專利名稱：填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料及其制備方法。
背景技術(shù)：
金屬由于其導(dǎo)熱性能優(yōu)異，被廣泛使用于散熱用途，但金屬導(dǎo)熱物質(zhì)也存在著很多問題，如重量大、不耐腐蝕等。而導(dǎo)熱塑料則可克服金屬的缺點(diǎn)，且容易加工成型，同時(shí)具有更低的成本及產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度高。為了獲得高熱傳導(dǎo)率的塑料，現(xiàn)有的專利技術(shù)著重于對(duì)填料的選擇以及表面改性等方面。通常的手法為添加高熱導(dǎo)率的填料，例如在高長(zhǎng)徑比的碳纖維和氮化硼中加入高密度的金屬、金屬氧化物作為導(dǎo)熱填料(ZL99815810.0);以陶瓷纖維或石墨或炭黑或碳纖維或金屬粉組合作為填料(ZL02112481.7);以金屬氧化物、碳化硅等作為填料(ZL200510101700.0)。熱傳導(dǎo)過程采取擴(kuò)散形式，但各種材料的導(dǎo)熱機(jī)理是不同的。固體內(nèi)部的導(dǎo)熱載體分別為電子、聲子(點(diǎn)陣波)、光子(電磁輻射)三種。對(duì)聚合物而言，通常為飽和體系，無自由電子，導(dǎo)熱載體為聲子，熱傳導(dǎo)主要依靠晶格振動(dòng)。聚合物相對(duì)分子質(zhì)量很大，具有多分散性，分子鏈則以無規(guī)則纏結(jié)方式存在，難以完全結(jié)晶，再加上分子鏈的振動(dòng)對(duì)聲子有散射作用，使聚合物材料的熱導(dǎo)率很小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種導(dǎo)熱塑料及其制備方法，克服了現(xiàn)有導(dǎo)熱材料導(dǎo)熱系數(shù)低、加工成型難、成本高的問題，其導(dǎo)熱系數(shù)高，加工成型方便，產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度高。

為了達(dá)到上述設(shè)計(jì)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:—種填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其各種原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:基體樹脂60-80%、導(dǎo)熱填料3-40%、增韌劑5-10%、偶聯(lián)劑1_2%、抗氧劑0.1-0.5%、潤(rùn)滑劑0.2-1.5%0優(yōu)選地，其各種原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:基體樹脂65-75%、導(dǎo)熱填料15-25%、增韌劑7-8%、偶聯(lián)劑1_2%、抗氧劑0.2-0.4%、潤(rùn)滑劑0.6_1%。優(yōu)選地，其各種原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:基體樹脂70 %、導(dǎo)熱填料20 %、增韌劑
7.5%、偶聯(lián)劑1.5%、抗氧劑0.3%、潤(rùn)滑劑0.7%。優(yōu)選地，所述的基體樹脂選自環(huán)氧樹脂、聚碳酸樹脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一種。優(yōu)選地，所述的導(dǎo)熱填料為金屬、石墨、金屬氧化物、金屬氮化物、碳粉及碳化物中的一種;其中:所述的金屬為Al、Fe或Gu ;所述的金屬氧化物為Mg0、Al203、Ga0、Ti02、Zn0 或 SiO2 ；所述的金屬氮化物為AIN、Si3N4或BN ；
所述的碳粉及碳化物為纖維狀或鱗片狀高導(dǎo)熱碳粉及SiC或B4C3。優(yōu)選地，所述的增韌劑為SEBS-g-MA (TRD-368SE、FG1901X、MD6670)、POE-g-MA(MG-801、TRD-200P、HD800E)、ABS-g-MA(SWJ-2A, TRD-400、C-410)、KT-22 中的一種。優(yōu)選地，所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑(A-168、A-167)、鈦酸酯偶聯(lián)劑(TTS、TMC-931)、鋁酸酯偶聯(lián)劑(SG-A1821、DL-411AF)、硬脂酸中的一種。優(yōu)選地，所述的抗氧劑為1010、1098、168、ST-3610、P262、B-1036 中的一種。優(yōu)選地，所述的潤(rùn)滑劑為PETS、脂肪酸酰胺、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硅銅粉中的一種。一種所述的填充型聚合 物基導(dǎo)熱塑料，利用熔融共混擠出法制備，其步驟包括:S1、將各種原料經(jīng)熱風(fēng)循環(huán)干燥進(jìn)行水分預(yù)處理，避免加工時(shí)水分極其敏感的材料的降解及塑料的各項(xiàng)性能指標(biāo)的惡化；S2、以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，將3-40%的導(dǎo)熱填料加入到高速混合機(jī)當(dāng)中，然后加入1_2%的偶聯(lián)劑，混合均勻制得導(dǎo)熱混合料；S3、將步驟S2中的導(dǎo)熱混合料、60-80%的基體樹脂和5_10 %的增韌劑加入到高速混合機(jī)中，然后加入0.1-0.5%的抗氧劑和0.2-1.5%的潤(rùn)滑劑，混合均勻；S4、將S3步驟中混合均勻的物料加入到雙螺桿擠出機(jī),經(jīng)熔融擠出、造粒得到導(dǎo)熱塑料。名稱解釋:SEBS-g-MA:氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物與馬來酸酐的接枝物。POE-g-MA:馬來酸酐接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物。ABS-g-MA:馬來酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物。PETS:季戊四醇硬脂酸酯。KT-22:丙烯酸酯與縮水甘油酯雙官能化乙烯類彈性體。本發(fā)明所述的填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料及其制備方法的有益效果是:導(dǎo)熱系數(shù)高、雙螺桿擠出造粒，加工成型方便，產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度高。將不同種類的填料按一定比例配合使用，當(dāng)出現(xiàn)正向協(xié)同的混雜效應(yīng)時(shí)，填料結(jié)構(gòu)對(duì)導(dǎo)熱能力的增強(qiáng)作用顯著，復(fù)合材料會(huì)擁有比單一填料填充更優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，提出了產(chǎn)生正向協(xié)同效應(yīng)的條件。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方案作進(jìn)一步的詳細(xì)的描述。實(shí)施例1:一種填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其各種原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:基體樹脂70%、導(dǎo)熱填料20%、增韌劑7.5%、偶聯(lián)劑1.5%、抗氧劑0.3%、潤(rùn)滑劑0.7%。實(shí)施例2:一種填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其各種原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:基體樹脂60%、導(dǎo)熱填料28.7 %、增韌劑10 %、偶聯(lián)劑I %、抗氧劑0.1 %、潤(rùn)滑劑0.2%。實(shí)施例3:一種填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其各種原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:基體樹脂80%、導(dǎo)熱填料11 %、增韌劑5%、偶聯(lián)劑2%、抗氧劑0.5%、潤(rùn)滑劑1.5%。實(shí)施例4:一種填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其各種原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:基體樹脂80%、導(dǎo)熱填料10%、增韌劑7%、偶聯(lián)劑I %、抗氧劑0.5%、潤(rùn)滑劑1.5%0實(shí)施例5:一種填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其各種原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:基體樹脂61 %、導(dǎo)熱填料30 %、增韌劑5 %、偶聯(lián)劑2 %、抗氧劑0.5%,潤(rùn)滑劑1.5%。實(shí)施例6:一種填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其各種原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:基體樹脂65%、導(dǎo)熱填料24%、增韌劑8%、偶聯(lián)劑2%、抗氧劑0.4%、潤(rùn)滑劑0.6%。實(shí)施例7:—種填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其各種原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:基體樹脂75%、導(dǎo)熱填料15.8 %、增韌劑7 %、偶聯(lián)劑I %、抗氧劑0.2 %、潤(rùn)滑劑I %。實(shí)施例8:一種填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其各種原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:基體樹脂75%、導(dǎo)熱填料15%、增韌劑8%、偶聯(lián)劑I %、抗氧劑0.4%、潤(rùn)滑劑0.6%。

實(shí)施例9:一種填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其各種原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:基體樹脂66%、導(dǎo)熱填料25 %、增韌劑7 %、偶聯(lián)劑I %、抗氧劑0.4%、潤(rùn)滑劑0.6 %。上述實(shí)施例中，所述的基體樹脂選自環(huán)氧樹脂、聚碳酸樹脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一種。上述實(shí)施例中，所述的導(dǎo)熱填料為金屬、石墨、金屬氧化物、金屬氮化物、碳粉及碳化物中的一種；其中:所述的金屬為Al、Fe或Gu ;所述的金屬氧化物為MgO、A1203、GaO, TiO2, ZnO 或 SiO2 ；所述的金屬氮化物為AIN、Si3N4或BN ；所述的碳粉及碳化物為纖維狀或鱗片狀高導(dǎo)熱碳粉及SiC或B4C3。上述實(shí)施例中，所述的增韌劑為SEBS-g-MA、POE-g-MA、ABS-g-MA、KT-22中的一種。上述實(shí)施例中，所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、硬脂酸中的一種。上述實(shí)施例中，所述的抗氧劑為1010、1098、168、ST-3610、P262、B-1036中的一種。上述實(shí)施例中，所述的潤(rùn)滑劑為PETS、脂肪酸酰胺、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硅銅粉中的一種。其制備方法，利用熔融共混擠出法制備，步驟包括:S1、將各種原料在鼓風(fēng)干燥箱中經(jīng)熱風(fēng)循環(huán)干燥，將水份含量控制在0.5%。以下；S2、以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，將3-40%的導(dǎo)熱填料加入到高速混合機(jī)中，在攪拌的同時(shí)加入1-2%的偶聯(lián)劑,混合IOmin,具體改性效果視實(shí)際情況而定；S3、將步驟S2中的導(dǎo)熱混合料、60-80%的基體樹脂和5_10 %的增韌劑加入高速混合機(jī)中，然后加入0.1-0.5%的抗氧劑和0.2-1.5%的潤(rùn)滑劑，高速攪拌使其混合均勻。S4、將S3步驟中混合均勻的物料經(jīng)同向雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出、經(jīng)水冷牽引至切粒機(jī)造粒，得到導(dǎo)熱塑料粒料。對(duì)上述實(shí)施例所得導(dǎo)熱塑料進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果如表一。表一,性能測(cè)試表
權(quán)利要求
1.一種填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其特征在于:其各種原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:基體樹脂60-80 %、導(dǎo)熱填料10-30%、增韌劑5-10%、偶聯(lián)劑1_2%、抗氧劑0.1-0.5%、潤(rùn)滑劑0.2-1.5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其特征在于:其各種原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:基體樹脂65-75 %、導(dǎo)熱填料15-25 %、增韌劑7_8%、偶聯(lián)劑1_2%、抗氧劑0.2-0.4%、潤(rùn)滑劑 0.6-1%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其特征在于:其各種原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:基體樹脂70%、導(dǎo)熱填料20%、增韌劑7.5%、偶聯(lián)劑1.5%、抗氧劑0.3%、潤(rùn)滑劑 0.7%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其特征在于:所述的基體樹脂選自環(huán)氧樹脂、聚碳酸樹脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其特征在于:所述的導(dǎo)熱填料為金屬、石墨、金屬氧化物、金屬氮化物、碳粉及碳化物中的一種；其中: 所述的金屬為Al、Fe或Gu ； 所述的金屬氧化物為MgO、A1203、GaO, TiO2, ZnO或SiO2 ； 所述的金屬氮化物為AIN、Si3N4或BN ； 所述的碳粉及碳化物為纖維狀或鱗片狀高導(dǎo)熱碳粉及SiC或B4C3。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其特征在于:所述的增韌劑為SEBS-g-MA、POE-g-MA、ABS-g-MA、KT-22 中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其特征在于:所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、硬脂酸中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其特征在于:所述的抗氧劑為1010、1098、168、ST-3610、P262、B-1036 中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料，其特征在于:所述的潤(rùn)滑劑為PETS、脂肪酸酰胺、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硅銅粉中的一種。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1 9所述任意一項(xiàng)所述的填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料的制備方法，其特征在于:利用熔融共混擠出法制備，其步驟包括: S1、將各種原料在鼓風(fēng)干燥箱中經(jīng)熱風(fēng)循環(huán)干燥，將水份含量控制在0.5%。以下； S2、以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，將3-40%的導(dǎo)熱填料加入到高速混合機(jī)中，在攪拌的同時(shí)加入1-2%的偶聯(lián)劑,混合IOmin,具體改性效果視實(shí)際情況而定； S3、將步驟S2中的導(dǎo)熱混合料、60-80%的基體樹脂和5-10%的增韌劑加入高速混合機(jī)中，然后加入0.1-0.5%的抗氧劑和0.2-1.5%的潤(rùn)滑劑，高速攪拌使其混合均勻。
S4、將S3步驟中混合均勻的物料經(jīng)同向雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出、經(jīng)水冷牽引至切粒機(jī)造粒，得到導(dǎo)熱塑料粒料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種填充型聚合物基導(dǎo)熱塑料及其制備方法，其各種原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為基體樹脂60-80％、導(dǎo)熱填料3-40％、增韌劑5-10％、偶聯(lián)劑1-2％、抗氧劑0.1-0.5％、潤(rùn)滑劑0.2-1.5％。其制備方法，利用熔融共混擠出法制備。其導(dǎo)熱系數(shù)高，加工成型方便，產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度高。
文檔編號(hào)C08L69/00GK103224692SQ201310167729
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月9日
發(fā)明者李本立 申請(qǐng)人:江門市道生工程塑料有限公司