適用于照明發(fā)光二極管的含有膨脹石墨的高導(dǎo)熱性無機物-聚合物復(fù)合組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及適用于照明發(fā)光二極管的含有膨脹石墨的高導(dǎo)熱性無機物-聚合物 復(fù)合組合物及其制備方法，具體地涉及將膨脹石墨和無機物粉碎成納米大小之后，進行改 性，使功能基團導(dǎo)入表面之后，分散并混合于導(dǎo)熱性合成樹脂從而制備的適用于照明發(fā)光 二極管的含有膨脹石墨的高導(dǎo)熱性無機物-聚合物復(fù)合組合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，電子設(shè)備為了實現(xiàn)輕量化、小型化、輕薄化（Slim)、高速化而逐漸高度集 成化，由此，單位體積的發(fā)熱量增加的同時，由于熱負荷而出現(xiàn)了諸多問題。
[0003] 現(xiàn)有的多用于照明用發(fā)光二極管接口的鋁材料，因重量較大，具有難以適應(yīng)如發(fā) 光二極管照明燈具等指向輕量化的產(chǎn)品的問題。為了替代存在上述問題的鋁散熱體，已有 重量相對較輕的塑料散熱體被開發(fā)并有部分已投入使用，但現(xiàn)有的塑料散熱體由于是通過 向塑料填入價格高昂的特殊導(dǎo)熱性填料來制備的導(dǎo)電性塑料，相比于鋁散熱體，具有成本 增加10~20的缺點。
[0004] 發(fā)光二極管是由P型和η型半導(dǎo)體的接合來構(gòu)成的，且當(dāng)施加電壓時，通過電子和 空穴的結(jié)合，來將相當(dāng)于半導(dǎo)體的帶隙（band gap)的能量以光的形態(tài)釋放的一種光電子元 件。發(fā)光二極管用于包括信息、通信設(shè)備的電子裝置的顯示、圖像用光源，隨著20世紀90 年代以后青色發(fā)光二極管的開發(fā)，實現(xiàn)了全彩顯示（display)。發(fā)光二極管廣泛應(yīng)用于一 般照明燈、建筑物裝飾燈、氛圍燈、車燈、交通信號燈、室內(nèi)及室外電子顯示屏、引導(dǎo)燈、警示 燈、各種保安裝備用光源、殺菌或消毒用光源等。
[0005] 這種發(fā)光二極管作為半導(dǎo)體元件，在運行過程中容易產(chǎn)生大量的熱量，在過熱的 情況下，會出現(xiàn)亮度低下、使用壽命縮短等諸多副作用。
[0006] 為了實現(xiàn)發(fā)光二極管的有效散熱，使用包含具有各種結(jié)構(gòu)的散熱片的散熱器。這 種散熱器大部分由鋁等金屬材質(zhì)制備，安裝于發(fā)光二極管燈的后面。但是，金屬材質(zhì)的比重 較大，在實現(xiàn)產(chǎn)品輕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問題。并 且，金屬材質(zhì)的加工性相對較差，為了加工成特定形狀，需要投入大量時間和費用。
[0007] 針對這些問題，近年來呈現(xiàn)出開發(fā)更多的可替代現(xiàn)有的使用材料的輕量化、高散 熱材料的趨勢。
[0008] 韓國授權(quán)專利第10-1228858號涉及具有石墨紙散熱結(jié)構(gòu)的直管型發(fā)光二極管照 明燈，公開了如下具有石墨紙散熱結(jié)構(gòu)的直管型發(fā)光二極管照明燈，即，通過以石墨紙?zhí)娲?現(xiàn)有的金屬材質(zhì)的散熱器來形成散熱結(jié)構(gòu)，既確保了散熱能力，又大幅減輕了重量和降低 了制造成本，紙質(zhì)材質(zhì)還可以使加工性極大化，并通過以聚碳酸酯材質(zhì)替代現(xiàn)有的金屬材 質(zhì)的外殼，減輕產(chǎn)品的重量和減少成本，在聚碳酸酯外殼的內(nèi)部形成導(dǎo)向，使得安裝有發(fā)光 二極管針腳的印刷電路板能夠以滑動方式進行拆裝，使組裝工序簡單化，進而能夠簡化制 造工序，還能夠節(jié)省維護費用。
[0009] 韓國授權(quán)專利第10-1120637號公開了通過向塑料樹脂按恒定厚度鍍上金屬，使 導(dǎo)熱性提高，進而能夠構(gòu)成輕量的照明用（例如：發(fā)光二極管照明用）散熱體的利用電鍍金 屬的照明用塑料散熱體及其制備方法。
[0010] 韓國授權(quán)專利第10-1071903號公開了如下發(fā)光二極管熒光燈用輕量化折彎散熱 體的制備方法，即，成型一對上部外殼，以具有上端支撐部和下端支撐部，利用折疊成型裝 置或旋轉(zhuǎn)式折彎機，來制備折彎散熱體后，進行緊固使得上述外殼和折彎散熱體形成連接 時，形成多個非接觸面積空間，由此，大幅提高發(fā)光二極管熒光燈的輕量化及結(jié)構(gòu)安全性。
[0011] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0012] 專利文獻
[0013] 韓國授權(quán)專利第10-1228858號
[0014] 韓國授權(quán)專利第10-1120637號
[0015] 韓國授權(quán)專利第10-1071903號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明涉及適用于照明發(fā)光二極管的含有膨脹石墨的高導(dǎo)熱性無機物-聚合物 復(fù)合組合物及其制備方法，具體地涉及將膨脹石墨和無機物粉碎成納米大小之后，進行改 性，使功能基團導(dǎo)入表面之后，分散并混合于導(dǎo)熱性合成樹脂從而進行制備的適用于照明 發(fā)光二極管的含有膨脹石墨的高導(dǎo)熱性無機物-聚合物復(fù)合組合物及其制備方法。
[0017] 作為用以實現(xiàn)如上所述的目的的本發(fā)明的一實施形態(tài)，本發(fā)明涉及適用于照明發(fā) 光二極管的含有膨脹石墨的高導(dǎo)熱性無機物-聚合物復(fù)合組合物，其特征在于，通過使粉 碎成納米大小的膨脹石墨和無機填料分散混合于導(dǎo)熱性合成樹脂來制備所述適用于照明 發(fā)光二極管的含有膨脹石墨的高導(dǎo)熱性無機物-聚合物復(fù)合組合物。
[0018] 并且，本發(fā)明的適用于照明發(fā)光二極管的含有膨脹石墨的高導(dǎo)熱性無機物-聚合 物復(fù)合組合物，其特征在于，所述無機填料中混合有選自金、銀、銅、鋁、鍍銀銅、鍍銀鎳、鍍 銀鋁、氧化鋁、氧化鐵、氧化鎂、氮化硼、氮化娃和氮化鈦中的至少一種。
[0019] 并且，本發(fā)明的特征在于，所述導(dǎo)熱性合成樹脂為聚苯硫醚（PPS)、聚對苯二甲酸 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 樹脂（LCP)、環(huán)氧樹脂（Epoxy)和娃樹脂（Silicone)中的一種。
[0020] 并且，本發(fā)明的特征在于，所述膨脹石墨和無機填料占復(fù)合組合物整體的1~30 重量百分比。
[0021] 當(dāng)膨脹石墨和無機填料占復(fù)合組合物整體的不足1%時，相比于整體含量，由于膨 脹石墨和無機填料所占比例過小，使得具有導(dǎo)致高導(dǎo)熱性的效果低下?lián)鷳n，而當(dāng)膨脹石墨 和無機填料的含量超過復(fù)合組合物整體的30%時，復(fù)合組合物的制備成本增加，從而發(fā)生 生產(chǎn)性下降難題。
[0022] 并且，本發(fā)明的特征在于，包括：納米粉碎步驟，對膨脹石墨和無機填料同時或獨 立地進行一次以上的粉碎且粉碎成納米大小；表面改性步驟，對粉碎成納米大小的膨脹石 墨和無機填料的表面進行改性，從而導(dǎo)入穩(wěn)定的功能基團；以及分散混合步驟，通過使表面 改性的納米大小的膨脹石墨和無機填料分散并混合于導(dǎo)熱性合成樹脂，來制備無機物-聚 合物復(fù)合組合物。
[0023] 并且，本發(fā)明的特征在于，在所述納米粉碎步驟中，利用超聲波粉碎機來粉碎膨脹 石墨和無機填料。
[0024] 通過利用超聲波粉碎機來粉碎膨脹石墨和無機填料，能夠使微粒子均質(zhì)化，進而 能夠均勻地分散于溶劑。
[0025] 并且，本發(fā)明的特征在于，將膨脹石墨粉碎成納米大小的所述納米粉碎步驟，包 括：濕式納米粉碎步驟，在水分狀態(tài)下通過超聲波粉碎機來粉碎膨脹石墨；水分去除步驟， 從含有水分的粉碎成納米大小的膨脹石墨中去除水分；以及粉末分散步驟，針對去除水分 的納米大小的膨脹石墨粉末，通過粉末分散工序，來進行均勻地分散化。
[0026] 將膨脹石墨粉碎為納米大小時的粒度可以是0. 1~1. 0 μ m的大小。將膨脹石墨 粉碎為納米大小是為了利用各種溶劑來均勻地使其分散，進而實現(xiàn)分散穩(wěn)定性。
[0027] 并且，本發(fā)明的特征在于，在所述表面改性步驟中導(dǎo)入的功能基團為羧基 (-C00H)、羥基（-OH)和酯基（-C = 0)中的至少一種。
[0028] 由于羧基（-C00H)、羥基（-OH)、酯基（-C = 0)等功能基團能夠使膨脹石墨和無機 填料的粒子進一步形成微粒化，且表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0029] 并且，本發(fā)明的特征在于，所述膨脹石墨和無機填料的表面改性是借助硝酸或硫 酸等的混合酸（Acid)來進行加工處理的。
[0030] 為了充分發(fā)揮碳素材料的性能，通過表面改性，使復(fù)合碳素材料的功能化更加順 暢，以確保高分散性。
[0031] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0032] 由于采用本發(fā)明的含有膨脹石墨的高導(dǎo)熱性無機物-聚合物復(fù)合組合物，為確保 碳素材料制備及其相關(guān)功能性，能夠以電氣、電子部件相關(guān)散熱材料進行多種適用。
[0033] 并且，在經(jīng)濟性方面，本發(fā)明具有替代進口產(chǎn)品的效果，還可減少制造成本。
[0034] 并且，在環(huán)境改善方面，本發(fā)明可提高散熱效率，使得不僅可以提高照明用發(fā)光二 極管的使用壽命，還能夠提高如同減少二氧化碳的能源效率。
【附圖說明】
[0035] 圖1是表示通過使本發(fā)明的一實施形態(tài)的粉碎為納米大小的膨脹石墨和無機填 料分散并混合于導(dǎo)熱性合成樹脂，從而制備適用于照明發(fā)光二極管的含有膨脹石墨的高導(dǎo) 熱性無機物-聚合物復(fù)合組合物的