本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體地涉及一種高導(dǎo)熱絕緣塑料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
目前，導(dǎo)熱塑料正越來越多地取代金屬部件應(yīng)用于航天航空、電子電器、汽車零部件、化工生產(chǎn)等各領(lǐng)域。相比起傳統(tǒng)的金屬散熱部件，導(dǎo)熱塑料具有質(zhì)輕、產(chǎn)品設(shè)計自由度高、成型加工方便、生產(chǎn)效率高、散熱均勻、可避免灼熱點且能有效減少零件因高溫造成的局部變形等諸多優(yōu)點。更重要的是，由于導(dǎo)熱塑料具有絕緣性，當(dāng)將其用于電子器件上時可以避免因?qū)щ姸a(chǎn)生的安全問題。但是，常規(guī)的導(dǎo)熱絕緣塑料存在導(dǎo)熱率(約為0.14～0.34W/m·K)偏低的不足，這極大地限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。
因此，本領(lǐng)域急需開發(fā)一種兼具優(yōu)異導(dǎo)熱性能和絕緣性能的新型復(fù)合導(dǎo)熱塑料以滿足市場需求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種兼具優(yōu)異導(dǎo)熱性能和絕緣性能的新型復(fù)合導(dǎo)熱塑料。
本發(fā)明的第一方面，提供了一種高導(dǎo)熱絕緣塑料，所述高導(dǎo)熱絕緣塑料包含熱塑性塑料以及均勻分布于所述熱塑性塑料中的復(fù)合導(dǎo)熱填料，其中，所述復(fù)合導(dǎo)熱填料包含石墨烯和無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料。
在另一優(yōu)選例中，所述石墨烯在所述復(fù)合導(dǎo)熱填料中分布均勻。
在另一優(yōu)選例中，所述“分布均勻”是指在所述復(fù)合導(dǎo)熱填料中任一單位體積內(nèi)所述石墨烯的體積密度與在所述復(fù)合導(dǎo)熱填料中所述石墨烯的平均體積密度的比為0.7-1.3，較佳地0.8-1.2，更佳地0.9-1.1。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述復(fù)合導(dǎo)熱填料的 含量為30-70wt％；和/或
按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述熱塑性塑料的含量為15-45wt％；和/或
按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述石墨烯的含量為0.8-8wt％；和/或
按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料的含量為35-60wt％。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述復(fù)合導(dǎo)熱填料的含量為35-65wt％，較佳地為40-60wt％，更佳地為45-55wt％。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述熱塑性塑料的含量為20-40wt％，較佳地為25-35wt％。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述石墨烯的含量為1-6wt％，較佳地為1-5wt％。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料的含量為40-55wt％，較佳地為43-52wt％。
在另一優(yōu)選例中，所述復(fù)合導(dǎo)熱填料經(jīng)偶聯(lián)劑表面修飾處理。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述偶聯(lián)劑的含量為0.1-5wt％，較佳地為0.2-3wt％，更佳地為0.2-1wt％。
在另一優(yōu)選例中，所述偶聯(lián)劑選自下組：硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，所述硅烷偶聯(lián)劑選自下組：乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)、乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(A-172)、γ―氨丙基三甲氧基硅烷(KH-540)、3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、3-氨丙基三甲氧基硅烷(KH551)、3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)、γ―巰丙基三乙氧基硅烷(KH-580)、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH-602)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-791)、N-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷(KH-792)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-901)、γ―氨丙基甲基二乙氧基硅烷(KH-902)、二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷(nd-22)、苯胺甲基三乙氧基硅烷(ND-42)、二氯甲基三乙氧基硅烷(ND-43)、雙(γ-三乙氧基硅 丙基)-四硫化物(SI-69)、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑選自下組：異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯(TMC-101)、異丙基三(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯(TMC-102)、單烷氧基不飽和脂肪酸鈦酸酯(TMC-105)、異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯(TMC-201)、雙(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撐鈦酸酯和三乙醇胺的螯合物(TMC-311w)、雙(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撐鈦酸酯(TMC-311)、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，所述修飾為化學(xué)修飾。
在另一優(yōu)選例中，所述經(jīng)偶聯(lián)劑表面修飾的復(fù)合導(dǎo)熱填料經(jīng)包覆劑包覆處理。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述包覆劑的含量為0.1-5wt％，較佳地為0.3－3wt％，更佳地為0.4－1wt％。
在另一優(yōu)選例中，所述包覆劑選自下組：石蠟、十八烷酸、硬脂酸鋇、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、油酰胺、硬質(zhì)酰胺、乙撐雙硬脂酸酰胺、硬脂酰基硬質(zhì)酰胺、乙丙酰脲二醇、聚甘油脂肪酸酯、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，所述石蠟選自下組：液體石蠟、氯化石蠟、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，所述包覆為物理包覆。
在另一優(yōu)選例中，所述熱塑性塑料是注塑級的。
在另一優(yōu)選例中，所述復(fù)合導(dǎo)熱填料均勻分布于所述熱塑性塑料中。
在另一優(yōu)選例中，所述“均勻分布”是指任一單位體積內(nèi)所述復(fù)合導(dǎo)熱填料的體積密度與在整個所述高導(dǎo)熱絕緣塑料中所述復(fù)合導(dǎo)熱填料的平均體積密度的比值為0.7-1.3，較佳地為0.8-1.2，更佳地為0.9-1.1。
在另一優(yōu)選例中，所述高導(dǎo)熱絕緣塑料具有選自下組的一個或多個特征：
1)所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的形狀選自下組：顆粒狀、片狀、纖維狀、條狀、塊狀、棒狀、或其組合；
在另一優(yōu)選例中，所述復(fù)合導(dǎo)熱填料的形狀選自下組：顆粒狀、片狀、纖維狀、或其組合。
2)組成所述熱塑性塑料的熱塑性樹脂選自下組：PP樹脂、PE樹脂、PS樹脂、ABS樹脂、PA6樹脂、PA66樹脂、PA46樹脂、PA1010樹脂、PA610樹脂、PA11樹 脂、PA12樹脂、PC樹脂、POM樹脂、PBT樹脂、PPS樹脂、或其組合；
3)所述石墨烯的形狀為片狀，其尺寸為0.5-50μm，較佳地1-30μm；
4)所述無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料的形狀選自下組：顆粒狀、纖維狀、片狀、或其組合；
5)所述無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料的粒徑為25-400μm，較佳地30-300μm，更佳地40-250μm；
6)所述無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料選自下組：MgO、Al2O3、BN、ZnO、SiC、或其組合；
7)所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的導(dǎo)熱率≥1.4W/m·K。
在另一優(yōu)選例中，所述高導(dǎo)熱絕緣塑料還任選地包含選自下組的一種或多種物質(zhì)：阻燃劑、增韌劑、抗氧化劑。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述阻燃劑的含量為3-15wt％，較佳地為5-12wt％。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述增韌劑的含量為4-20wt％，較佳地為6-15wt％。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述抗氧化劑的含量為0.01-1wt％，較佳地為0.05-0.5wt％。
在另一優(yōu)選例中，所述阻燃劑為無鹵阻燃劑。
在另一優(yōu)選例中，所述無鹵阻燃劑選自下組：三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)、聚多磷酸銨、三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸鹽、硼酸鋅、氫氧化鎂、氫氧化鋁、紅磷、聚磷酸銨、有磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三異丙苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、甲苯基二苯基磷酸酯、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，增韌劑選自下組：馬來酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MAH)、聚烯烴熱塑性彈性體接枝馬來酸酐共聚物(TPO-g-MAH)、三元乙丙橡膠(EPDM-g-MAH)、馬來酸酐接枝苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS-g-MAH)、乙烯/醋酸乙烯共聚物接枝馬來酸酐(EVA—g—MAH)、高密度聚乙烯接枝馬來酸酐(HDPE-g-MAH)、聚丙烯接枝馬來酸酐(PP-H-g-MAH)、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，抗氧化劑選自下組：抗氧化劑1010、抗氧化劑168、抗氧化 劑B225、抗氧化劑1098、抗氧化劑215、抗氧化劑264、抗氧化劑1076、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，所述高導(dǎo)熱絕緣塑料為絕緣材料。
在另一優(yōu)選例中，所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的阻燃等級達(dá)到V-0級。
在另一優(yōu)選例中，所述高導(dǎo)熱絕緣塑料是采用本發(fā)明第二方法所述的方法制備的。
本發(fā)明的第二方面，提供了一種本發(fā)明第一方面所述的高導(dǎo)熱絕緣塑料的制備方法，包括如下步驟：
a-1)提供熱塑性樹脂和復(fù)合導(dǎo)熱填料；
a-2)混合所述熱塑性樹脂和復(fù)合導(dǎo)熱填料，經(jīng)造粒得到本發(fā)明第一方面所述的高導(dǎo)熱絕緣塑料。
在另一優(yōu)選例中，所述熱塑性樹脂、所述復(fù)合導(dǎo)熱填料如本發(fā)明第一方面所述。
在另一優(yōu)選例中，所述復(fù)合導(dǎo)熱填料是如下制備的：
b-1)提供第一混合物、第二混合液和包覆劑，其中，
所述第一混合物包含無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料和石墨烯；
所述第二混合液包含第一溶劑和溶于其中的偶聯(lián)劑；
b-2)在攪拌條件下，混合所述第一混合物和所述第二混合液，得到第一復(fù)合導(dǎo)熱填料；
b-3)在攪拌條件下，混合所述包覆劑和步驟b-2)所得第一復(fù)合導(dǎo)熱填料，得到所述復(fù)合導(dǎo)熱填料。
在另一優(yōu)選例中，所述無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料、所述石墨烯、所述包覆劑和所述偶聯(lián)劑如本發(fā)明第一方面所述。
在另一優(yōu)選例中，所述第一溶劑選自下組：水和乙醇混合物、水和異丙醇混合物混合物、水和丙酮混合物、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，所述第一溶劑為水和乙醇混合物。
在另一優(yōu)選例中，所述第二混合液的pH為2－7，較佳地3－6.5，更佳地3.5－6。
在另一優(yōu)選例中，步驟b-2)所述“混合”指：將所述第二混合液噴灑到所述 第一混合物上。
在另一優(yōu)選例中，步驟b-2)所述攪拌為三階段攪拌：
i)用于混合的低速攪拌；
ii)用于反應(yīng)的高速攪拌；和
iii)反應(yīng)后的低速攪拌。
在另一優(yōu)選例中，攪拌i)的攪拌速度為100－1000轉(zhuǎn)/分鐘，較佳地200－800轉(zhuǎn)/分鐘，更佳地300－700轉(zhuǎn)/分鐘。
在另一優(yōu)選例中，攪拌i)在所述攪拌速度下的攪拌時間為10－60分鐘，較佳地15－55分鐘，更佳地20－50分鐘。
在另一優(yōu)選例中，攪拌ii)的攪拌速度為1000－3000轉(zhuǎn)/分鐘，較佳地1200－2800轉(zhuǎn)/分鐘，更佳地1500－2500轉(zhuǎn)/分鐘。
在另一優(yōu)選例中，攪拌ii)在所述攪拌速度下的攪拌時間為10－60分鐘，較佳地15－55分鐘，更佳地20－50分鐘。
在另一優(yōu)選例中，攪拌iii)的攪拌速度為100－1000轉(zhuǎn)/分鐘，較佳地200－800轉(zhuǎn)/分鐘，更佳地300－700轉(zhuǎn)/分鐘。
在另一優(yōu)選例中，攪拌iii)在所述攪拌速度下的攪拌時間為10－60分鐘，較佳地15－55分鐘，更佳地20－50分鐘。
在另一優(yōu)選例中，步驟b-3)所述攪拌的攪拌時間為10－60分鐘，較佳地15－55分鐘，更佳地20－50分鐘。
本發(fā)明的第三方面，提供了一種本發(fā)明第一方面所述的高導(dǎo)熱絕緣塑料的用途，用于電池外殼、LED燈杯散熱、馬達(dá)線圈骨架、電動工具外殼領(lǐng)域。
本發(fā)明的第四方面，提供了一種制品，所述制品包含本發(fā)明第一方面所述的高導(dǎo)熱絕緣塑料或由本發(fā)明第一方面所述的高導(dǎo)熱絕緣塑料制成。
應(yīng)理解，在本發(fā)明范圍內(nèi)中，本發(fā)明的上述各技術(shù)特征和在下文(如實施例)中具體描述的各技術(shù)特征之間都可以互相組合，從而構(gòu)成新的或優(yōu)選的技術(shù)方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
具體實施方式
本發(fā)明人經(jīng)過長期而深入的研究，通過采用特定組成的復(fù)合導(dǎo)熱填料填充樹脂材料，意外地制備了一種兼具優(yōu)異導(dǎo)熱性能和絕緣性能的新型復(fù)合導(dǎo)熱塑料。具體地，本發(fā)明人采用經(jīng)特定的偶聯(lián)劑和包覆劑表面處理的包含特定含量的石墨烯與絕緣型填料的復(fù)合導(dǎo)熱填料填充熱塑性樹脂，制備得到一種具有特定結(jié)構(gòu)的高導(dǎo)熱絕緣塑料。在此基礎(chǔ)上，發(fā)明人完成了本發(fā)明。
高導(dǎo)熱絕緣塑料
石墨烯是一種高導(dǎo)熱導(dǎo)電的二維材料，其導(dǎo)熱率可達(dá)5000W/m·K，而且石墨烯的碳原子面易彎曲變形。在本發(fā)明中，本發(fā)明人通過將石墨烯與無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料進(jìn)行復(fù)配后填充于熱塑性塑料中，可顯著提高所得導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱率。同時，由于石墨烯微片均勻分散在絕緣填料中，絕緣填料可有效地將石墨烯之間的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻隔，使得最終的產(chǎn)品仍然保持絕緣性能。
具體地，本發(fā)明提供了一種高導(dǎo)熱絕緣塑料，所述高導(dǎo)熱絕緣塑料包含熱塑性塑料以及均勻分布于所述熱塑性塑料中的復(fù)合導(dǎo)熱填料，其中，所述復(fù)合導(dǎo)熱填料包含石墨烯和無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料。
在另一優(yōu)選例中，所述石墨烯在所述復(fù)合導(dǎo)熱填料中分布均勻。
在另一優(yōu)選例中，所述“分布均勻”是指在所述復(fù)合導(dǎo)熱填料中任一單位體積內(nèi)所述石墨烯的體積密度與在所述復(fù)合導(dǎo)熱填料中所述石墨烯的平均體積密度的比為0.7-1.3，較佳地0.8-1.2，更佳地0.9-1.1。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述復(fù)合導(dǎo)熱填料的含量為30-70wt％；和/或
按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述熱塑性塑料的含量為15-45wt％；和/或
按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述石墨烯的含量為0.8-8wt％；和/或
按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料的含量為35-60wt％。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述復(fù)合導(dǎo)熱填料的含量為35-65wt％，較佳地為40-60wt％，更佳地為45-55wt％。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述熱塑性塑料的含量為20-40wt％，較佳地為25-35wt％。
應(yīng)理解，在本發(fā)明中，在所述復(fù)合導(dǎo)熱填料中，當(dāng)石墨烯的含量≥10wt％時，導(dǎo)熱塑料的表面電阻低于109Ω，不能滿足絕緣的要求，無法應(yīng)用于需要導(dǎo)熱絕緣的部件上；當(dāng)石墨烯的含量≤10wt％時，導(dǎo)熱塑料的表面電阻高于109Ω，滿足絕緣的要求，可應(yīng)用于需要導(dǎo)熱絕緣的部件上。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述石墨烯的含量為1-6wt％，較佳地為1-5wt％。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料的含量為40-55wt％，較佳地為43-52wt％。
在另一優(yōu)選例中，所述復(fù)合導(dǎo)熱填料經(jīng)偶聯(lián)劑表面修飾處理。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述偶聯(lián)劑的含量為0.1-5wt％，較佳地為0.2-3wt％，更佳地為0.2-1wt％。
在另一優(yōu)選例中，所述偶聯(lián)劑包括(但并不限于)：硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，所述硅烷偶聯(lián)劑包括(但并不限于)：乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)、乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(A-172)、γ―氨丙基三甲氧基硅烷(KH-540)、3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、3-氨丙基三甲氧基硅烷(KH551)、3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)、γ―巰丙基三乙氧基硅烷(KH-580)、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH-602)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-791)、N-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷(KH-792)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-901)、γ―氨丙基甲基二乙氧基硅烷(KH-902)、二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷(nd-22)、苯胺甲基三乙氧基硅烷(ND-42)、二氯甲基三乙氧基硅烷(ND-43)、雙(γ-三乙氧基硅丙基)-四硫化物(SI-69)、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑包括(但并不限于)：異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯(TMC-101)、異丙基三(二辛基磷酸酰氧基)鈦 酸酯(TMC-102)、單烷氧基不飽和脂肪酸鈦酸酯(TMC-105)、異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯(TMC-201)、雙(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撐鈦酸酯和三乙醇胺的螯合物(TMC-311w)、雙(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撐鈦酸酯(TMC-311)、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，所述修飾為化學(xué)修飾。
在另一優(yōu)選例中，所述經(jīng)偶聯(lián)劑表面修飾的復(fù)合導(dǎo)熱填料經(jīng)包覆劑包覆處理。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述包覆劑的含量為0.1-5wt％，較佳地為0.3－3wt％，更佳地為0.4－1wt％。
在另一優(yōu)選例中，所述包覆劑包括(但并不限于)：石蠟、十八烷酸、硬脂酸鋇、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、油酰胺、硬質(zhì)酰胺、乙撐雙硬脂酸酰胺、硬脂?；操|(zhì)酰胺、乙丙酰脲二醇、聚甘油脂肪酸酯、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，所述石蠟包括(但并不限于)：液體石蠟、氯化石蠟、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，所述包覆為物理包覆。
在另一優(yōu)選例中，所述熱塑性塑料是注塑級的。
在另一優(yōu)選例中，所述復(fù)合導(dǎo)熱填料均勻分布于所述熱塑性塑料中。
在另一優(yōu)選例中，所述“均勻分布”是指任一單位體積內(nèi)所述復(fù)合導(dǎo)熱填料的體積密度與在整個所述高導(dǎo)熱絕緣塑料中所述復(fù)合導(dǎo)熱填料的平均體積密度的比值為0.7-1.3，較佳地為0.8-1.2，更佳地為0.9-1.1。
在另一優(yōu)選例中，所述高導(dǎo)熱絕緣塑料具有包括(但并不限于)的一個或多個特征：
1)所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的形狀包括(但并不限于)：顆粒狀、片狀、纖維狀、條狀、塊狀、棒狀、或其組合；
在另一優(yōu)選例中，所述復(fù)合導(dǎo)熱填料的形狀包括(但并不限于)：顆粒狀、片狀、纖維狀、或其組合。
2)組成所述熱塑性塑料的熱塑性樹脂包括(但并不限于)：PP樹脂、PE樹脂、PS樹脂、ABS樹脂、PA6樹脂、PA66樹脂、PA46樹脂、PA1010樹脂、PA610樹脂、PA11樹脂、PA12樹脂、PC樹脂、POM樹脂、PBT樹脂、PPS樹脂、或其組合；
3)所述石墨烯的形狀為片狀，其尺寸為0.5-50μm，較佳地1-30μm；
4)所述無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料的形狀包括(但并不限于)：顆粒狀、纖維狀、片狀、或其組合；
5)所述無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料的粒徑為25-400μm，較佳地30-300μm，更佳地40-250μm；
6)所述無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料包括(但并不限于)：MgO、Al2O3、BN、ZnO、SiC、或其組合；
7)所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的導(dǎo)熱率≥1.4W/m·K。
在另一優(yōu)選例中，所述高導(dǎo)熱絕緣塑料還任選地包含包括(但并不限于)下組的一種或多種物質(zhì)：阻燃劑、增韌劑、抗氧化劑。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述阻燃劑的含量為3-15wt％，較佳地為5-12wt％。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述增韌劑的含量為4-20wt％，較佳地為6-15wt％。
在另一優(yōu)選例中，按所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的總重量計，所述抗氧化劑的含量為0.01-1wt％，較佳地為0.05-0.5wt％。
在另一優(yōu)選例中，所述阻燃劑為無鹵阻燃劑。
在另一優(yōu)選例中，所述無鹵阻燃劑包括(但并不限于)：三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)、聚多磷酸銨、三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸鹽、硼酸鋅、氫氧化鎂、氫氧化鋁、紅磷、聚磷酸銨、有磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三異丙苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、甲苯基二苯基磷酸酯、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，增韌劑包括(但并不限于)：馬來酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MAH)、聚烯烴熱塑性彈性體接枝馬來酸酐共聚物(TPO-g-MAH)、三元乙丙橡膠(EPDM-g-MAH)、馬來酸酐接枝苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS-g-MAH)、乙烯/醋酸乙烯共聚物接枝馬來酸酐(EVA—g—MAH)、高密度聚乙烯接枝馬來酸酐(HDPE-g-MAH)、聚丙烯接枝馬來酸酐(PP-H-g-MAH)、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，抗氧化劑包括(但并不限于)：抗氧化劑1010、抗氧化劑168、抗氧化劑B225、抗氧化劑1098、抗氧化劑215、抗氧化劑264、抗氧化劑1076、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，所述高導(dǎo)熱絕緣塑料為絕緣材料。
在另一優(yōu)選例中，所述高導(dǎo)熱絕緣塑料的阻燃等級達(dá)到V-0級。
在另一優(yōu)選例中，所述高導(dǎo)熱絕緣塑料是采用本發(fā)明第二方法所述的方法制備的。
制備方法
本發(fā)明還提供了一種所述的高導(dǎo)熱絕緣塑料的制備方法，包括如下步驟：
a-1)提供熱塑性樹脂和復(fù)合導(dǎo)熱填料；
a-2)混合所述熱塑性樹脂和復(fù)合導(dǎo)熱填料，經(jīng)造粒得到所述的高導(dǎo)熱絕緣塑料。
在另一優(yōu)選例中，所述熱塑性樹脂、所述復(fù)合導(dǎo)熱填料如本發(fā)明第一方面所述。
在本發(fā)明中，所述導(dǎo)熱填料、熱塑性樹脂、阻燃劑、增韌劑以及抗氧化劑沒有特別限制，可以采用常規(guī)的方法制備得到，或者從市場購買得到。
在另一優(yōu)選例中，所述復(fù)合導(dǎo)熱填料是如下制備的：
b-1)提供第一混合物、第二混合液和包覆劑，其中，
所述第一混合物包含無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料和石墨烯；
所述第二混合液包含第一溶劑和溶于其中的偶聯(lián)劑；
b-2)在攪拌條件下，混合所述第一混合物和所述第二混合液，得到第一復(fù)合導(dǎo)熱填料；
b-3)在攪拌條件下，混合所述包覆劑和步驟b-2)所得第一復(fù)合導(dǎo)熱填料，得到所述復(fù)合導(dǎo)熱填料。
在另一優(yōu)選例中，所述無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料、所述石墨烯、所述包覆劑和所述偶聯(lián)劑如本發(fā)明第一方面所述。
在另一優(yōu)選例中，所述第一溶劑包括(但并不限于)：水和乙醇混合物、水和異丙醇混合物混合物、水和丙酮混合物、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，所述第一溶劑為水和乙醇混合物。
在另一優(yōu)選例中，所述第二混合液的pH為2－7，較佳地3－6.5，更佳地3.5－6。
在另一優(yōu)選例中，步驟b-2)所述“混合”指：將所述第二混合液噴灑到所述第一混合物上。
在另一優(yōu)選例中，步驟b-2)所述攪拌為三階段攪拌：
i)用于混合的低速攪拌；
ii)用于反應(yīng)的高速攪拌；和
iii)反應(yīng)后的低速攪拌。
在另一優(yōu)選例中，攪拌i)的攪拌速度為100－1000轉(zhuǎn)/分鐘，較佳地200－800轉(zhuǎn)/分鐘，更佳地300－700轉(zhuǎn)/分鐘。
在另一優(yōu)選例中，攪拌i)在所述攪拌速度下的攪拌時間為10－60分鐘，較佳地15－55分鐘，更佳地20－50分鐘。
在另一優(yōu)選例中，攪拌ii)的攪拌速度為1000－3000轉(zhuǎn)/分鐘，較佳地1200－2800轉(zhuǎn)/分鐘，更佳地1500－2500轉(zhuǎn)/分鐘。
在另一優(yōu)選例中，攪拌ii)在所述攪拌速度下的攪拌時間為10－60分鐘，較佳地15－55分鐘，更佳地20－50分鐘。
在另一優(yōu)選例中，攪拌iii)的攪拌速度為100－1000轉(zhuǎn)/分鐘，較佳地200－800轉(zhuǎn)/分鐘，更佳地300－700轉(zhuǎn)/分鐘。
在另一優(yōu)選例中，攪拌iii)在所述攪拌速度下的攪拌時間為10－60分鐘，較佳地15－55分鐘，更佳地20－50分鐘。
在另一優(yōu)選例中，步驟b-3)所述攪拌的攪拌時間為10－60分鐘，較佳地15－55分鐘，更佳地20－50分鐘。
在本發(fā)明中，在混合造粒前，采用特定的偶聯(lián)劑和特定的包覆劑經(jīng)特定的工藝表面處理石墨烯和無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料所形成的混合導(dǎo)熱填料，可有效提高所得復(fù)合導(dǎo)熱填料在熱塑性樹脂中的分散性，并顯著改善復(fù)合導(dǎo)熱填料與熱塑性樹脂的相容性，進(jìn)而提高兩者的界面結(jié)合性能。
具體地，采用偶聯(lián)劑進(jìn)行化學(xué)修飾的目的在于提高導(dǎo)熱填料與樹脂基體的界面結(jié)合性能；采用包覆劑進(jìn)行物理包覆的目的在于增大導(dǎo)熱填料的體積密度，同時導(dǎo)熱填料能更好地分散到樹脂基體中。
此外，采用將偶聯(lián)劑稀釋與易揮發(fā)溶劑中后再噴散到混合填料中可有效提高偶聯(lián)劑的分散性。
應(yīng)用
本發(fā)明還提供了一種所述的高導(dǎo)熱絕緣塑料的用途，用于電池外殼、LED燈杯散熱、馬達(dá)線圈骨架、電動工具外殼領(lǐng)域。
本發(fā)明還提供了一種制品，所述制品包含所述的高導(dǎo)熱絕緣塑料或由所述的高導(dǎo)熱絕緣塑料制成。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下主要優(yōu)點：
(1)所述高導(dǎo)熱絕緣材料不僅具有良好的絕緣性能，還具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能；
(2)所述高導(dǎo)熱絕緣材料具有良好的阻燃性能和力學(xué)性能；
(3)所述高導(dǎo)熱絕緣材料具有質(zhì)輕、易于成型加工的特點；
(4)使用所述高導(dǎo)熱絕緣材料取代金屬散熱部件，使得所得產(chǎn)品具有更高的設(shè)計自由度和生產(chǎn)效率，且所得產(chǎn)品具有散熱均勻、可避免灼熱點且能有效減少零件因高溫造成的局部變形；
(5)所述高導(dǎo)熱絕緣材料可以提高電氣及微電子器件的精度和壽命。
下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件或按照制造廠商所建議的條件。除非另外說明，否則百分比和份數(shù)按重量計算。
除非另行定義，文中所使用的所有專業(yè)與科學(xué)用語與本領(lǐng)域熟練人員所熟悉的意義相同。此外，任何與所記載內(nèi)容相似或均等的方法及材料皆可應(yīng)用于本發(fā)明方法中。文中所述的較佳實施方法與材料僅作示范之用。
通用測試方法
導(dǎo)熱率
測試儀器：激光導(dǎo)熱儀(LFA)，德國NETZSCH LFA 457MicroFlash；
測試標(biāo)準(zhǔn)：ASTM E 1461-2007。
表面電阻率
測試儀器：PC68數(shù)字高阻計，上海第六電表廠有限公司。
阻燃性能
測試儀器：CZF-6水平垂直燃燒測定儀，江寧分析儀器有限公司；
測試標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 2408-2008。
彎曲性能
測試儀器：萬能材料試驗機(jī)，Instron5567；
測試標(biāo)準(zhǔn)：GB/T9341-2000。
缺口沖擊強(qiáng)度
測試儀器：XJ-50Z型組合式?jīng)_擊試驗機(jī)，承德大華；
測試標(biāo)準(zhǔn)：GB/T1843-2008。
實施例1高導(dǎo)熱絕緣塑料1(石墨烯含量為0wt％)
將12.5g偶聯(lián)劑KH550均勻溶解于80ml的無水乙醇與水的混合溶劑(無水乙醇與水的混合比為95：5)中，再以醋酸調(diào)節(jié)溶液體系的PH值為4，在100轉(zhuǎn)/min的攪拌速度下機(jī)械攪拌20min。在500轉(zhuǎn)/min的攪拌速度下，采用噴灑瓶將所得混合溶液噴灑到被攪拌的2500g粒徑為50μm的無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料MgO中，持續(xù)攪拌60min后，逐漸提高攪拌速度至2000轉(zhuǎn)/min，物料間的摩擦使得物料溫度升高，待溫度升到約100℃，偶聯(lián)劑會與無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料MgO進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)約30min后，停止攪拌，待反應(yīng)體系溫度冷卻至40℃左右，向被攪拌物中加入25g包覆劑乙撐雙硬脂酸酰胺(EBS)，對所述經(jīng)偶聯(lián)劑修飾的導(dǎo)熱填料表面進(jìn)行二次包覆，繼續(xù)攪拌30min后停止攪拌，得到2537.5g易于分散到樹脂基體中的經(jīng)兩次表面改性處理的復(fù)合導(dǎo)熱填料1。
取1557.5gPA6樹脂、2537.5g復(fù)合導(dǎo)熱填料1、500g阻燃劑三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)、400g增韌劑馬來酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MAH)和5g復(fù)合 抗氧化劑B225進(jìn)行均勻混合后，采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒，得到高導(dǎo)熱絕緣塑料1。
結(jié)果
測量實施例1所得高導(dǎo)熱絕緣塑料1的導(dǎo)熱率、表面電阻率、力學(xué)性能等。
經(jīng)測試，高導(dǎo)熱絕緣塑料1的導(dǎo)熱率為1.35W/m·K，表面電阻率為7.8×1013Ω，表明高導(dǎo)熱絕緣塑料1為絕緣體。
此外，所得高導(dǎo)熱絕緣塑料的阻燃等級可達(dá)V-0級，彎曲強(qiáng)度達(dá)63MPa；缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)5.8kJ/m2。
實施例2高導(dǎo)熱絕緣塑料2(石墨烯含量為1wt％)
將2450g粒徑為50μm的無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料MgO與含50g粒徑為20μm的石墨烯漿料25000ml進(jìn)行均勻混合，干燥處理后得到石墨烯與MgO的復(fù)合導(dǎo)熱填料。將12.5g偶聯(lián)劑KH550均勻溶解于80ml的無水乙醇與水的混合溶劑(無水乙醇與水的混合比為95：5)中，再以醋酸調(diào)節(jié)溶液體系的PH值為4，在100轉(zhuǎn)/min的攪拌速度下機(jī)械攪拌20min。在500轉(zhuǎn)/min的攪拌速度下，采用噴灑瓶將所得混合溶液噴灑到被攪拌的復(fù)合導(dǎo)熱填料中，持續(xù)攪拌60min后，逐漸提高攪拌速度至2000轉(zhuǎn)/min，物料間的摩擦使得物料溫度升高，待溫度升到約100℃，偶聯(lián)劑會與復(fù)合導(dǎo)熱填料進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)約30min后，停止攪拌，待反應(yīng)體系溫度冷卻至40℃左右，向被攪拌的復(fù)合導(dǎo)熱填料中加入25g包覆劑乙撐雙硬脂酸酰胺(EBS)，對所述經(jīng)偶聯(lián)劑修飾的復(fù)合導(dǎo)熱填料表面進(jìn)行二次包覆，繼續(xù)攪拌30min后停止攪拌，得到2537.5g易于分散到樹脂基體中的經(jīng)兩次表面改性處理的復(fù)合導(dǎo)熱填料2。
取1557.5gPA6樹脂、2537.5g復(fù)合導(dǎo)熱填料2、500g阻燃劑三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)、400g增韌劑馬來酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MAH)和5g復(fù)合抗氧化劑B225進(jìn)行均勻混合后，采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒，得到高導(dǎo)熱絕緣塑料2。
結(jié)果
經(jīng)測試，高導(dǎo)熱絕緣塑料2的導(dǎo)熱率為1.62W/m·K，表面電阻率為4.3×1013Ω，表明高導(dǎo)熱絕緣塑料2為絕緣體。
此外，所得高導(dǎo)熱絕緣塑料2的阻燃等級可達(dá)V-0級，彎曲強(qiáng)度達(dá)65MPa；缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)6.2kJ/m2。
實施例3高導(dǎo)熱絕緣塑料3(石墨烯含量為3wt％)
將2350g粒徑為50μm的無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料MgO與150g粒徑為20μm的石墨烯粉料按比例進(jìn)行均勻混合，得到石墨烯與MgO的復(fù)合導(dǎo)熱填料。將12.5g偶聯(lián)劑KH550均勻溶解于80？ml的無水乙醇與水的混合溶劑(無水乙醇與水的混合比為95：5)中，再以醋酸調(diào)節(jié)溶液體系的PH值為4，在100轉(zhuǎn)/min的攪拌速度下機(jī)械攪拌20min。在500轉(zhuǎn)/min的攪拌速度下，采用噴灑瓶將所得混合溶液噴灑到被攪拌的復(fù)合導(dǎo)熱填料中，持續(xù)攪拌60min后，逐漸提高攪拌速度至2000轉(zhuǎn)/min，物料間的摩擦使得物料溫度升高，待溫度升到約100℃，偶聯(lián)劑會與復(fù)合導(dǎo)熱填料進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)約30min后，停止攪拌，待反應(yīng)體系溫度冷卻至40℃左右，向被攪拌的復(fù)合導(dǎo)熱填料中加入25g包覆劑乙撐雙硬脂酸酰胺(EBS)，對所述經(jīng)偶聯(lián)劑修飾的復(fù)合導(dǎo)熱填料表面進(jìn)行二次包覆，繼續(xù)攪拌30min后停止攪拌，得到2537.5g易于分散到樹脂基體中的經(jīng)兩次表面改性處理的復(fù)合導(dǎo)熱填料3。
取1557.5gPA6樹脂、2537.5g復(fù)合導(dǎo)熱填料3、500g阻燃劑三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)、400g增韌劑馬來酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MAH)和5g復(fù)合抗氧化劑B225進(jìn)行均勻混合后，采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒，得到高導(dǎo)熱絕緣塑料3。
結(jié)果
經(jīng)測試，高導(dǎo)熱絕緣塑料3的導(dǎo)熱率為1.98W/m·K，表面電阻率為4.6×1012Ω，表明高導(dǎo)熱絕緣塑料3為絕緣體。
此外，所得高導(dǎo)熱絕緣塑料3的阻燃等級可達(dá)V-0級，彎曲強(qiáng)度達(dá)68MPa；缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)6.8kJ/m2。
實施例4高導(dǎo)熱絕緣塑料4(石墨烯含量為5wt％)
將2250g粒徑為50μm的無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料MgO與含250g粒徑為20μm的石墨烯漿料25000ml進(jìn)行均勻混合，干燥處理后得到石墨烯與MgO的復(fù)合導(dǎo)熱填料。將12.5g偶聯(lián)劑KH550均勻溶解于80ml的無水乙醇與水的混合溶劑(無水乙醇與水的混合比為95：5)中，再以醋酸調(diào)節(jié)溶液體系的PH值為4，在100轉(zhuǎn)/min的攪拌速度下機(jī)械攪拌20min。在500轉(zhuǎn)/min的攪拌速度下，采用噴灑瓶將所得混合溶液噴灑到被攪拌的復(fù)合導(dǎo)熱填料中，持續(xù)攪拌60min后，逐漸提高攪拌速度至2000轉(zhuǎn)/min，物料間的摩擦使得物料溫度升高，待溫度升到約100℃，偶聯(lián)劑會與復(fù)合導(dǎo)熱填料進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)約30min后，停止攪拌，待反應(yīng)體系溫度冷卻至40℃左右，向被攪拌的復(fù)合導(dǎo)熱填料中加入25g包覆劑乙撐雙硬脂酸酰胺(EBS)，對所述經(jīng)偶聯(lián)劑修飾的復(fù)合導(dǎo)熱填料表面進(jìn)行二次包覆，繼續(xù)攪拌30min分鐘后停止攪拌，得到2537.5g易于分散到樹脂基體中的經(jīng)兩次表面改性處理的復(fù)合導(dǎo)熱填料4。
取1557.5gPA6樹脂、2537.5g復(fù)合導(dǎo)熱填料4、500g阻燃劑三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)、400g增韌劑馬來酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MAH)和5g復(fù)合抗氧化劑B225進(jìn)行均勻混合后，采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒，得到高導(dǎo)熱絕緣塑料4。
結(jié)果
經(jīng)測試，高導(dǎo)熱絕緣塑料4的導(dǎo)熱率為2.45W/m·K，表面電阻率為7.2×1011Ω，說明高導(dǎo)熱絕緣塑料4為絕緣體。
此外，所得高導(dǎo)熱絕緣塑料的阻燃等級可達(dá)V-0級，彎曲強(qiáng)度達(dá)72MPa，缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)7.5kJ/m2。
實施例5高導(dǎo)熱絕緣塑料5(石墨烯含量為5wt％，僅用包覆劑改性)
將2250g粒徑為50μm的無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料MgO與250g粒徑為20μm的石墨烯粉料按比例進(jìn)行均勻混合，得到石墨烯與MgO的復(fù)合導(dǎo)熱填料。將25g包覆劑乙撐雙硬脂酸酰胺(EBS)加入復(fù)合導(dǎo)熱填料中，對所述復(fù)合導(dǎo)熱填料表面 進(jìn)行包覆，繼續(xù)攪拌30min分鐘后停止攪拌，得到2525g易于分散到樹脂基體中的復(fù)合導(dǎo)熱填料5。
取1570gPA66樹脂、2525g復(fù)合導(dǎo)熱填料5、500g阻燃劑三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)、400g增韌劑馬來酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MAH)和5g抗氧化劑1098進(jìn)行均勻混合后，采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒，得到高導(dǎo)熱絕緣塑料5。
結(jié)果
經(jīng)測試，高導(dǎo)熱絕緣塑料5的導(dǎo)熱率為2.05W/m·K，表面電阻率為5.1×1012Ω，表明高導(dǎo)熱絕緣塑料5為絕緣體。
此外，所得高導(dǎo)熱絕緣塑料5的阻燃等級可達(dá)V-0級，彎曲強(qiáng)度達(dá)64MPa，缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)6.2kJ/m2。
實施例6高導(dǎo)熱絕緣塑料6(石墨烯含量為1wt％；僅用偶聯(lián)劑改性)
將2250g粒徑為50μm的無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料MgO與含50g粒徑為20μm的石墨烯漿料25000ml按比例進(jìn)行均勻混合，干燥處理后得到石墨烯與MgO的復(fù)合導(dǎo)熱填料。將12.5g偶聯(lián)劑KH550均勻溶解于80ml的無水乙醇與水的混合溶劑(無水乙醇與水的混合比為95：5)中，再以醋酸調(diào)節(jié)溶液體系的PH值為4，在100轉(zhuǎn)/min的攪拌速度下機(jī)械攪拌20min。在500轉(zhuǎn)/min的攪拌速度下，采用噴灑瓶將所得混合溶液噴灑到被攪拌的復(fù)合導(dǎo)熱填料中，持續(xù)攪拌60min后，逐漸提高攪拌速度至2000轉(zhuǎn)/min，物料間的摩擦使得物料溫度升高，待溫度升到約100℃，偶聯(lián)劑會與復(fù)合導(dǎo)熱填料進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)約30min后，停止攪拌，冷卻到室溫，得到2512.5g易于分散到樹脂基體中的經(jīng)表面改性處理的復(fù)合導(dǎo)熱填料6。
取1582.5gPA66樹脂、2512.5g復(fù)合導(dǎo)熱填料6、500g阻燃劑三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)、400g增韌劑馬來酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MAH)和5g抗氧化劑1098進(jìn)行均勻混合后，采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒，得到高導(dǎo)熱絕緣塑料6。
結(jié)果
經(jīng)測試，高導(dǎo)熱絕緣塑料6的導(dǎo)熱率為2.25W/m·K，表面電阻率為7.4×1011Ω，表明高導(dǎo)熱絕緣塑料6為絕緣體。
此外，所得高導(dǎo)熱絕緣塑料6的阻燃等級可達(dá)V-0級，彎曲強(qiáng)度達(dá)66MPa，
缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)6.5kJ/m2。
實施例7高導(dǎo)熱絕緣塑料7(石墨烯含量為5wt％；未經(jīng)偶聯(lián)劑和包覆劑表面處理)
將2250g粒徑為50μm的無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料MgO與250g粒徑為20μm的石墨烯粉料按比例進(jìn)行均勻混合，得到石墨烯與MgO的復(fù)合導(dǎo)熱填料7。
取1595gPA66樹脂、2500g復(fù)合導(dǎo)熱填料7、500g阻燃劑三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)、400g增韌劑馬來酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MAH)和5g抗氧化劑1098進(jìn)行均勻混合后，采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒，得到高導(dǎo)熱絕緣塑料7。
結(jié)果
經(jīng)測試，高導(dǎo)熱絕緣塑料7的導(dǎo)熱率為1.60W/m·K，表面電阻率為8.8×1012Ω，表明高導(dǎo)熱絕緣塑料7為絕緣體。
此外，所得高導(dǎo)熱絕緣塑料的阻燃等級可達(dá)V-0級，彎曲強(qiáng)度達(dá)61MPa，缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)5.7kJ/m2。
實施例1-7所得高導(dǎo)熱絕緣塑料1-7的性能如表1所示。
表1
從表1可以看出，導(dǎo)熱填料中隨著石墨烯含量的增加，導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱率隨之增加，但表面電阻略有下降，其原因是由于石墨烯的導(dǎo)熱率較高同時是導(dǎo)體，隨著石墨烯含量的增加，導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱增加的同時，表面電阻略有降低，但仍然屬于絕緣體范圍內(nèi)。當(dāng)導(dǎo)熱填料表面僅采用包覆劑包覆和偶聯(lián)劑處理后得到的導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱率均低于同時采用包覆劑和偶聯(lián)劑處理后得到的導(dǎo)熱塑料,其原因是由于僅采用包覆劑處理的填料，填料與樹脂間的界面性能較差，因此導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱率降低；僅采用偶聯(lián)劑處理的填料，填料容易團(tuán)聚，在樹脂中的分散可能不均勻，從而導(dǎo)致導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱率降低。
對比例1導(dǎo)熱塑料C1(導(dǎo)熱填料僅為MgO，不含石墨烯，未采用偶聯(lián)劑和包覆劑)
取1595gPA66樹脂、2500gMgO、500g阻燃劑三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)、400g增韌劑馬來酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MAH)和5g抗氧化劑1098進(jìn)行均勻混合后，采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒，得到導(dǎo)熱塑料C1。
結(jié)果
經(jīng)測試，導(dǎo)熱塑料C1的導(dǎo)熱率為1.25W/m·K，表面電阻率為2.8×1014Ω，表明導(dǎo)熱塑料C1為絕緣體。
此外，所得高導(dǎo)熱絕緣塑料的阻燃等級可達(dá)V-0級,彎曲強(qiáng)度達(dá)50MPa,缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)4.2kJ/m2。
對比例2導(dǎo)熱塑料C2(石墨烯含量為10wt％，未采用偶聯(lián)劑和包覆劑？？)
將2000g粒徑為50μm的無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料MgO與500g粒徑為20μm的石墨烯粉料按比例進(jìn)行均勻混合，得到石墨烯與MgO的復(fù)合導(dǎo)熱填料C2。
取1595gPA66樹脂、2500g復(fù)合導(dǎo)熱填料C2、500g阻燃劑三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)、400g增韌劑馬來酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MAH)和5g抗氧化劑1098進(jìn)行均勻混合后，采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒，得到導(dǎo)熱塑料C2。
結(jié)果
測量對比例2所得導(dǎo)熱塑料C2的導(dǎo)熱率、表面電阻率、力學(xué)性能等。
經(jīng)測試，導(dǎo)熱塑料C2的導(dǎo)熱率為2.60W/m·K，表面電阻率為8.8×106Ω，表明導(dǎo)熱塑料C2為半導(dǎo)體。
此外，所得導(dǎo)熱塑料C2的阻燃等級可達(dá)V-0級，彎曲強(qiáng)度達(dá)71MPa，缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)6.7kJ/m2。
對比例3導(dǎo)熱塑料C3(石墨烯含量為0.5wt％)
將2475g粒徑為50μm的無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料MgO與25g粒徑為20μm的石墨烯粉料進(jìn)行均勻混合，得到石墨烯與MgO的復(fù)合導(dǎo)熱填料。將12.5g偶聯(lián)劑KH550均勻溶解于80ml的無水乙醇與水的混合溶劑(無水乙醇與水的混合比為95：5)中，再以醋酸調(diào)節(jié)溶液體系的PH值為4，在100轉(zhuǎn)/min的攪拌速度下機(jī)械攪拌20min。在500轉(zhuǎn)/min的攪拌速度下，采用噴灑瓶將所得混合溶液噴灑到被攪拌的復(fù)合導(dǎo)熱填料中，持續(xù)攪拌60min后，逐漸提高攪拌速度至2000轉(zhuǎn)/min，物料間的摩擦使得物料溫度升高，待溫度升到約100℃，偶聯(lián)劑會與復(fù)合導(dǎo)熱填料進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)約30min后，停止攪拌，待反應(yīng)體系溫度冷卻至40℃左右，向被攪拌的復(fù)合導(dǎo)熱填料中加入25g包覆劑乙撐雙硬脂酸酰胺(EBS)，對所述經(jīng)偶聯(lián)劑修飾的復(fù)合導(dǎo)熱填料表面進(jìn)行二次包覆，繼續(xù)攪拌30min后停止攪拌，得到2537.5g易于分散到樹脂基體中的經(jīng)兩次表面改性處理的復(fù)合導(dǎo)熱填料C3。
取1557.5gPA6樹脂、2537.5g復(fù)合導(dǎo)熱填料C3、500g阻燃劑三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)、400g增韌劑馬來酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MAH)和5g復(fù)合抗氧化劑B225進(jìn)行均勻混合后，采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒，得到導(dǎo)熱塑料C3。
結(jié)果
測量對比例3所得導(dǎo)熱塑料C3的導(dǎo)熱率、表面電阻率、力學(xué)性能等。
經(jīng)測試，導(dǎo)熱塑料C3的導(dǎo)熱率為1.38W/m·K，表面電阻率為8.3×1013Ω，表明導(dǎo)熱塑料C3為絕緣體。
此外，所得導(dǎo)熱塑料C3的阻燃等級可達(dá)V-0級,彎曲強(qiáng)度達(dá)63MPa,缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)5.8kJ/m2。
對比例4導(dǎo)熱塑料C4(所述偶聯(lián)劑直接加入石墨烯與MgO的復(fù)合導(dǎo)熱填料中，未經(jīng)無水乙醇與水的混合溶劑稀釋)
將2250g粒徑為50μm的無機(jī)絕緣型導(dǎo)熱填料MgO與含250g粒徑為20μm的石墨烯漿料25000ml進(jìn)行均勻混合，干燥處理后得到石墨烯與MgO的復(fù)合導(dǎo)熱填料。將12.5g偶聯(lián)劑KH550加入到復(fù)合導(dǎo)熱填料中，在攪拌速度為2000轉(zhuǎn)/min下進(jìn)行攪拌，30min后停止攪拌，待溫度冷卻至40℃左右，向被攪拌的復(fù)合導(dǎo)熱填料中加入25g包覆劑乙撐雙硬脂酸酰胺(EBS)，對所述經(jīng)偶聯(lián)劑修飾的復(fù)合導(dǎo)熱填料表面進(jìn)行二次包覆，繼續(xù)攪拌30min分鐘后停止攪拌，得到2537.5g經(jīng)兩次表面處理的復(fù)合導(dǎo)熱填料C4。
取1557.5gPA6樹脂、2537.5g復(fù)合導(dǎo)熱填料C4、500g阻燃劑三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)、400g增韌劑馬來酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MAH)和5g復(fù)合抗氧化劑B225進(jìn)行均勻混合后，采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒，得到導(dǎo)熱塑料C4。
結(jié)果
經(jīng)測試，導(dǎo)熱塑料C4的導(dǎo)熱率為2.15W/m·K，表面電阻率為9.1×1011Ω，說明導(dǎo)熱塑料C4為絕緣體。
此外，所得高導(dǎo)熱絕緣塑料的阻燃等級可達(dá)V-0級,彎曲強(qiáng)度達(dá)65MPa,缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)6.3kJ/m2。
對比例1-4所得導(dǎo)熱塑料C1-C4的性能如表2所示。
表2
從表2可以看出，當(dāng)導(dǎo)熱填料的表面未經(jīng)偶聯(lián)劑和包覆劑處理時，由于其導(dǎo)熱填料與樹脂基體之間的界面性能較差以及填料分散差導(dǎo)致其導(dǎo)熱率較低；當(dāng)石墨烯的含量超過10wt％后，石墨烯在導(dǎo)熱塑料中已形成了一定的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)從而使得導(dǎo)熱塑料呈現(xiàn)半導(dǎo)體特性；當(dāng)石墨烯的含量低于0.5wt％時，對導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱率作用不明顯；若偶聯(lián)劑未經(jīng)乙醇和水進(jìn)行處理，偶聯(lián)劑不能與導(dǎo)熱填料進(jìn)行有效地結(jié)合，從而導(dǎo)致導(dǎo)熱填料與樹脂基體之間的界面性能較差，從而會降低導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱率。
在本發(fā)明提及的所有文獻(xiàn)都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻(xiàn)被單獨引用作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。