一種制備絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料的方法。它高密度聚乙烯為基體，添加氮化鋁、氧化鋁、氮化硼三種不同粒徑的導(dǎo)熱填料和加工助劑，一并投入在高混機(jī)中預(yù)混合，經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混、擠出、造粒，即可得到顆粒型絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料。本發(fā)明生產(chǎn)的絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料具有高導(dǎo)熱系數(shù)、良好的加工流動(dòng)性和絕緣性，能應(yīng)用于擠出、注射等成型加工，產(chǎn)品能滿足不同領(lǐng)域?qū)Ω叻肿硬牧辖^緣、導(dǎo)熱、良好加工性能等多種功能的要求，應(yīng)用前景良好，其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，操作控制方便，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，具有廣闊的工業(yè)化和市場(chǎng)前景。
【專利說明】一種制備絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料的方法，屬于功能復(fù)合材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在電子【技術(shù)領(lǐng)域】，由于電子線路的集成程度越來(lái)越高，熱量的聚集越來(lái)越多。熱量的聚集導(dǎo)致電子器件溫度升高，工作穩(wěn)定性降低。電子器件溫度升高，電子器件的壽命會(huì)急劇下降。因此，要求用于電子器件的封裝材料具有高導(dǎo)熱性能，以便熱量迅速傳導(dǎo)出來(lái)，達(dá)到降溫的目的。在航天領(lǐng)域，由于缺少空氣的熱傳導(dǎo)作用，必須考慮電子器件的導(dǎo)熱問題。據(jù)Cool Polymers公司網(wǎng)站介紹美國(guó)NASA 2005年發(fā)射的彗星撞擊探測(cè)器上就使用了由該公司開發(fā)的導(dǎo)熱塑料D3604。此外，普通生熱電器產(chǎn)品，如可擦寫光盤、復(fù)印機(jī)導(dǎo)輥等也采用了導(dǎo)熱塑料。其它電子器件如電磁閥門、電容器注塑包封塑料等也必須使用絕緣導(dǎo)熱料。目前國(guó)內(nèi)對(duì)不同領(lǐng)域的絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料的研究報(bào)道多是絕緣導(dǎo)熱膠粘齊U、絕緣導(dǎo)熱橡膠、絕緣導(dǎo)熱灌封材料，對(duì)絕緣導(dǎo)熱塑料的開發(fā)相對(duì)較少。對(duì)于絕緣導(dǎo)熱塑料而言，通常需要高填充量達(dá)到高導(dǎo)熱目的，由此就會(huì)引起復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度急速下降。為盡量保持塑料的力學(xué)性能，需要盡可能降低填料添加量。因此，急需開發(fā)一種填料含量相對(duì)較低，導(dǎo)熱系數(shù)較高的絕緣高導(dǎo)熱材料，實(shí)現(xiàn)塑料復(fù)合材料高性能化和功能化，滿足絕緣導(dǎo)熱塑料的實(shí)際運(yùn)用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的旨在提供一種制備絕緣高導(dǎo)熱功能復(fù)合材料的方法，該方法具備工藝簡(jiǎn)單，操作控制方便，其制備的功能復(fù)合材料具有不增加導(dǎo)熱填料含量，同時(shí)就有較高導(dǎo)熱系數(shù)的特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)基 本原理是:首先，基于聚乙烯晶體具高導(dǎo)熱系數(shù)的機(jī)理(Shen S，Henry A, Tong J, Zheng R, Chen G.Nature Nanotechnology.2010; 5:251-255.),選用結(jié)晶型聚合物(即高密度聚乙烯)為基體，如果選用非晶型工程塑料(如聚碳酸酯)，當(dāng)非晶工程塑料與導(dǎo)熱填料混合時(shí)，并不形成較多的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，其原因是:非晶型工程塑料如:聚碳酸酯，沒有塑料晶體的存在，則不存在塑料晶體與導(dǎo)熱填料粒子之間搭接，則有可能中斷導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)熱系數(shù)并不能有效提高。如果選用結(jié)晶型塑料如高密度聚乙烯，除填料粒子之間的搭接形成的導(dǎo)熱通路，還存在填料粒子與塑料晶體之間的搭接形成的導(dǎo)熱通路。因此，選用結(jié)晶型聚乙烯能形成更多的導(dǎo)熱通路。其次，對(duì)于不同粒徑的導(dǎo)熱填料添加到聚合物基體中，會(huì)因?yàn)閷?dǎo)熱填料粒徑的不同，導(dǎo)熱性能會(huì)有明顯的差異。本發(fā)明主要提供一種特定粒徑范圍內(nèi)絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法。即是利用不同種類、不同粒徑的無(wú)機(jī)粒子作為復(fù)合導(dǎo)熱填料，添加到結(jié)晶型聚合物(高密度聚乙烯)基體中，這種復(fù)合填料的存在可以形成比單一填料有更多的導(dǎo)熱通路的復(fù)合材料，形成的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)包含導(dǎo)熱填料與導(dǎo)熱填料之間形成的網(wǎng)絡(luò)，還包括了導(dǎo) 熱填料-晶體-導(dǎo)熱填料形成的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，由上述多種導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的相互作用和協(xié)同作用使得導(dǎo)熱填料的總添加量在不增加的情況下(相對(duì)于只添加一種導(dǎo)熱填料時(shí)的添加量)，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)也能得到明顯提高。另外，加工過程中也可以通過加入加工助劑來(lái)調(diào)節(jié)絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料的流動(dòng)性和表面光潔度。
[0005]本發(fā)明基于上述原理，實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明選用高密度聚乙烯為基體，為了實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)熱系數(shù)可以選擇結(jié)晶度高的聚乙烯為基體，具體講，本發(fā)明制備絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料的方法包括以下步驟:
第一步，按以下組分及重量比例備料:
【權(quán)利要求】
1.一種制備絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料的方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟: 第一步，按以下組分及重量比例配比備料:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料的方法，其特征在于在第一步中，高密度聚乙烯、氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、加工助劑的重量份比為100:25:5:3:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料的方法，其特征在于在第一步中，高密度聚乙烯、氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、加工助劑的重量份比為100:30:5:4:2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料的方法，其特征在于在第一步中，高密度聚乙烯、氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、加工助劑的重量份比為100:25:1:3:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的制備絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料的方法，其特征在于加工助劑為硅油類潤(rùn)滑劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料的方法，其特征在于在第三步中，雙螺桿擠出機(jī)的加料口、輸送段、熔融段、均化段、口模的溫度分別為100-l50 °C、170-l80°C ，170-180°C， 170-180 °C ，170-180 °C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料的方法，其特征在于將顆粒型的絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料進(jìn)行注射成型，即得到注射成型的絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料的方法，其特征在于在顆粒型的絕緣高導(dǎo)熱復(fù)合材料顆粒進(jìn)行注射成型過程中，注塑機(jī)的加料口、輸送段、熔融段、均化段、噴嘴的溫度分別為 500-600C、180-l90°C、180-l90°C、180-l90°C、180-190°C。
【文檔編號(hào)】C08K3/28GK103435895SQ201310408997
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】吳宏, 張先龍, 郭少云 申請(qǐng)人:四川大學(xué)