專(zhuān)利名稱(chēng)：一種導(dǎo)熱絕緣材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程塑料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種導(dǎo)熱絕緣材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著微電子集成技術(shù)和組裝技術(shù)的快速發(fā)展，電子元器件和邏輯電路的體積越來(lái) 越小，而工作頻率急劇增加，此時(shí)電子設(shè)備所產(chǎn)生的熱量迅速積累、增加，在使用環(huán)境溫度 下，為保證電子元器件長(zhǎng)時(shí)間高可靠性地正常工作，及時(shí)散熱能力就成為影響其使用壽命 的重要限制因素，因此迫切需要研制高導(dǎo)熱性能的絕緣材料。傳統(tǒng)的導(dǎo)熱材料一般選用鋁材或陶瓷類(lèi)材料，但是這類(lèi)材料加工困難并且價(jià)格昂 貴，密度大。塑料質(zhì)輕、易加工成型，容易設(shè)計(jì)加工成各種形狀，目前成為導(dǎo)熱絕緣材料的主 要研究方向，同時(shí)研制導(dǎo)熱性能良好和綜合性能好的高分子復(fù)合材料將對(duì)電子工業(yè)、航空 航天領(lǐng)域的材料設(shè)計(jì)拓展具有非常重要的意義。導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料制備的主要途徑就是向聚合物中填充導(dǎo)熱組分來(lái)制備高分子 復(fù)合材料。專(zhuān)利CN 1333801A介紹了一種提高聚合物復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的方法，利用高的 長(zhǎng)徑比碳纖維與低的長(zhǎng)徑比粉體填料按照一定比例進(jìn)行復(fù)合，能夠得到最高導(dǎo)熱性能達(dá)到 25ff/m. K的高分子復(fù)合材料，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有考慮材料是否導(dǎo)電，同時(shí)其聚合物基體 也只局限于LCP(液晶聚合物)；專(zhuān)利CN 10333434A介紹了一種乙烯基硅樹(shù)脂制備的導(dǎo)熱 絕緣材料，導(dǎo)熱填料采用無(wú)機(jī)粉體，但是制備的材料導(dǎo)熱系數(shù)不超過(guò)5W/m. K。已有的方法 雖然能夠制備高導(dǎo)熱系數(shù)材料，但是材料不絕緣；而且導(dǎo)熱絕緣材料的導(dǎo)熱系數(shù)也不超過(guò) 5W/m.K，同時(shí)價(jià)格昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種導(dǎo)熱系數(shù)高，同時(shí)具有優(yōu)異電 絕緣性和成型加工性能的導(dǎo)熱絕緣材料。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供上述導(dǎo)熱絕緣材料的制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種導(dǎo)熱絕緣材料，由以下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成塑料基體15%-50%導(dǎo)熱絕緣填料A 15% -45%導(dǎo)熱絕緣填料B 5% -15%礦物纖維C10% -30%偶聯(lián)劑0-2%潤(rùn)滑劑0_2%。在上述導(dǎo)熱絕緣材料中，所述的塑料基體優(yōu)選液晶聚合物(LCP)、耐熱聚酰胺、聚 苯硫醚(PPS)、PBT、PA、PET、ABS、PP、PE或PC中的一種或幾種。在上述導(dǎo)熱絕緣材料中，所述耐熱聚酰胺優(yōu)選為PA10T、PA6T、PA9T、PPA或PA46。
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在上述導(dǎo)熱絕緣材料中，所述的導(dǎo)熱填料A粒徑在5-200 μ m,所述的導(dǎo)熱填料B粒 徑在 0. 3-6 μ m ；在上述導(dǎo)熱絕緣材料中，所述的導(dǎo)熱填料A為氮化鋁(A1N)、氮化硼(BN)、碳化硅 (SiC)中的一種或幾種的混合物。在上述導(dǎo)熱絕緣材料中，所述的導(dǎo)熱填料B為氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、氫氧化鎂、 氫氧化鋁、氟化鈣中的一種或幾種的混合物。在上述導(dǎo)熱絕緣材料中，所述的礦物纖維C優(yōu)選為玻璃纖維、硼纖維、鈦酸鉀纖維 中的一種或幾種的混合物。在上述導(dǎo)熱絕緣材料中，所述的偶聯(lián)劑優(yōu)選為硅烷類(lèi)、鈦酸酯類(lèi)或鋁酸酯類(lèi)偶聯(lián) 劑中的一種或幾種的混合物。在上述導(dǎo)熱絕緣材料中，所述的潤(rùn)滑劑優(yōu)選為硬脂酸鹽、硬脂酸酰胺、低分子蠟類(lèi) 或蒙塔酸鈉鹽中的一種或幾種的混合物。在上述導(dǎo)熱絕緣材料的制備方法包括如下步驟(1)將潤(rùn)滑劑、偶聯(lián)劑和塑料基體加到高速混合機(jī)中，混合均勻；(2)加入部分導(dǎo)熱填料A、B,繼續(xù)攪拌均勻；(3)將混合均勻的料通過(guò)主喂料口加入擠出機(jī)中，部分導(dǎo)熱填料A、B通過(guò)側(cè)喂料 口加入擠出機(jī)中，擠出造粒，得到一次造粒料；(4)將得到的一次造粒料從主喂口加入到擠出機(jī)中，礦物纖維C從側(cè)喂口加入擠 出機(jī)，擠出造粒，得到用于注塑成型的導(dǎo)熱絕緣塑料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果(1)本發(fā)明采用不同長(zhǎng)徑比的導(dǎo)熱填料，通過(guò)配方的優(yōu)化及加工工藝的調(diào)整，能 夠制備導(dǎo)熱率范圍在l_15W/m. K的導(dǎo)熱材料，同時(shí)具有優(yōu)異的電絕緣性(體積電阻率大于 IO13 Ω . cm)，并且得到的材料具有很好的成型加工性能；(2)本發(fā)明采用二次過(guò)機(jī)的方式，使導(dǎo)熱填料分散更好，從而從宏觀上使材料的導(dǎo) 熱性更好、更均勻，加工時(shí)氣體含量也少；(3)本發(fā)明采用不同長(zhǎng)徑比的導(dǎo)熱填料復(fù)配，利用長(zhǎng)徑比大的填料在熔體流動(dòng)方 向上排列，而長(zhǎng)徑比較小的填料填充由于大長(zhǎng)徑比填料排列留下的空隙，結(jié)果填料組分間 的界面數(shù)目大大減少，更容易形成導(dǎo)通網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)熱性能大大增加；(4)本發(fā)明在第二次過(guò)機(jī)時(shí)加入一定量的礦物纖維，可以起到彌補(bǔ)由于高粉體填 料加入造成的材料性能的損失，性能更好。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1用于注塑成型的導(dǎo)熱絕緣塑料，其各組分百分比為液晶聚合物(LCP)30%、30ym 氧化鋁41%、5 μ m氮化鋁15%，玻璃纖維10%，硅烷偶聯(lián)劑2%，硬脂酸鋅2%。將硅烷偶聯(lián)劑、硬脂酸鋅和LCP加入到高速混合機(jī)中，混合均勻后加入部分導(dǎo)熱 填料氧化鋁和氮化鋁，繼續(xù)攪拌均勻，然后將混合均勻的料通過(guò)主喂料口加入擠出機(jī)中，部 分導(dǎo)熱填料氧化鋁和氮化鋁通過(guò)側(cè)喂料口加入擠出機(jī)中，擠出造粒，得到一次造粒料，最后將得到的一次造粒料從主喂口加入到擠出機(jī)中，玻璃纖維從側(cè)喂口加入擠出機(jī)，在350°C擠 出造粒，得到用于注塑成型的導(dǎo)熱絕緣塑料。該實(shí)施例所提供的導(dǎo)熱絕緣塑料的各項(xiàng)參數(shù)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。實(shí)施例2用于注塑成型的導(dǎo)熱絕緣塑料，其各組分百分比為聚苯硫醚(PPS)50%、40ym氮 化硼30 %、3 μ m氟化鈣5 %，鈦酸鉀纖維13 %，硅烷偶聯(lián)劑1 %，硬脂酸鈣1 %。將硅烷偶聯(lián)劑、硬脂酸鈣和PPS加入到高速混合機(jī)中，混合均勻后加入部分導(dǎo)熱 填料氮化硼和氟化鈣，繼續(xù)攪拌均勻，然后將混合均勻的料通過(guò)主喂料口加入擠出機(jī)中，部 分導(dǎo)熱填料氮化硼和氟化鈣通過(guò)側(cè)喂料口加入擠出機(jī)中，擠出造粒，得到一次造粒料，最后 將得到的一次造粒料從主喂口加入到擠出機(jī)中，鈦酸鉀纖維從側(cè)喂口加入擠出機(jī)，在290°C 擠出造粒，得到用于注塑成型的導(dǎo)熱絕緣塑料。該實(shí)施例所提供的導(dǎo)熱絕緣塑料的各項(xiàng)參數(shù)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。實(shí)施例3用于注塑成型的導(dǎo)熱絕緣塑料，其各組分百分比為ΡΑ6630%、50μπι碳化硅40%、 2 μ m氧化鋅10%，玻璃纖維17%，硅烷偶聯(lián)劑1.5%，硬脂酸酰胺1.5%。將硅烷偶聯(lián)劑、硬脂酸酰胺和PPS加入到高速混合機(jī)中，混合均勻后加入部分導(dǎo) 熱填料碳化硅和氧化鋅，繼續(xù)攪拌均勻，然后將混合均勻的料通過(guò)主喂料口加入擠出機(jī)中， 部分導(dǎo)熱填料碳化硅和氧化鋅通過(guò)側(cè)喂料口加入擠出機(jī)中，擠出造粒，得到一次造粒料，最 后將得到的一次造粒料從主喂口加入到擠出機(jī)中，玻璃纖維從側(cè)喂口加入擠出機(jī)，在260°C 擠出造粒，得到用于注塑成型的導(dǎo)熱絕緣塑料。該實(shí)施例所提供的導(dǎo)熱絕緣塑料的各項(xiàng)參數(shù)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。實(shí)施例4用于注塑成型的導(dǎo)熱絕緣塑料，其各組分百分比為耐熱聚酰胺PAlOT 15%,20ym 碳化硅45 %、2 μ m氧化鋅15 %，玻璃纖維23 %，硅烷偶聯(lián)劑1 %，硬脂酸酰胺1 %。將硅烷偶聯(lián)劑、硬脂酸酰胺和PAlOT加入到高速混合機(jī)中，混合均勻后加入部分 導(dǎo)熱填料碳化硅和氧化鋅，繼續(xù)攪拌均勻，然后將混合均勻的料通過(guò)主喂料口加入擠出機(jī) 中，部分導(dǎo)熱填料碳化硅和氧化鋅通過(guò)側(cè)喂料口加入擠出機(jī)中，擠出造粒，得到一次造粒 料，最后將得到的一次造粒料從主喂口加入到擠出機(jī)中，玻璃纖維從側(cè)喂口加入擠出機(jī)，在 320°C擠出造粒，得到用于注塑成型的導(dǎo)熱絕緣塑料。該實(shí)施例所提供的導(dǎo)熱絕緣塑料的各項(xiàng)參數(shù)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。對(duì)比例5用于注塑成型的導(dǎo)熱絕緣塑料，其各組分百分比為耐熱聚酰胺PAlOT 30%,20ym 碳化硅45 %、2 μ m氧化鋅23 %，硅烷偶聯(lián)劑1 %，硬脂酸酰胺1 %。將硅烷偶聯(lián)劑、硬脂酸酰胺和PAlOT加入到高速混合機(jī)中，混合均勻后加入部分 導(dǎo)熱填料碳化硅和氧化鋅，繼續(xù)攪拌均勻，然后將混合均勻的料通過(guò)主喂料口加入擠出機(jī) 中，部分導(dǎo)熱填料碳化硅和氧化鋅通過(guò)側(cè)喂料口加入擠出機(jī)中，擠出造粒，得到一次造粒 料，最后將得到的一次造粒料從主喂口加入到擠出機(jī)中，在320°C擠出造粒，得到用于注塑 成型的導(dǎo)熱絕緣塑料。該對(duì)比例所提供的導(dǎo)熱絕緣塑料的各項(xiàng)參數(shù)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
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對(duì)比例6用于注塑成型的導(dǎo)熱絕緣塑料，其各組分百分比為耐熱聚酰胺PAlOT 30%,20ym 碳化硅45 %、2 μ m氧化鋅23 %，硅烷偶聯(lián)劑1 %，硬脂酸酰胺1 %。將PA10T、碳化硅、氧化鋅、硅烷偶聯(lián)劑和硬脂酸酰胺一起加入到高混機(jī)中混合均 勻，然后將混合均勻的樹(shù)脂加入到擠出機(jī)中在300°C擠出造粒，得到用于注塑成型的導(dǎo)熱絕 緣塑料。該對(duì)比例所提供的導(dǎo)熱絕緣塑料的各項(xiàng)參數(shù)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。力學(xué)性能采用INSTR0N萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)測(cè)試機(jī)測(cè)試，購(gòu)自上海踏石貿(mào)易有限公司；電學(xué) 性能測(cè)試用PC68高阻計(jì)，上海中遠(yuǎn)電子儀器廠；導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試，采用Hot-disk TPS1500型 導(dǎo)熱儀測(cè)量。表1各實(shí)施例及對(duì)比例參數(shù)測(cè)試結(jié)果 由表1結(jié)果可以看出，得到的導(dǎo)熱絕緣材料，具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，而且具有優(yōu)異 的電絕緣性，適當(dāng)?shù)呐浞郊肮に囌{(diào)整可以力學(xué)性能得到較大提高，適于注塑加工。
權(quán)利要求
一種導(dǎo)熱絕緣材料，其特征在于由以下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成塑料基體 15％ 50％導(dǎo)熱絕緣填料A15％ 45％導(dǎo)熱絕緣填料B5％ 15％礦物纖維C10％ 30％偶聯(lián)劑 0 2％潤(rùn)滑劑 0 2％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱絕緣材料，其特征在于所述的塑料基體是液晶聚合物、 耐熱聚酰胺、聚苯硫醚、PBT、PA、PET、ABS、PP、PE或PC中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱絕緣材料，其特征在于所述耐熱聚酰胺為PA10T、PA6T、 PA9T、PPA 或 PA46。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱絕緣材料，其特征在于所述的導(dǎo)熱填料A粒徑在 5-200 μ m,所述的導(dǎo)熱填料B粒徑在0. 3-6 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱絕緣材料，其特征在于所述的導(dǎo)熱填料A為氮化鋁、氮化 硼、碳化硅中的一種或幾種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱絕緣材料，其特征在于所述的導(dǎo)熱填料B為氧化鋁、氧化 鋅、氧化鎂、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氟化鈣中的一種或幾種的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱絕緣材料，其特征在于所述的礦物纖維C為玻璃纖維、硼 纖維、鈦酸鉀纖維中的一種或幾種的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱絕緣材料，其特征在于所述的偶聯(lián)劑為硅烷類(lèi)、鈦酸酯 類(lèi)或鋁酸酯類(lèi)偶聯(lián)劑中的一種或幾種的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱絕緣材料，其特征在于所述的潤(rùn)滑劑為硬脂酸鹽、硬脂 酸酰胺、低分子蠟類(lèi)或蒙塔酸鈉鹽中的一種或幾種的混合物。
10.權(quán)利要求1所述導(dǎo)熱絕緣材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將潤(rùn)滑劑、偶聯(lián)劑和塑料基體加到高速混合機(jī)中，混合均勻；(2)加入部分導(dǎo)熱填料A、B，繼續(xù)攪拌均勻；(3)將混合均勻的料通過(guò)主喂料口加入擠出機(jī)中，部分導(dǎo)熱填料A、B通過(guò)側(cè)喂料口加 入擠出機(jī)中，擠出造粒，得到一次造粒料；(4)將得到的一次造粒料從主喂口加入到擠出機(jī)中，礦物纖維C從側(cè)喂口加入擠出機(jī)， 擠出造粒，得到用于注塑成型的導(dǎo)熱絕緣塑料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種導(dǎo)熱絕緣材料及其制備方法，由以下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成塑料基體15％-50％，導(dǎo)熱絕緣填料A 15％-45％，導(dǎo)熱絕緣填料B5％-15％，礦物纖維C 10％-30％，偶聯(lián)劑0-2％，潤(rùn)滑劑0-2％。本發(fā)明得到的材料具有很好的成型加工性能，導(dǎo)熱性好、更均勻，加工時(shí)氣體含量也少；本發(fā)明采用不同長(zhǎng)徑比的導(dǎo)熱填料復(fù)配，利用長(zhǎng)徑比大的填料在熔體流動(dòng)方向上排列，而長(zhǎng)徑比較小的填料填充由于大長(zhǎng)徑比填料排列留下的空隙，結(jié)果填料組分間的界面數(shù)目大大減少，更容易形成導(dǎo)通網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)熱性能大大增加；本發(fā)明在第二次過(guò)機(jī)時(shí)加入礦物纖維，可以起到彌補(bǔ)由于高粉體填料加入造成的材料性能的損失，性能更好。
文檔編號(hào)C08K3/22GK101899209SQ20101014016
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者葉南飚, 姜蘇俊, 寧方林, 易慶鋒, 曾祥斌, 蔣智強(qiáng), 陳健 申請(qǐng)人:金發(fā)科技股份有限公司;上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司