本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種LED粘結(jié)層用四氧化三鐵納米粒子增強(qiáng)的高導(dǎo)熱型環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，及其制備工藝。
背景技術(shù)：
固態(tài)照明用白光LED的使用越來越廣泛，但是，由于LED所處的環(huán)境溫度和節(jié)點(diǎn)到環(huán)境的熱阻對其發(fā)光效率、使用壽命具有重要影響，因此大功率LED
的高效穩(wěn)定散熱問題成為影響其推廣應(yīng)用的重要障礙。
巨虹宗在碩士學(xué)位論文《環(huán)氧復(fù)合材料粘結(jié)層對LED結(jié)溫的影響》一文中，采用摻雜微米氧化鋁及碳化硼的方法對環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱性能和粘接性能進(jìn)行改進(jìn)，制備了高導(dǎo)熱的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。為了提高粒子在環(huán)氧樹脂中的分散性，減少固化后的氣泡數(shù)，對填料進(jìn)行干燥處理：將B4C、Al2O3粉末放入干燥箱中在100℃下干燥，加入KH-550、無水乙醇，超聲分散，磁力攪拌，然后于80℃的烘箱中烘干。環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備：向雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51中加入干燥處理后的微粒，放入80℃烘箱中，加入胺類固化劑，攪拌，加入消泡劑真空脫泡，然后放入模具于80℃的干燥箱中固化。但是存在導(dǎo)熱性能不足。
本發(fā)明制備的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料用于大功率LED中的某一粘接層。以B4C粉末、Al2O3為填料，以正硅酸乙酯為硫化劑，以二月桂酸二丁基錫為催化劑，制備了KH550表面處理的導(dǎo)熱硅橡膠，提高了硅橡膠的導(dǎo)熱性能；用乙二胺對氧化石墨烯進(jìn)行氨基改性，成功接入氨基，能夠顯著提高環(huán)氧樹脂的熱學(xué)和力學(xué)性能；用聚甲基三乙氧基硅烷(PTS)通過化學(xué)改性的方法，制備了有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂，PTS的水解物主要是與環(huán)氧樹脂中的羥基發(fā)生反應(yīng)，將有機(jī)硅成功引入環(huán)氧樹脂；以甲基六氫苯酐為固化劑，以乳化硅油為消泡劑，通過超聲分散制備了碳納米管增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料，力學(xué)性能優(yōu)異；對四氧化三鐵磁性納米粒子進(jìn)行羧基化修飾，與乙二胺化學(xué)修飾的氧化石墨烯進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，得到磁功能化的氧化石墨烯復(fù)合材料，具有較高的超順磁性；得到一種LED粘結(jié)層用四氧化三鐵納米粒子增強(qiáng)的高導(dǎo)熱型環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種LED粘結(jié)層用四氧化三鐵納米粒子增強(qiáng)的高導(dǎo)熱型環(huán)氧樹脂復(fù)合材料及其制備工藝，依照該工藝制作的復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)高，能更好的改善LED的散熱，具有較高的超順磁性。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51 20-33，B4C粉末5-8，Al2O34-11，107膠3-4，二
月桂酸二丁基錫2-3，正硅酸乙酯2-5，四氧化三鐵納米粒子1-3，二巰基丁二酸1-2，乙酸乙酯2-4，氧化石墨烯4-6，乙二胺2-3，PTS3-7，多壁碳納米管4-9，甲基六氫苯酐5-8，乳化硅油2-4，KH550、乙醇、蒸餾水、DMF、甲苯、二甲基亞砜適量。
一種LED粘結(jié)層用四氧化三鐵納米粒子增強(qiáng)的高導(dǎo)熱型環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行：
a. 將Al2O3、B4C粉末放入干燥箱中在90-110℃下干燥2-3h，降至室溫，加入KH550、乙醇，超聲分散1-2h，過濾，70-90℃真空干燥，研磨、過100-200目篩，將所得粉料與107膠、1-2份二月桂酸二丁基錫、正硅酸乙酯混合，攪拌1-2h；
b. 將四氧化三鐵納米粒子1:30-50溶解于甲苯中，二巰基丁二酸1:40-60溶解在二甲基亞砜中，兩者混合，30-40℃下攪拌3-5h，加入乙酸乙酯，沉淀用磁鐵收集，重復(fù)2-3次，水洗3-5次，溶解在5-10mL的水中，調(diào)pH為7-8，即得到表面羧基化的磁性納米粒子；
c.向氧化石墨烯中1:2-4加入DMF，再與乙二胺混合，超聲處理1-2h，在110-130℃反應(yīng)4-8h，過濾、醇洗水洗3-5次，70-90℃烘干，加入雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51、b中所得物料攪拌均勻，于140-160℃真空箱中加熱2-3h，冷卻、密封保存；
d. 將c中所得物料與PTS混合，升溫至75-95℃攪拌均勻，1:2-5滴加剩余份二月桂酸二丁基錫和蒸餾水，恒溫反應(yīng)3-5h，加入多壁碳納米管，超聲振蕩攪拌1-2h；
e. 將a、d所得物料混合，加入甲基六氫苯酐，超聲分散處理1-2h，加入乳化硅油于60-80℃真空脫泡1-2h，澆注到模具中，于80-150℃的干燥箱中固化2-5h，自然冷卻，得到一種LED粘結(jié)層用四氧化三鐵納米粒子增強(qiáng)的高導(dǎo)熱型環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。
本發(fā)明的反應(yīng)機(jī)理如下：
（1）以B4C粉末、Al2O3為填料，以正硅酸乙酯為硫化劑，以二月桂酸二丁基錫為催化劑，制備了KH550表面處理的導(dǎo)熱硅橡膠，提高了硅橡膠的導(dǎo)熱性能。
（2）對四氧化三鐵磁性納米粒子進(jìn)行羧基化修飾，與乙二胺化學(xué)修飾的氧化石墨烯進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，得到磁功能化的氧化石墨烯復(fù)合材料，具有較高的超順磁性。
（3）氧化石墨烯具有高的徑厚比，熱還原后形成導(dǎo)熱母粒在復(fù)合材料中形成導(dǎo)熱通路，用乙二胺對氧化石墨烯進(jìn)行氨基改性，成功接入氨基，能夠顯著提高環(huán)氧樹脂的熱學(xué)和力學(xué)性能。
（4）用聚甲基三乙氧基硅烷(PTS)通過化學(xué)改性的方法，制備了有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂，PTS的水解物主要是與環(huán)氧樹脂中的羥基發(fā)生反應(yīng)，將有機(jī)硅成功引入環(huán)氧樹脂，化學(xué)改性環(huán)氧樹脂產(chǎn)物具有優(yōu)良的拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率、熱穩(wěn)定性。
（5）以甲基六氫苯酐為固化劑，以乳化硅油為消泡劑，通過超聲分散制備了碳納米管增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料，力學(xué)性能、導(dǎo)熱性能優(yōu)異。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
實(shí)施例
一種LED粘結(jié)層用四氧化三鐵納米粒子增強(qiáng)的高導(dǎo)熱型環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，由下述重量份(g)的原料制得：
雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51 33，B4C粉末8，Al2O311，107膠3，二月桂酸二
丁基錫3，正硅酸乙酯5，四氧化三鐵納米粒子3，二巰基丁二酸1，乙酸乙酯4，氧化石墨烯6，乙二胺3，PTS 7，多壁碳納米管9，甲基六氫苯酐8，乳化硅油2，KH550、乙醇、蒸餾水、DMF、甲苯、二甲基亞砜適量。
一種LED粘結(jié)層用四氧化三鐵納米粒子增強(qiáng)的高導(dǎo)熱型環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行：
a. 將Al2O3、B4C粉末放入干燥箱中在100-110℃下干燥2h，降至室溫，加入KH550、乙醇，超聲分散1h，過濾，80-90℃真空干燥，研磨、過200目篩，將所得粉料與107膠、1-2份二月桂酸二丁基錫、正硅酸乙酯混合，攪拌1h；
b. 將四氧化三鐵納米粒子1:30溶解于甲苯中，二巰基丁二酸1:40溶解在二甲基亞砜中，兩者混合，30-40℃下攪拌3h，加入乙酸乙酯，沉淀用磁鐵收集，重復(fù)3次，水洗3次，溶解在8-10mL的水中，調(diào)pH為7-8，即得到表面羧基化的磁性納米粒子；
c.向氧化石墨烯中1:2加入DMF，再與乙二胺混合，超聲處理1h，在120-130℃反應(yīng)4h，過濾、醇洗水洗3次，80-90℃烘干，加入雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51、b中所得物料攪拌均勻，于150-160℃真空箱中加熱2h，冷卻、密封保存；
d. 將c中所得物料與PTS混合，升溫至85-95℃攪拌均勻，1:2滴加剩余份二月桂酸二丁基錫和蒸餾水，恒溫反應(yīng)3h，加入多壁碳納米管，超聲振蕩攪拌1-2h；
e. 將a、d所得物料混合，加入甲基六氫苯酐，超聲分散處理1h，加入乳化硅油于60-70℃真空脫泡1h，澆注到模具中，于90-120℃的干燥箱中固化3h，自然冷卻，得到一種LED粘結(jié)層用四氧化三鐵納米粒子增強(qiáng)的高導(dǎo)熱型環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。
上述實(shí)施例制備的一種LED粘結(jié)層用四氧化三鐵納米粒子增強(qiáng)的高導(dǎo)熱型環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的性能檢測結(jié)果如下所示：
熱導(dǎo)率≥5.4 W/m·K，拉伸強(qiáng)度≥75.9MPa，彎曲強(qiáng)度≥139.8MPa，彎曲模量≥4.5GPa，斷裂伸長率≥21.9%。