专利名称：用于led光源的阻燃导热绝缘聚酰胺酰亚胺组合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于LED光源的组合物，更具体地，涉及ー种用于LED光源，具有高导热性、优异阻燃性、绝缘性、绿色聚酰胺酰亚胺组合物。
背景技术：
在全球能源急缺，资源紧张的背景下，LED的出现将有效缓解这种状況，LED光源 作为新一代光源，相对于现有光源，具有节能、环保，寿命更长等特点，被公认为下一代照明技术，各国政府都在极カ推广，其取代现有的各种光源(包括节能灯)是大势所趋。对于LED光源来说，不论是灯珠还是贴片产品，解决散热问题是关键，LED光源的外壳目前大多采用金属做为导热材料，而金属部件存在着成型难、质量大、系统成本高等缺点，因此采用可注射模制的阻燃导热绿色聚酰胺酰亚胺组合物来替代给LED光源散热提供一种新的解决方案。这种新型的散热材料的优点在于质轻、易成型、设计灵活、部件坚固、耐化学品和腐蚀等优点。现有的专利着重于为了获得相对高导热率值的组合物，向基体聚合物加入大量填料(通常高于50重量％)，常见的导热性填料包括铝、氧化铝、石墨、氮化硅、氮化硼、氧化锌、云母等。然而，上述高填充量的聚合物组合物通常具有不良的机械性能，例如脆性増加、易变形等，应用在LED光源上效果不理想。
发明内容
本发明是针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于LED光源，具有优异导热率、阻燃性、绝缘性的聚酰胺酰亚胺组合物及其制备方法。与现有技术中的常见导热性聚合物组合物(例如含有常见氮化硼作为填料的那些聚合物组合物)相比，导热性聚合物组合物应当在填料的重量百分率相对低时就获得相对高的导热率，同时也具有良好的机械性能。为达到上述目的，本发明采用以下方案一种用于LED光源的阻燃导热绝缘聚酰胺酰亚胺组合物，该组合物由以下重量份的原料制备而成聚酰胺酰亚胺 20 80份，导热剂10 40份，阻燃剂5 30份，抗氧剂AO. I 3份，抗氧剂BO. I 3份，偶联剂O. I 3份。在其中一些实施例中，所述聚酰胺酰亚胺是ー种可溶性生物基长碳链半脂环族聚酰胺酰亚胺，具有半脂环族结构，而半脂环族聚酰胺酰亚胺比芳族聚酰胺酰亚胺(芳族聚酰胺酰亚胺难以通过熔融的途径进行加工)更容易成型，且半脂环族聚酰胺酰亚胺具有脂族聚酰胺的优异流动性，并且其具有比脂族聚酰胺更好的力学性能和优良的导热性能。在其中一些实施例中，所述聚酰胺酰亚胺是由马来海松酸酰氯、1，10-癸ニ胺来合成；I, 10-癸ニ胺是由蓖麻油生产出来的，马来海松酸酰氯是由松香生产出来的，其原料蓖麻油和松香都是由植物提炼而来，属于可再生资源，故本发明所用的聚酰胺酰亚胺是属于完全的生物可再生材料。在其中一些实施例中，所述导热剂为氮化硼粉末(BET)，其比表面积至少10m2/g，优选的比表面积至少13m2/g 15m2/g，所述BET比表面积根据ASTMD3037測定。在其中一些实施例中，所述导热剂为氮化硼粉末，其粒径至少150um、优选的粒径至少170um 190um,由D (v, O. 9)表征的颗粒尺寸分布。
在其中一些实施例中，所述氮化硼粉末的颗粒尺寸分布具有如下特征体积中值直径D (V, O. 5)为至少45um,体积中值直径D (V, O. 5)优选为50um 55um。在其中一些实施例中，所述氮化硼粉末的颗粒尺寸分布还具有以下特征D(v，O. I)为至少3um，优选为至少4um至7um ;在ー些实施例中，氮化硼粉末具有以下颗粒尺寸分布，该颗粒尺寸分布以至少7um的D (V, O. I),至少55um的体积中值直径D (v, O. 5),以及至少19011!11的0(^0. 9)为特征。颗粒尺寸并不受缚于特定的上限，但在实践中其受所需最小比表面积的限制。最小比表面积越大，颗粒通常越小，而且颗粒的最大尺寸也越小；D (V, O. I)、D (V, O. 5)、D (V, O. 9)采用 Malvern Mastersizer 通过激光衍射測定。在其中一些实施例中，所述导热剂氮化硼粉末密度在2. O 2. 5g/cm3之间，优选在 2. I 2. 4g/cm3 之间及 2. 20 2. 28g/cm3 之间。本发明所用的氮化硼粉末的特征具有特殊性，在被用作导热填料时，相对目前常见的氮化硼粉末，在达到同等热传导率时使用量更低。比如为获得适用于LED光源散热装置的面内平行导热率数值(5 15W/m ·10的组合物，向组合物中加入基于组合物的总重量的25 35wt%本发明中使用的氮化硼粉末就能达到，然而为了获得同等的热传导率需要使用超过50wt%的普通氮化硼填料。由于填料量较低，本发明的组合物具有更好的机械性能。本发明所用的氮化硼粉末具有优良的高温电绝缘性，表面电阻率在25 °C为IO14 Ω · cm,2000°C才达到IO3 Ω · cm,是陶瓷中最好的高温电绝缘材料,击穿电压3kv/mm,低介电损耗IO8Hz时为2. 5Χ10Λ介电常数为4。故本发明的导热组合物具有优良的高温电绝缘性。在其中一些实施例中，所述阻燃剂为次磷酸盐，次磷酸盐的结构为
权利要求
1.一种用于LED光源的阻燃导热绝缘聚酰胺酰亚胺组合物，其特征在于，该组合物由以下重量份的原料制备而成 聚酰胺酰亚胺20 80份， 导热剂10 40份， 阻燃剂5 30份， 抗氧剂AO. I 3份， 抗氧剂BO. I 3份， 偶联剂O. I 3份；
2.根据权利要求I所述的用于LED光源的阻燃导热绝缘聚酰胺酰亚胺组合物，其特征在于，所述聚酰胺酰亚胺由脂松香与蓖麻油为原料，由松香制备出马来海松酸酰氯，由蓖麻油生产出1，10-癸二胺； 所述聚酰胺酰亚胺由马来海松酸酰氯、1，10-癸二胺来合成。
3.根据权利要求I所述的用于LED光源的阻燃导热绝缘聚酰胺酰亚胺组合物，其特征在于，所述氮化硼粉末，D (V，O. 9)为170um 190um ； 所述氮化硼粉末的颗粒尺寸分布具有如下特征，体积中值直径D (V，O. 5)为至少45um，体积中值直径D (V, O. 5)为50um 55um ； 所述碳化硼粉末的颗粒尺寸分布具有以下特征，D (V, O. I)为4um 7um ； 所述碳化硼粉末的密度在2. O 2. 5g/cm3之间。
4.根据权利要求I所述的用于LED光源的阻燃导热绝缘聚酰胺酰亚胺组合物，其特征在于，所述阻燃剂为次磷酸盐，次磷酸盐的结构为 ~ο" 一,IlMR 1-P -OM R2 L」m 式I中R1是氢基，R2是直链或支链的C1-C6烷基或者C1-C6芳基;M是钙、铝、镁、锶、钡或锌；m是2或3 ; 所述次磷酸盐成分中的次磷酸为二甲基次磷酸、乙基甲基次磷酸、甲基正丙基次磷酸、甲烷二甲基次磷酸、苯-I，4 二甲基次磷酸、甲基苯基次磷酸和二苯基次磷酸。
5.根据权利要求I所述的用于LED光源的阻燃导热绝缘聚酰胺酰亚胺组合物，其特征在于，所述抗氧剂A具体为β - (4-羟基苯基-3，5-二叔丁基)丙酸十八基酯； 所述抗氧剂B具体为三(2，4- 二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
6.根据权利要求I所述的用于LED光源的阻燃导热绝缘聚酰胺酰亚胺组合物，其特征在于，所述偶联剂是￠-(3,4-环氧环己基)こ基三甲氧基硅烷。
7.ー种制备权利要求I 6任ー项所述用于LED光源的阻燃导热绝缘聚酰胺酰亚胺组合物的方法，其特征在于，包括以下步骤 ①、将聚酰胺酰亚胺原料在110 130°C，经过3 5小时干燥处理； ②、在第一混合机中加入已干燥好的聚酰胺酰亚胺与阻燃剂、抗氧剂A、抗氧剂B，高速混合5 20分钟，得到预混合料； ③、在第二混合机中加入导热剂的氮化硼粉末，然后边加入偶联剂的硅烷偶联剂，边低速搅拌I 10分钟，让硅烷偶联剂充分包裹住氮化硼，得到混合物； ④、将步骤②混合好的预混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在共九区的平行双螺杆挤出机的第四区侧向加入步骤③混好的混合物，上述的喂料器转速为160 200rpm，在第四区和第六区装排气ロ ； 所述平行双螺杆挤出机加工エ艺如下 所述平行双螺杆挤出机设有九个温控区，其中，一区温度230 250°C，ニ区温度260 280°C，三区温度265 280°C，四区温度265 280°C，五区温度265 280°C，六区温度265 280°C，七区温度265 280°C，八区温度265 280°C，九区温度265 280°C，模头温度265 280°C，螺杆转速为200 300r/min，物料在挤出机料筒里停留时间控制在I 3分钟； ⑤、将步骤④得到的物料经过拉条、冷却、切粒、干燥处理，即得。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述平行双螺杆挤出机的螺杆有一个以上的啮合块区，所述螺杆有ー个以上的反螺纹区。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为20 60。
全文摘要
本发明公开了一种用于LED光源的阻燃导热绝缘聚酰胺酰亚胺组合物，具有优异导热率、阻燃性、绝缘性。本发明的组合物由以下重量份的原料制备而成聚酰胺酰亚胺20～80份，导热剂10～40份，阻燃剂5～30份，抗氧剂A 0.1～3份，抗氧剂B 0.1～3份，偶联剂0.1～3份。本发明所用的聚酰胺酰亚胺是一种可溶性生物基长碳链半脂环族聚酰胺酰亚胺，是可再生绿色生物材料，本发明给LED光源提供了一种新散热材料，有利于新型节能环保的LED光源得到更广泛的应用。
文档编号B29C47/92GK102732033SQ20121024485
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年3月12日
发明者朱怀才, 王忠强, 钟毅文, 陈列 申请人:东莞市信诺橡塑工业有限公司