[发明专利]一种高性能阻燃的导热塑胶材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑胶技术领域，尤其涉及导热塑胶材料技术领域，具体涉及一种力学性能好、阻燃性好且绝缘的导热塑胶材料及其制备方法。

背景技术

传统的塑料多为绝热材料，随着电路板大规模集成化和微封装技术的迅猛发展，电子元器件体积不断缩小，组装密度越来越高，而功率在不断增大，随之发热量也增大。因此，散热成为电子工业中一个重要问题。

具有优良导热性能的金属、陶瓷及碳材料，由于电绝缘性、加工成型性能较差和成本较高等问题，难以适应现在技术发展的需要。

典型的导热塑料热传导率范围为1-20w/m·k，某些品级可以达到100w/m·k。这一数值大约是传统塑料的5-100倍，一般塑料的热传导率只有0.2w/m·k，一些铸铝合金的热传导率为50-100w/m·k。

与传统导热材料相比，尼龙具有良好的拉伸强度和耐挠曲性能，但抗冲击性能较差，而且塑料具有易燃的特点。导热塑料把塑料成型的简易性和优异的导热性结合在一起，可以为研发人员提供更大的设计自由度，而且制件的重量小。

然而导热塑料很难同时具有导热性能高、绝缘，和优异的力学性能，难以满足实际使用的需要，并且塑料易燃，易造成安全隐患。

中国专利申请号：201210260475.5介绍一种导热尼龙复合材料及其制备方法，其中添加的材料是尼龙、高导热纤维、高导热填料和助剂，所谓的高导热填料是碳纤维、碳化硅，都是昂贵材料，在实际中很难应用。

中国专利申请号：201110377637.9介绍一种阻燃导热尼龙66复合材料及其制备方法，其中添加的材料是尼龙66、纤维、金属氮化物、助剂、复合阻燃剂等，其制备的导热材料阻燃性能一般，而且因为加了石墨粉之类导电的物质容易导电，并且力学性能下降较多。

中国专利申请号：201110311516.4介绍一种高导热尼龙66复合材料及其制备方法，其中添加的材料是尼龙66、导热填料、偶联剂、抗氧剂等，其叙述的方法对改善导热填料团聚和分散性效果并不理想。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种导热性能好、力学性能优异、阻燃性能好，且生产效率高、制造成本低的导热塑胶材料。

本发明的另一个目的是提供上述导热塑胶材料的制备方法。

本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：

一种高性能阻燃的导热塑胶材料，其原料配方是由如下重量份数的各组份组成：

玻璃纤维             5～25份；

无机导热填料         10～30份；

聚四氟乙烯           1～5份；

偶联剂               0.1～1份；

尼龙66               5～25份；

尼龙6                5～25份；

填充剂               5～10份。

上述玻璃纤维采用市售的短切玻璃纤维，优选短切长度为3～4.5mm的短切玻璃纤维；因为发明人通过研究发现，短切玻璃纤维与树脂结合性好，玻璃纤维不外露，整个体系机械性能高。

上述无机导热填料是指石墨和其它填料，所述其它填料是指氢氧化镁、氧化镁、氧化铝、氮化硼（BN）、氮化铝（AlN）、碳化硅（SiC）或氧化铍（BeO）中的一种或两种或两种以上的组合。

上述石墨是经过表面绝缘改性的石墨，因为发明人通过研究发现，石墨导热性能好，但是易导电，而本发明人发现，在对石墨进行表面绝缘改性后，向本发明的配方中加入少量这种改性后的石墨不但可以提高热导率，且绝缘性能能够满足制品要求，此外，这种改性后的石墨与配方中的其他组份结合都比较好，其成本也比氮化硼、碳化硅等高导热材料低，综合使用效果也优于这些高导热材料。

本发明的经过表面绝缘改性的石墨，其具体制备方法是：采用水解沉积涂层法在石墨表面吸附一层碳酸镁，然后在550℃下热处理10分钟后，得到所需表面绝缘改性处理的石墨；该制备方法中热处理温度采用550℃，是本发明人通过研究后确定的，因为该温度低于石墨被氧化的温度，而该温度又能保证碳酸镁被分解为氧化镁，氧化镁不导电，从而实现了石墨的绝缘。

本发明人研究发现石墨的粒径能够影响石墨与树脂的结合效果，因此发明人通过实验研究后确定本发明的石墨采用粒径为3～38μm的石墨，该粒径范围下的石墨与树脂的结合性好。