0.5～1.5份、偶联剂1～2%、固化剂1.2～2%、固化促进剂0.4～0.7%，导电填料75～80%；混合搅拌均匀，真空去泡，得到该产品。本发明采用低黏度的环氧树脂，改善树脂体系粘度，促进导电填料的分散，并通过添加碳纳米管提高导电胶的导电率和导热率。所制备的导电胶固化后具有较好的导电性能、导热性能及剪切强度。
文档编号C09J11/04GK102504741SQ201110329520
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者丁磊, 万超, 何丽娇, 曹诺, 李勋平, 杜彬, 王宏芹, 王玲, 王鹏程, 符永高, 胡嘉琦, 赵新, 邓梅玲 申请人:中国电器科学研究院有限公司