專利名稱：一種導(dǎo)熱樹脂組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)熱樹脂組合物；本發(fā)明還涉及一種導(dǎo)熱樹脂組合物的制備方法。
背景技術(shù)：
在電子技術(shù)領(lǐng)域，由于電子線路的集成度越來越高，熱量的集聚導(dǎo)致器件溫度升高從而導(dǎo)致工作穩(wěn)定性降低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電子元器件溫度每升高2°C，可靠性下降10%，溫度升高50°C的壽命只有溫度升高25°C壽命的1/6，因此，為保證電子元器件長(zhǎng)時(shí)間高可靠性地正常工作，材料的散熱能力就成為影響其使用壽命的重要限制因素。傳統(tǒng)的導(dǎo)熱材料一般選用鋁材或陶瓷類材料，雖然這兩類材料散熱能力好，但這些材料設(shè)計(jì)自由度小、易破裂、密度大，而且價(jià)格昂貴。因此發(fā)展出了導(dǎo)熱塑料這一新型導(dǎo)熱材料。用導(dǎo)熱塑料作為導(dǎo)熱材料，雖然在導(dǎo)熱性能上比不上鋁和陶瓷，但是通過產(chǎn)品設(shè)計(jì)也能夠達(dá)到與鋁或陶瓷同樣的散熱能力。同時(shí)用導(dǎo)熱塑料作為導(dǎo)熱材料更耐腐蝕、更柔韌、 設(shè)計(jì)靈活性更高、重量更輕。目前，利用導(dǎo)熱組分對(duì)聚合物基體進(jìn)行填充以制備具有高導(dǎo)熱性能的聚合物復(fù)合材料已獲得越來越多的關(guān)注，多采取提高導(dǎo)熱組分填充量的方法以達(dá)到提高導(dǎo)熱性能的目的。中國(guó)專利CN1775860A公開了一種“注塑成型的導(dǎo)熱絕緣塑料”，該發(fā)明采用常見的而且流動(dòng)性較好的熱塑性塑料作為基體，質(zhì)量份為100 ；而導(dǎo)熱填料采用MgO、A1203、SiC等陶瓷材料，質(zhì)量份為100-700，占導(dǎo)熱復(fù)合材料的質(zhì)量百分比為50-87. 5wt% ；專利公開號(hào) CN101280109A公開了一種“抗靜電導(dǎo)熱塑料”，該專利公開的方法為在PPS樹脂中加入硬度低的硫化鋅得到PPS導(dǎo)熱塑料，發(fā)明中導(dǎo)熱填料的含量高達(dá)75wt%時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)不到 1. OW/mk，相對(duì)于添加量，導(dǎo)熱系數(shù)提高較小。在現(xiàn)有技術(shù)中，還有采用不同粒徑、種類和形狀的導(dǎo)熱填料進(jìn)行復(fù)配以提高材料的導(dǎo)熱性能。專利CN96109916為獲得填料在基質(zhì)中最大限度的堆砌系數(shù)，將三種粒徑不同的Al2O3按一定的比例與基體樹脂混合，最終產(chǎn)品中 Al2O3的體積分?jǐn)?shù)高達(dá)73%，導(dǎo)熱系數(shù)為4. 05 ff/m · K。專利US2005095901A1公開的導(dǎo)熱材料由LCP、BN和碳纖維組成。單獨(dú)添加 50vol%BN或碳纖維制備的導(dǎo)熱LCP的導(dǎo)熱系數(shù)約為20W/m-k,當(dāng)BN和碳纖維復(fù)配使用時(shí)， 相同添加量的填料提高了 LCP的導(dǎo)熱系數(shù)，高達(dá)^W/m · k ；專利CN 101878268A介紹了一種制備高導(dǎo)熱性材料的方法，利用片狀填料和粉狀填料按一定比例進(jìn)行復(fù)配，能夠得到導(dǎo)熱性能達(dá)到3W/m. K的導(dǎo)熱材料。中國(guó)專利201010614843. 2公開了一種絕緣導(dǎo)熱聚酰胺復(fù)合材料及其制備方法，包括樹脂材料、導(dǎo)熱材料及填充劑。其優(yōu)點(diǎn)在于可依靠改性填料的方式來增強(qiáng)其導(dǎo)熱性能。以上組合物的不足之處在于，導(dǎo)熱填料與樹脂配合不好從而導(dǎo)致聚合物力學(xué)性能不佳或抗老化性能下降
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有改進(jìn)散熱性能的導(dǎo)熱樹脂組合物及其制備方法，其主要方法是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過添加相關(guān)添加劑，利用其與導(dǎo)熱填料產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)，并制備出具有改進(jìn)導(dǎo)熱性能的導(dǎo)熱樹脂組合物。一種導(dǎo)熱樹脂組合物，按重量百分比包括如下組分 熱塑性樹脂20-60wt%
導(dǎo)熱填料30-70 wt%
導(dǎo)熱助劑1-10 wt%
其他添加劑0-30 wt%。所述的熱塑性樹脂為聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)、聚酰胺(如PA10T、 PA6T/66、PA6T/61、PA9T、PA46、PA6、PA66、PA6/66 )、聚酯(如 PBT、PET、PC )、苯乙烯類聚合物 (如ABS、PS)和聚烯烴(如PP、PE)中的一種或幾種，但不僅限于這些熱塑性樹脂。所述的導(dǎo)熱填料為氧化鋁(A1203)、氮化鋁(A1N)、氧化鎂(MgO)、氮化硼(BN)、碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO),硫化鋅(ZnS),氫氧化鎂(Mg (OH)2),氫氧化鋁(Al (OH) 3)>氟化鈣 (CaF2)中的一種或幾種，但不僅限于這些導(dǎo)熱填料。所述的導(dǎo)熱助劑為磷酸鋁、磷酸氫鋁、磷酸二氫鋁、磷酸二氫鎂中的一種或幾種， 但不僅限于這些磷酸金屬鹽；所述的其他添加劑包括補(bǔ)強(qiáng)填料、阻燃劑、阻燃協(xié)效劑、潤(rùn)滑劑、抗氧劑等中的一種或幾種；所述的補(bǔ)強(qiáng)填料包括玻璃纖維、碳纖維、礦物纖維、金屬纖維、滑石粉、二氧化硅、云母等中的一種或多種，但不僅限于這些補(bǔ)強(qiáng)性填料；所述的阻燃劑包括溴化聚苯乙烯、聚溴化苯乙烯和溴化聚苯醚樹脂、次膦酸鹽中的一種，但不僅限于這些阻燃劑；所述的阻燃協(xié)效劑包括三氧化銻、硼酸鋅、錫酸鋅、氧化鋅、銻酸鈉、勃姆石、聚四氟乙烯中的一種或幾種，但不僅限于這些阻燃協(xié)效劑；所述的潤(rùn)滑劑包括褐煤酸衍生物、高分子蠟類、低分子液晶聚合物、硬脂酸金屬皂鹽、硬脂酸酰胺、硅酮類化合物中的一種或幾種， 但不僅限于這些潤(rùn)滑劑；所述的抗氧劑包括受阻酚類、受阻胺類、亞磷酸酯類、硫代二丙酸酯類或硫醇類中的一種或幾種，但不僅限于這些抗氧劑。
一種導(dǎo)熱樹脂組合物，其制備方法為
(1)按以下重量百分比稱取物料，熱塑性樹脂20-60wt%、導(dǎo)熱填料30-70wt%、導(dǎo)熱助劑 1-10 wt%、其他添加劑 0-30wt% ；
(2)將熱塑性樹脂、部分導(dǎo)熱填料、導(dǎo)熱助劑、阻燃劑、阻燃協(xié)效劑、潤(rùn)滑劑和抗氧劑加到高速混合機(jī)中，混合均勻；
(3)將混合均勻的物料通過主喂料口加入擠出機(jī)中，補(bǔ)強(qiáng)填料和部分導(dǎo)熱填料通過側(cè)喂料口加入擠出機(jī)中，擠出造粒，得到導(dǎo)熱樹脂組合物。本發(fā)明所述導(dǎo)熱樹脂組合物與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)
導(dǎo)熱助劑在組合物中起到了“橋梁”的作用，把單獨(dú)分散在基體樹脂中的導(dǎo)熱填料顆粒粘接在一起，孤立的導(dǎo)熱單元連接成大的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，使得填料組分間更容易形成導(dǎo)通網(wǎng)絡(luò)， 導(dǎo)熱性能大大增加；其好處在于，一方面在導(dǎo)熱填料添加量相同時(shí)，本發(fā)明能獲得更高的導(dǎo)熱率；另一方面，要獲得一定的導(dǎo)熱率，本發(fā)明所需添加的導(dǎo)熱填料更少。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不能將實(shí)施例中所涉及的方法和技術(shù)參數(shù)作為對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于此。實(shí)施例1
所述導(dǎo)熱樹脂組合物按重量百分比計(jì)，由以下組分組成聚苯硫醚32wt%，氧化鋁 50wt%，磷酸二氫鋁2wt%，碳纖維15wt%，硬脂酸鋅0. 5wt%，抗氧劑0. 5wt%。按上述配方稱取物料，將聚苯硫醚、部分氧化鋁、磷酸二氫鋁、硬脂酸鋅和抗氧劑加到高速混合機(jī)中，混合均勻后通過主喂料口加入擠出機(jī)中，另一部分氧化鋁和碳纖維通過側(cè)喂料口加入擠出機(jī)中，在^(TC左右擠出造粒，得到導(dǎo)熱樹脂組合物。所述導(dǎo)熱樹脂組合物制得的導(dǎo)熱絕緣塑料的各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果見表1。 實(shí)施例2
所述導(dǎo)熱樹脂組合物按重量分?jǐn)?shù)計(jì)，由以下組分組成聚苯硫醚30wt%，氧化鋁50wt%， 磷酸二氫鋁，碳纖維15wt%，硬脂酸鋅0. 5wt%,抗氧劑0. 5wt%。按上述配方稱取物料，將聚苯硫醚、部分氧化鋁、磷酸二氫鋁、硬脂酸鋅和抗氧劑加到高速混合機(jī)中，混合均勻后通過主喂料口加入擠出機(jī)中，部分氧化鋁和碳纖維通過側(cè)喂料口加入擠出機(jī)中，在^(TC左右擠出造粒，得到導(dǎo)熱樹脂組合物。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)果見表1。 實(shí)施例3
所述導(dǎo)熱樹脂組合物按重量分?jǐn)?shù)計(jì)，由以下組分組成聚苯硫醚30wt%，氧化鋁50wt%， 磷酸二氫鋁2wt%，磷酸鋁2wt%，碳纖維15wt%，硬脂酸鋅0. 5wt%，抗氧劑0. 5wt%。按上述配方稱取物料，將聚苯硫醚、部分氧化鋁、磷酸二氫鋁、磷酸鋁、硬脂酸鋅和抗氧劑加到高速混合機(jī)中，混合均勻后通過主喂料口加入擠出機(jī)中，部分氧化鋁和碳纖維通過側(cè)喂料口加入擠出機(jī)中，在^(TC左右擠出造粒，得到導(dǎo)熱樹脂組合物。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)果見表1。 實(shí)施例4
所述導(dǎo)熱樹脂組合物按重量分?jǐn)?shù)計(jì)，由以下組分組成聚酰胺PAlOT 26wt%,氧化鋁 30wt%,氮化鋁15wt%，磷酸二氫鋁，玻璃纖維12wt%，二乙基次膦酸鋁0wt%，錫酸鋅 2wt%，硬脂酸酰胺0. 5wt%，抗氧劑0. 5wt%。按上述配方稱取物料，將耐高溫聚酰胺、氮化鋁、磷酸二氫鋁、二次磷酸鋁、錫酸鋅、硬脂酸酰胺和抗氧劑加到高速混合機(jī)中，混合均勻后通過主喂料口加入擠出機(jī)中，氧化鋁和玻璃纖維通過側(cè)喂料口加入擠出機(jī)中，在310°C左右擠出造粒，得到導(dǎo)熱樹脂組合物。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)果見表1。 對(duì)比例1
樹脂組合物按重量分?jǐn)?shù)計(jì)，由以下組分組成聚苯硫醚3#t%，氧化鋁50wt%，碳纖維 15wt%，硬脂酸鋅0. 5wt%，抗氧劑0. 5wt%。
按上述配方稱取物料，將聚苯硫醚、部分氧化鋁、硬脂酸鋅和抗氧劑加到高速混合機(jī)中，混合均勻后通過主喂料口加入擠出機(jī)中，部分氧化鋁和碳纖維通過側(cè)喂料口加入擠出機(jī)中，在^(TC左右擠出造粒，得到導(dǎo)熱樹脂組合物。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)果見表1。 對(duì)比例2
樹脂組合物按重量分?jǐn)?shù)計(jì)，由以下組分組成聚苯硫醚2福，氧化鋁60wt%，碳纖維 15wt%，硬脂酸鋅0. 5wt%，抗氧劑0. 5wt%。按上述配方稱取物料，將聚苯硫醚、部分氧化鋁、硬脂酸鋅和抗氧劑加到高速混合機(jī)中，混合均勻后通過主喂料口加入擠出機(jī)中，部分氧化鋁和碳纖維通過側(cè)喂料口加入擠出機(jī)中，在^(TC左右擠出造粒，得到導(dǎo)熱樹脂組合物。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)果見表1。 對(duì)比例3
樹脂組合物按重量分?jǐn)?shù)計(jì)，由以下組分組成聚酰胺PA10T30wt%，氧化鋁30wt%，氮化鋁15wt%，玻璃纖維12wt%，二乙基次膦酸鋁10wt%，錫酸鋅2wt%，硬脂酸酰胺0. 5wt%,抗氧劑 0. 5wt%。按上述配方稱取物料，將耐高溫聚酰胺、氮化鋁、二次磷酸鋁、錫酸鋅、硬脂酸酰胺和抗氧劑加到高速混合機(jī)中，混合均勻后通過主喂料口加入擠出機(jī)中，氧化鋁和玻璃纖維通過側(cè)喂料口加入擠出機(jī)中，在310°C左右擠出造粒，得到導(dǎo)熱樹脂組合物。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)果見表1。 實(shí)施例5
樹脂組合物按重量分?jǐn)?shù)計(jì)，由以下組分組成PET20wt%，氫氧化鋁70wt%，磷酸二氫鎂 2wt%，磷酸鋁2wt%，碳纖維5wt%，氧化鋅0. 5wt%,亞磷酸酯類抗氧劑0. 5wt%。其制備方法同實(shí)施例1。 實(shí)施例6
樹脂組合物按重量分?jǐn)?shù)計(jì)，由以下組分組成聚乙烯30wt%，碳化硅60wt%，磷酸二氫鎂 lwt%，磷酸二氫鋁lwt%，碳纖維lwt%，聚四氟乙烯0. ，硫代二丙酸酯類抗氧劑0. 6wt%0其制備方法同實(shí)施例1。 實(shí)施例7
樹脂組合物按重量分?jǐn)?shù)計(jì)，由以下組分組成聚乙烯2#t%，PA6/66 10wt%,氧化硼 30wt%，磷酸二氫鎂2wt%，磷酸二氫鋁，碳纖維12wt%，聚四氟乙烯6wt%，硫代二丙酸酯類抗氧劑12wt%。其制備方法同實(shí)施例1。 實(shí)施例8樹脂組合物按重量分?jǐn)?shù)計(jì)，由以下組分組成聚丙烯60wt%，氧化鋅30wt%，磷酸二氫鎂 4wt%，磷酸二氫鋁6wt%。其制備方法同實(shí)施例1。
表1各實(shí)施例及對(duì)比例參數(shù)測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)熱樹脂組合物，其特征在于，按重量百分比包括如下組分熱塑性樹脂20-60wt%導(dǎo)熱填料30-70 wt%導(dǎo)熱助劑1-10 wt%其他添加劑0-30 wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種導(dǎo)熱樹脂組合物，其特征在干，所述的熱塑性樹脂為聚 苯硫醚、液晶聚合物、聚酰胺、聚酯、苯乙烯類聚合物或聚烯烴中的ー種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種導(dǎo)熱樹脂組合物，其特征在干，所述的導(dǎo)熱填料為氧化 鋁、氮化鋁、氧化鎂、氮化硼、碳化硅、氧化鋅、硫化鋅、氫氧化鎂、氫氧化鋁或氟化鈣中的一 種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種導(dǎo)熱樹脂組合物，其特征在干，所述的導(dǎo)熱助劑為磷酸 鋁、磷酸氫鋁、磷酸ニ氫鋁、磷酸ニ氫鎂中的ー種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種導(dǎo)熱樹脂組合物，其特征在干，所述的其他添加劑包括 補(bǔ)強(qiáng)填料、阻燃劑、阻燃協(xié)效劑、潤(rùn)滑劑或抗氧劑中的ー種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種導(dǎo)熱樹脂組合物，其特征在干，所述補(bǔ)強(qiáng)填料包括玻璃 纖維、碳纖維、礦物纖維、金屬纖維、滑石粉、ニ氧化硅、云母等中的ー種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種導(dǎo)熱樹脂組合物，其特征在干，所述阻燃劑包括溴化聚 苯乙烯、聚溴化苯乙烯和溴化聚苯醚樹脂、次膦酸鹽中的ー種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種導(dǎo)熱樹脂組合物，其特征在干，所述阻燃協(xié)效劑包括三 氧化銻、硼酸鋅、錫酸鋅、氧化鋅、銻酸鈉、勃姆石、聚四氟乙烯中的ー種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種導(dǎo)熱樹脂組合物，其特征在干，所述潤(rùn)滑劑包括褐煤酸 衍生物、高分子蠟類、低分子液晶聚合物、硬脂酸金屬皂鹽、硬脂酸酰胺、硅酮類化合物中的 ー種或幾種。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種導(dǎo)熱樹脂組合物，其特征在干，所述的抗氧劑包括受阻 酚類抗氧劑、受阻胺類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑、硫代ニ丙酸酯類抗氧劑或硫醇類抗氧劑 中的ー種或幾種。
11.制備權(quán)利要求1-10所述導(dǎo)熱樹脂組合物的方法，具體步驟為(1)按以下重量百分比稱取物料，熱塑性樹脂20-60wt%、導(dǎo)熱填料30-70wt%、導(dǎo)熱助劑 1-10 wt%、其他添加劑 0-20wt% ；(2)將熱塑性樹脂、部分導(dǎo)熱填料、導(dǎo)熱助劑、阻燃劑、阻燃協(xié)效劑、潤(rùn)滑劑和抗氧劑加 到高速混合機(jī)中，混合均勻；(3)混合均勻的物料通過主喂料ロ加入擠出機(jī)中，補(bǔ)強(qiáng)性填料和部分導(dǎo)熱填料通過側(cè) 喂料ロ加入擠出機(jī)中，擠出造粒，得到導(dǎo)熱樹脂組合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種導(dǎo)熱樹脂組合物，按重量百分比由以下組分組成熱塑性樹脂20-60wt%，導(dǎo)熱填料30-70wt%，導(dǎo)熱助劑1-10wt%，其他添加劑0-30wt%。制備權(quán)所述導(dǎo)熱樹脂組合物的方法，具體步驟為(1)按以下重量百分比稱取物料，熱塑性樹脂20-60wt%、導(dǎo)熱填料30-70wt%、導(dǎo)熱助劑1-10wt%、其他添加劑0-20wt%；(2)將各種組分加到高速混合機(jī)中，混合均勻；(3)混合均勻的物料通過主喂料口加入擠出機(jī)中，補(bǔ)強(qiáng)性填料和部分導(dǎo)熱填料通過側(cè)喂料口加入擠出機(jī)中，擠出造粒，得到導(dǎo)熱樹脂組合物。其優(yōu)點(diǎn)為，導(dǎo)熱助劑起到了“橋梁”作用，把單獨(dú)分散在基體樹脂中的導(dǎo)熱填料顆粒粘接在一起，把孤立的導(dǎo)熱單元連接成大的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，使得填料組分間更容易形成導(dǎo)通網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)熱性能大大增加。
文檔編號(hào)C08K7/06GK102304284SQ20111024148
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者劉奇祥, 姜蘇俊, 寧凱軍, 易慶鋒, 蔣智強(qiáng), 蔡彤旻, 陳大華, 麥杰鴻 申請(qǐng)人:上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司, 金發(fā)科技股份有限公司