描述了用于制造具有高强度、高长期反射率和低起泡倾向的LED外壳或外壳元件的基于半结晶聚酰胺的聚酰胺模塑材料。所提出的聚酰胺模塑材料由以下组分组成：(A)40至80重量％的至少一种半芳族聚酰胺，所述半芳族聚酰胺基于至少70摩尔％的芳族二羧酸和至少70摩尔％的具有4至18个碳原子的脂肪族二胺并具有270℃至340℃的熔融温度(Tm)；(B)10至30重量％的二氧化钛粒子；(C)5至20重量％的玻璃纤维；(D)5至30重量％的碳酸钙。组分(A)至(D)的重量百分比加在一起为100％，条件是组分(B)、(C)和(D)满足下列条件：(B)+(C)+(D)＝20至60重量％；(C)/(D)的重量比为0.25至1.5，其中该聚酰胺模塑材料除组分(A)至(D)之外还可任选包含常用添加剂(E)，其量为除组分(A)至(D)的和之外的量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚酰胺模塑材料以及由其制得的LED外壳元件，该模塑材料基本上由高熔点聚酰胺、白色颜料、碳酸钙和玻璃纤维组成。在提出的聚酰胺模塑材料基础上生产的 LED元件以非常好的长期反射率和良好的机械性能而著称。
技术介绍
发光半导体二极管(LED)因其超越传统白炽灯的诸多优点而越来越多地用作多种用途的光源。LED在经济上远胜于常见光源，要求低电压电源，对冲击不敏感，几乎不需要维护并在运行中产生低水平废热。由于这些优点，它们正日益取代传统白炽灯，并用于光信号、显示器(汽车、移动电话、电视、照明显示器)，室内与室外照明和闪光灯。此类配置中的LED本身通常仅是由几个部件构成的整体元件的一个元件。LED配置由至少一个半导体二极管、容纳并至少部分包围一个或多个LED的外壳和二极管与连接元件之间的电连接构成。该元件配置通常还包括固定到外壳上且部分或完全覆盖LED并用于聚焦LED发射的光的透镜。通过聚合材料的注射模塑制造LED外壳能够获得极大的设计自由并有助于成本有效地生产。但是，所用聚合物必须满足许多性能才适用于该用途。LED通常借助于称为回流法(SMT)的方法在大约^KTC的温度下焊接到电路板上。所用聚合物因此应具有足够的耐热性并能耐受回流焊接而不会起泡(在表面上形成浮泡)。此外，LED外壳应具有最大白度和良好的反射率，以便能够在最大运行期内反射最大量的光。这要求来自聚合物组合物的高UV光稳定性和热稳定性，以及运行条件下良好的长期稳定性。W0-A-2006/135841描述了用于LED配置的外壳，该外壳包含高温聚酰胺组合物与白色颜料(二氧化钛)，母体聚酰胺具有高于270°C的熔点，除对苯二甲酸外还包含具有10-20个碳原子的脂肪族二胺。该模塑材料任选还可包含其它填料。在唯一的实例中使用玻璃纤维。添加玻璃纤维改善了机械性能，但显著降低了长期反射率。例如， W0-A-2006/135841还仅公开了在不同温度下短暂O小时)的热储存后的白度指数。JP-A-2007-271834涉及由高熔点聚酰胺模塑材料制成的LED反射器，该高熔点聚酰胺模塑材料由聚邻苯二甲酰胺、无机填料、白色颜料和环氧树脂组成。该说明书尤其强调了对环氧化物的良好粘合。但是对于反射率，仅检验了短期特征(在170°C下2小时后或 260°C下10秒后)。唯一的实例描述了具有20%玻璃纤维、10%二氧化钛和3. 5-10%环氧树脂的PA 6T/66。此类组合物具有低劣的长期反射率。EP-A-1693418描述了用于制造LED反射器的聚酰胺组合物，该聚酰胺组合物包含聚邻苯二甲酰胺和白色颜料，其在130°C的温度下具有4500至12000MI^的弹性模量。在实例中，加工了仅用玻璃纤维补强和二氧化钛着色的基于PA 6T/66的模塑材料。玻璃纤维含量为22至30重量％。用卤素灯在室温下照射48小时后测定反射率。但是，该配置根本不符合LED运行中特有的热和光的联合作用要承受的操作条件。这些模塑材料也不具有足够的长期反射率。JP-A-03-88846描述了用于制造耐受红外回流焊接的电子元件外壳的玻璃纤维补强的聚邻苯二甲酰胺模塑材料。EP-A-1466944描述了用于制造LED反射器的基于半芳族聚酰胺和钛酸钾或硅灰石的模塑材料。为了改善反射率，在某些实例中还使用了二氧化钛。在对比例中，用玻璃纤维完全替代该专利技术的钛酸盐，这显然降低了热储存(180°C，2小时)后的反射率。实例中使用的半芳族聚酰胺是PA 6T/66和PA 6T/DT。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的在于提供基于半芳族聚酰胺的模塑材料，其适于制造用于发光二极管(LED)的白色外壳部件。该模塑材料的特征应当在于高长期反射率、低起泡倾向和良好的机械性能、低翘曲和尤其在注射模塑中改善的可加工性。要求高机械耐久性以防止LED外壳在操作中或在剧烈的温度波动情况下破裂。“长期反射率”在本文中是指在 LED工作条件下，即在热(120°C )和光(λ max = 440纳米的LED)的作用下高反射度保持最长时间。根据本专利技术由权利要求1所述的聚酰胺模塑材料实现该目的。特别地，本专利技术涉及基于半结晶聚酰胺的聚酰胺模塑材料，尤其用于制造具有高强度、高长期反射率和低起泡倾向的LED外壳或外壳元件。本专利技术的聚酰胺模塑材料由下列组分(A)-(D)以指定重量比组成(A) 40至80重量％的至少一种半芳族聚酰胺，所述半芳族聚酰胺基于至少70摩尔％的芳族二羧酸和至少70摩尔％的具有4至18个碳原子的脂肪族二胺，并具有270°C至 340°C 的熔点(Tm)，(B) 10至30重量％的二氧化钛，(C)5至20重量％的玻璃纤维，(D) 5至30重量％的碳酸钙。组分(A)至⑶的重量百分比加在一起为100%。此外，上述情况适用的条件是，组分⑶、(C)和⑶满足下列条件(B) + (C) + (D) = 20 至 60 重量 %，(C)/(D)的重量比为 0. 25 至 1. 5。聚酰胺模塑材料除组分(A)至(D)之外可任选包含常用添加剂(E)，其量为除组分 (A)至⑶的和之外的量。碳酸钙可以是天然碳酸钙或沉淀碳酸钙。其还可以包括经表面处理的形式。更特别地，根据DIN EN ISO 3262-4至-6 :1998-09,其可以是白垩(CaCO3含量为至少96%的KA 型，CaCO3含量为至少90%的KB型)、方解石(CaCO3含量为至少98%的C型)和沉淀碳酸钙(CaCO3含量为至少98%的CCP型)。此类产品可以另外包含用于表面处理的添加剂(例如硬脂酸)。利用白色LED外壳的试验已经表明，用碳酸钙和二氧化钛填充的聚酰胺模塑材料获得具有良好和恒定长期反射率的产品。但是，缺点在于这些纯矿物填充的产品产生难以加工的比较脆的模塑材料。此外，机械耐久性不足，以致LED外壳在运行时或在剧烈的温度波动(热冲击)情况下破裂。基于芳族聚酰胺(尤其是基于聚邻苯二甲酰胺)与二氧化钛的聚酰胺模塑材料的机械性能可以通过用玻璃纤维补强而得到改善。但是，由这些玻璃纤维补强的聚酰胺组合物制成的LED外壳具有差得多的长期反射率。现在出人意料地发现，由聚邻苯二甲酰胺和二氧化钛与碳酸钙和玻璃纤维一起组成的组合物当玻璃纤维与碳酸钙的重量比选择为在特定范围内，即在0. 25至1. 5的范围内时可获得能与纯矿物填充的组合物相比的长期反射率。这些材料的机械耐久性由此足以避免LED外壳在运行时破裂。测量长期反射率LED外壳的一个重要性质是良好的长期反射率，这意味着必须在运行条件下在最长时期内保持高反射度以确保LED甚至在长时间内的高亮度。用LED (15瓦，λ max = 440纳米)在室温下照射试样(彩色瓷砖)甚至在14天后也不会在该材料中导致任何可见的改变或对该材料造成任何可见的破坏。换言之，纯照射不适于进行LED外壳材料在材料选择方面的强制应力试验。只有热和照射的同时作用才能导致照射处的表面改变并因此降低反射度。因此，在下文所述应力试验中测定制成的试样的反射率变化。将位于平床加热台上的彩色瓷砖(30 X 30 X 2毫米)在整个面积上从下方加热至120°C，并在中间用LED (15瓦特，= 440纳米)经聚焦透镜系统(中心焦点的直径4毫米，散射光环的直径20毫米)从上照射。在0小本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于制造具有高强度、高长期反射率和低起泡倾向的ＬＥＤ外壳或外壳元件的基于半结晶聚酰胺的聚酰胺模塑材料，其由以下组分组成：（Ａ）４０至８０重量％的至少一种半芳族聚酰胺，所述半芳族聚酰胺基于至少７０摩尔％的芳族二羧酸和至少７０摩尔％的具有４至１８个碳原子的脂肪族二胺，并具有２７０℃至３４０℃的熔融温度（Ｔｍ）；（Ｂ）１０至３０重量％的二氧化钛粒子；（Ｃ）５至２０重量％的玻璃纤维；（Ｄ）５至３０重量％的碳酸钙，其中组分（Ａ）至（Ｄ）的重量百分比加在一起为１００％，且条件是组分（Ｂ）、（Ｃ）和（Ｄ）满足下列条件：（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｄ）＝２０至６０重量％，（Ｃ）／（Ｄ）的重量比为０．２５至１．５，并且其中所述聚酰胺模塑材料除组分（Ａ）至（Ｄ）之外任选还包含常用添加剂（Ｅ），其量为除组分（Ａ）至（Ｄ）的和之外的量。
【技术特征摘要】
2010.05.17 EP 10162998.81.一种用于制造具有高强度、高长期反射率和低起泡倾向的LED外壳或外壳元件的基于半结晶聚酰胺的聚酰胺模塑材料，其由以下组分组成(A)40至80重量％的至少一种半芳族聚酰胺，所述半芳族聚酰胺基于至少70摩尔％的芳族二羧酸和至少70摩尔％的具有4至18个碳原子的脂肪族二胺，并具有270°C至340°C 的熔融温度(Tffl)；(B)10至30重量％的二氧化钛粒子；(C)5至20重量％的玻璃纤维；(D)5至30重量％的碳酸钙，其中组分(A)至(D)的重量百分比加在一起为100%，且条件是组分(B)、(C)和(D)满足下列条件(B)+(C)+ (D) = 20 至 60 重量 ％，(C)/(D)的重量比为0.25至1.5，并且其中所述聚酰胺模塑材料除组分(A)至(D)之外任选还包含常用添加剂(E)，其量为除组分(A)至(D)的和之外的量。2.根据权利要求1所述的聚酰胺模塑材料，其特征在于组分(D)由10-25重量％、优选 10至20重量％的碳酸钙构成。3.根据前述权利要求之一所述的聚酰胺模塑材料，其特征在于组分(B)由15至25重量％的二氧化钛粒子构成。4.根据前述权利要求中任一项所述的聚酰胺模塑材料，其特征在于组分(B)由有机或无机涂布的二氧化钛粒子构成。5.根据前述权利要求中任一项所述的聚酰胺模塑材料，其特征在于所述二氧化钛粒子的平均粒径为0. 1至5微米，尤其为0. 2至1微米，和/或其特征在于中值重均分布d50m在 0. 3至0. 6微米的范围内，和/或其特征在于中值数均分布d50n在0. 1至0. 4微米的范围内。6.根据前述权利要求中任一项所述的聚酰胺模塑材料，其特征在于(C)/(D)的重量比在0.3至1.2的范围内，优选在0.4至1.0的范围内，更优选0.5。7.根据前...
【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉·兰贝茨，安德烈亚斯·拜尔，曼弗雷德·赫韦尔，海因茨·霍夫，
申请(专利权)人：EMS专利股份公司，
类型：发明
国别省市：CH
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