一种用于led灯散热涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于LED灯的散热涂料及其制备方法。按重量百分比计，该涂料组成包括：30～55％的丙烯酸树脂、10～20％的氨基树脂、5～10％的氮化铝、2‐15％的碳纤维、3～8％的颜料、5～15％的云母、1～2％的防沉剂、10～20％的溶剂、1～2％的分散剂及0.5～2％流平剂。制备时，将原料混合，碾磨后经分散机分散，控制涂料的细度达到15～30μm；过滤去杂，得到散热涂料。本发明的LED灯散热涂料具有高辐射性及高热导性，喷涂于LED器件表面，形成的涂膜能较大幅度降低LED灯铝基板、散热外壳等器件表面的温度，且涂层具有优良的机械性能和保护功能，有良好的防水、耐候等特点。
【专利说明】一种用于LED灯散热涂料及其制备方法 【技术领域】
[〇〇〇1] 本发明涉及一种散热涂料，具体涉及一种用于LED灯散热涂料及其制备方法。 【背景技术】
[0002] LED作为一种新型固态冷光源，具有高效、节能、环保等特点。但是由于目前LED电 光转换效率不高使得大部分的电能转化为热能，而且随着LED功率不断增大，芯片体积不 断减小，使得芯片的热流密度很大，LED结面温度很高。而LED的光衰和寿命直接和其结温 相关，结温越高，光效越低，使用寿命越短。散热是限制LED发展的瓶颈。
[0003] 在现有的LED散热技术中，常通过增加散热器的散热面积或者改善散热器的结构 来达到散热的目的，这样造成大功率LED散热器体积大，质量笨重，增加了生产的成本和使 用的不安全因素。而且出于对散热器使用寿命的考虑，常在其表面涂抹一层防腐涂料，但是 一般的防腐涂料热阻很大，阻碍了热量的传导，增加了散热器的散热负荷。也有人设计出 一种降温涂料，利用涂料的高辐射率来增加散热，降温效果不明显，而且附着力及耐候性很 差。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种附着力、耐候性及热辐射性 能都较好的用于LED灯散热涂料的制备方法。
[0005] 为实现上述目的，通过以下技术方案来实现：
[0006] -种用于LED灯散热涂料，按质量百分比计，该涂料的原料包括如下组分：30? 55%的丙烯酸树脂、10?20%的氨基树脂、5?10%的氮化铝、2 - 15%的碳纤维、3?8% 的颜料、5?15%的云母、1?2%的防沉剂、10?20%的溶剂、1?2%的分散剂及0.5? 2%流平剂；
[0007] 制备时，将原料混合，碾磨后经分散机分散，控制涂料的细度达到15?30 μ m ;过 滤去杂，得到散热涂料；
[0008] 所述的丙烯酸树脂为羟值在2 - 5之间的中羟基丙烯酸树脂，以质量百分比计，固 含量为40 - 50% ;所述的氨基树脂为脲醛树脂，以质量百分比计，固含量为50 - 60% ;
[0009] 所述的颜料为粒径在30 - 50 μ m的石墨；
[0010] 所述的云母为粒径在30 - 40 μ m的白云母粉；
[〇〇11] 所述的防沉剂为气相二氧化硅；
[0012] 以质量百分比计，所述的溶剂为20 - 80%的二丙酮醇和20 - 80%的丁酯的混合 物；
[0013] 所述的分散剂为BYK - ATU类润湿分散剂；
[0014] 所述的流平剂为有机硅类流平剂。
[0015] 优选地，所述的氮化铝为粒径在1 - 5μπι的氮化铝粉末。
[0016] 所述的碳纤维为粒径为7 - 9 μ m，长度为20 - 40 μ m的碳纤维粉末。
[0017] 所述的气相二氧化硅的粒径为3 - 10 μ m。
[0018] 所述的BYK -ATU类润湿分散剂为BYK -110,主要成分为不饱和多元胺酰胺和低分 子量酸性聚酯盐。
[0019] 所述的流平剂为BYK - 310。
[〇〇2〇] 所述用于LED灯散热涂料的制备方法：加入原料组分，氨基树脂最后加入，充分混 合，加入锆珠碾磨，经分散机以1000 - 1500转/分的转速研磨1 - 2小时后，用200 - 400目 筛网过滤去杂质，得到散热涂料。所述锆珠为65锆珠，粒径为0. 4 -1_，加入量为原料总重 1 - 1. 5 倍。
[0021] 应用时，将过滤好的散热涂料，用溶剂调至适当的黏度，充分搅拌1 - 2分钟后倒 入口喷枪；涂料的喷涂黏度用GB/T1723 - 1993法测定，其值为10 - 18s。用喷枪对LED灯 器件表面进行喷涂，使散热涂料均匀覆盖器件表面；所使用的喷枪型号为ANNEST IWATA 呢171-16，喷涂压力为0.3-0.61^。流平后，置于（130 -180)1：的烘烤箱内烘烤（0.5-1) 小时，固化成膜。述喷涂散热涂料的涂层厚度优选为40 - 100 μ m。
[0022] 本发明所述的丙烯酸树脂为羟值在2 -5之间的中羟基丙烯酸树脂，以质量百分比 计，固含量为40 - 50% ;所述的氨基树脂为脲醛树脂，以质量百分比计，固含量为50 - 60% ; 选用水溶性丙烯酸-氨基树脂体系成膜，形成的涂层具有良好的耐候性及机械性能，且采用 双组分反应成膜，氨基树脂的后加入，有利于使填料更好的分散于涂膜中。
[0023] 本发明所述的氮化铝为粒径在1 -5 μ m的氮化铝粉末，其具有高导热性，且机械性 能很好；所述的碳纤维为粒径在7 - 9 μ m，长度在20 - 40 μ m的碳纤维粉末，碳纤维粉末在 长度方向上具有很高的导热系数，且其本身辐射率高；所述的颜料为粒径在30 -50 μ m的石 墨，石墨具有很强的着色力，而且石墨的加入可以减少碳纤维所受的切向力，降低碳纤维的 脱落趋势，从而使碳纤维更有效地分散在基体内部，同时材料的摩擦系数也明显降低，附着 力明显提高。所述的云母为粒径在30 - 40 μ m的白云母粉，白云母粉具有优异的红外辐射 能力，化学性质稳定，云母的加入可以与氮化铝、碳纤维形成良好的辐射致冷层，也可减少 光和热对涂膜的破坏，增加涂层的耐酸、碱性能。
[0024] 本发明所述的防沉剂为市售气相二氧化硅，其粒径为3 - ΙΟμπι，其可以很好的防 止填料的聚沉，使填料在树脂中持续保持良好的分散态；所述的溶剂为20 - 80%的二丙 酮醇和20 - 80%的丁酯的混合物，二丙酮醇为快干溶剂，丁酯为慢干溶剂，两者混合使用 可以更好的达到溶解、稀释的效果。所述的分散剂为BYK-ATU类润湿分散剂，其型号为 BYK -110,主要成分为不饱和多元胺酰胺和低分子量酸性聚酯盐，其可以促进填料在树脂中 的分散；所述的流平剂为有机硅类流平剂，型号ΒΥΚ -310,其可以在涂膜固化中避免出现缩 孔等不良现象。
[0025] 相对于现有技术，本发明具有如下优点：
[0026] 1)本发明以水溶性的丙烯酸-氨基体系为主要成膜物质，形成的涂层具有良好的 耐候性；
[0027] 2)本发明以双组分反应成膜，有利于使填料更好的分散于涂膜中；且本发明原料 中氮化铝、碳纤维、石墨及云母能互相协同配合发挥作用；石墨可以减少碳纤维所受的切向 力，降低碳纤维的脱落趋势，使得碳纤维更好的分散于基体内；云母、氮化铝及碳纤维之间 可以形成良好的辐射致冷层，且形成的涂层具有良好的耐酸碱性及机械性能。
[0028] 3)本发明原料中，氮化铝、碳纤维、石墨及云母，具有高导热、高辐射性能，且相互 作用，使得涂层具有较好的导热性、辐射性，将涂料喷涂于LED器件表面，能较大幅度降低 器件表面的温度，降温效果明显；
[0029] 4)本发明所得涂层具有优良的机械性能和保护功能；在起到辐射降温的同时，也 有良好的防水、耐候等特点。
[0030] 5)本发明方法制作过程简便，使用方便。 【具体实施方式】
[0031] 为更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明的 实施方式不限如此。下面实施例制得的LED灯的散热涂料性能测试方法如下：
[0032] 将实施例配制的LED灯的散热涂料，在湿度为50-80 %条件下使用ANNEST IWATANEW71 - 1G空气喷枪对检测板进行喷涂，检测板为喷砂铝板，固化条件为 220 - 250°C X20 - 30min，干膜厚度为30 - 50μπι。得到的散热涂层需要检测的内容有：硬 度、附着力、耐温、辐射率及导热系数等。具体检测标准如表1所示。
[0033] 表 1
[0034]
【权利要求】
1. 一种用于LED灯散热涂料，其特征在于：按质量百分比计，该涂料的原料包括如下组 分：30?55%的丙烯酸树脂、10?20%的氨基树脂、5?10%的氮化铝、2-15%的碳纤维、 3?8%的颜料、5?15%的云母、1?2%的防沉剂、10?20%的溶剂、1?2%的分散剂及 0. 5?2%流平剂； 制备时，将原料混合，碾磨后经分散机分散，控制涂料的细度达到15?30 μ m ;过滤去 杂，得到散热涂料； 所述的丙烯酸树脂为羟值在2-5之间的中羟基丙烯酸树脂，以质量百分比计，固含量 为40-50% ;所述的氨基树脂为脲醛树脂，以质量百分比计，固含量为50-60% ; 所述的颜料为粒径在30-50 μ m的石墨； 所述的云母为粒径在30-40 μ m的白云母粉； 所述的防沉剂为气相二氧化硅； 以质量百分比计，所述的溶剂为20-80%的二丙酮醇和20-80%的丁酯的混合物； 所述的分散剂为BYK-ATU类润湿分散剂； 所述的流平剂为有机硅类流平剂。
2. 根据权利要求1所述的一种用于LED灯散热涂料，其特征在于，所述的氮化铝为粒径 在1-5 μ m的氮化铝粉末。
3. 根据权利要求1所述的一种用于LED灯散热涂料，其特征在于，所述的碳纤维为粒径 为7-9 μ m，长度为20-40 μ m的碳纤维粉末。
4. 根据权利要求1所述的一种用于LED灯散热涂料，其特征在于，所述的气相二氧化硅 的粒径为3-10 μ m。
5. 根据权利要求1所述的一种用于LED灯散热涂料，其特征在于，所述的BYK-ATU类润 湿分散剂为BYK-110,主要成分为不饱和多元胺酰胺和低分子量酸性聚酯盐。
6. 根据权利要求1所述的一种用于LED灯散热涂料，其特征在于，所述的流平剂为 BYK-310。
7. 权利要求1-6任一项所述用于LED灯散热涂料的制备方法，其特征在于：加入原料 组分，氨基树脂最后加入，充分混合，加入锆珠碾磨，经分散机以1000-1500转/分的转速研 磨1-2小时后，用200-400目筛网过滤去杂质，得到散热涂料。
8. 根据权利要求7所述用于LED灯散热涂料的制备方法，其特征在于，所述锆珠为65 锆珠，粒径为0. 4-lmm，加入量为原料总重1-1. 5倍。
【文档编号】C09D133/00GK104087093SQ201410306624
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】李静, 刘业明, 张定, 赵恒
申请人:华南理工大学