[发明专利]填充型聚合物基导热塑料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学材料技术领域，具体涉及一种填充型聚合物基导热塑料及其制备方法。

背景技术

金属由于其导热性能优异，被广泛使用于散热用途，但金属导热物质也存在着很多问题，如重量大、不耐腐蚀等。而导热塑料则可克服金属的缺点，且容易加工成型，同时具有更低的成本及产品设计自由度高。

为了获得高热传导率的塑料，现有的专利技术着重于对填料的选择以及表面改性等方面。通常的手法为添加高热导率的填料，例如在高长径比的碳纤维和氮化硼中加入高密度的金属、金属氧化物作为导热填料(ZL99815810.0)；以陶瓷纤维或石墨或炭黑或碳纤维或金属粉组合作为填料(ZL02112481.7)；以金属氧化物、碳化硅等作为填料(ZL200510101700.0)。

热传导过程采取扩散形式，但各种材料的导热机理是不同的。固体内部的导热载体分别为电子、声子(点阵波)、光子(电磁辐射)三种。对聚合物而言，通常为饱和体系，无自由电子，导热载体为声子，热传导主要依靠晶格振动。聚合物相对分子质量很大，具有多分散性，分子链则以无规则缠结方式存在，难以完全结晶，再加上分子链的振动对声子有散射作用，使聚合物材料的热导率很小。

发明内容

本发明的目的是提出一种导热塑料及其制备方法，克服了现有导热材料导热系数低、加工成型难、成本高的问题，其导热系数高，加工成型方便，产品设计自由度高。

为了达到上述设计目的，本发明采用的技术方案如下：

一种填充型聚合物基导热塑料，其各种原料的质量百分数为：基体树脂60-80％、导热填料3-40％、增韧剂5-10％、偶联剂1-2％、抗氧剂0.1-0.5％、润滑剂0.2-1.5％。

优选地，其各种原料的质量百分数为：基体树脂65-75％、导热填料15-25％、增韧剂7-8％、偶联剂1-2％、抗氧剂0.2-0.4％、润滑剂0.6-1％。

优选地，其各种原料的质量百分数为：基体树脂70％、导热填料20％、增韧剂7.5％、偶联剂1.5％、抗氧剂0.3％、润滑剂0.7％。

优选地，所述的基体树脂选自环氧树脂、聚碳酸树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种。

优选地，所述的导热填料为金属、石墨、金属氧化物、金属氮化物、碳粉及碳化物中的一种；其中：

所述的金属为Al、Fe或Gu；

所述的金属氧化物为MgO、Al₂O₃、GaO、TiO₂、ZnO或SiO₂；

所述的金属氮化物为AlN、Si₃N₄或BN；

所述的碳粉及碳化物为纤维状或鳞片状高导热碳粉及SiC或B₄C₃。

优选地，所述的增韧剂为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中的一种。

优选地，所述的偶联剂为硅烷偶联剂(A-168、A-167)、钛酸酯偶联剂(TTS、TMC-931)、铝酸酯偶联剂(SG-A1821、DL-411AF)、硬脂酸中的一种。

优选地，所述的抗氧剂为1010、1098、168、ST-3610、P262、B-1036中的一种。

优选地，所述的润滑剂为PETS、脂肪酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硅铜粉中的一种。

一种所述的填充型聚合物基导热塑料，利用熔融共混挤出法制备，其步骤包括：

S1、将各种原料经热风循环干燥进行水分预处理，避免加工时水分极其敏感的材料的降解及塑料的各项性能指标的恶化；

S2、以质量分数计，将3-40％的导热填料加入到高速混合机当中，然后加入1-2％的偶联剂，混合均匀制得导热混合料；

S3、将步骤S2中的导热混合料、60-80％的基体树脂和5-10％的增韧剂加入到高速混合机中，然后加入0.1-0.5％的抗氧剂和0.2-1.5％的润滑剂，混合均匀；

S4、将S3步骤中混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机，经熔融挤出、造粒得到导热塑料。

名称解释：

SEBS-g-MA：氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物与马来酸酐的接枝物。

POE-g-MA：马来酸酐接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物。