[发明专利]一种导热塑料合金、基于该合金的散热器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导热合金材料和一种散热器，尤其涉及一种导热塑料合金和基于该种合金的塑铝复合散热器及其制备方法。

背景技术

我国夏热冬冷地区面广，居住面积达30多亿平方米，尤其是南方冬季潮湿阴冷，随着我国国民经济的快速发展，采暖用的塑铝复合散热器市场越来越大，对材料的要求越来越高，据现推用的塑铝复合散热器，出处为专利号ZL201010001190的最近产品.该产品在铜铝复合散热器的基础上有一个飞跃发展，不但降低了生产成本和物流成本，而且在节能降耗，不结垢，不生锈，不腐蚀方面有很好的表现。可是，还存在诸多的缺陷和不足：1、其使用的导热材料石墨的导热方向是纵轴向的（由其分子结构造成的与散热方向垂直）；2、内层水道的主要成份为无规共聚聚丙烯或非交联聚乙烯塑料，本身导热率是0.2W/（m²·k），并不理想；3、散热器的内水道是单水道的，散热面积有限，导致散热较慢、散热量不够大；4、采用的导热塑料合金材料中的无规共聚聚丙烯或非交联聚乙烯与石墨主要靠偶联剂复合交联，根据现有塑料复合技术还没有很理想的偶联剂，又依抗氧剂防老化的现有情况，从而影响产品的使用寿命，急需改善或提高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种散热性能优异、稳定且经久耐用的导热塑料合金、基于该种合金的散热器及其制备方法，这种散热器具有更好地不结垢、不生锈、不腐蚀、不开裂、不污染、不型变、不异响、不老化的特点。

本发明的导热塑料合金可采用以下两种方案实现。

方案一

用于散热器的导热塑料合金，以重量份计，包括聚丁烯70～110份、聚乙烯3～５份，粒度为7μm和/或18μm的石墨粉７０～100份，碳纤维8～10份，导热炭黑10～15份，导热增强剂3～5份，钛酸酯偶联剂2～5份，硬酯酸0.5～1份。

方案二

用于散热器的导热塑料合金，其特征在于，以重量份计，包括聚异丁烯70～100份，聚乙烯3～５份，粒度为7μm和/或18μm的石墨粉70～９０份，碳纤维8～9份，导热炭黑8～12份，导热增强剂2～4份，钛酸酯偶联剂2～3份，硬酯酸0.5～1份。

上述两种技术方案中：

聚丁烯(PolybutenePB)和聚异丁烯（Polyisobutylene，PIB，与聚丁烯性质相似）均是高分子惰性聚合物，因其优异的物理化学性能被誉为“塑料中的黄金”，最早出现于70代初。具有优良的机械性，耐环境应力开裂性，耐蠕变性，耐热性，耐化学腐蚀性，无味、无臭、无毒，是目前世界上最尖端的化学材料之一。

石墨（graphite）质软，呈黑灰色；有油腻感，可污染纸张。硬度为1～2，沿垂直方向随杂质的增加其硬度可增至3～5。比重为1.9～2.3。在隔绝氧气条件下，其熔点在3000℃以上，是最耐温的矿物之一,本发明中优选鳞片石墨品种或型号，这种石墨的可浮性、润滑性、可塑性均比其他类型石墨优越；因此它的工业价值最大。更优选地，所述的石墨粉可采用导热石墨片(Thermalconductivityofgraphitepiece)，它是一种全新的导热材料，沿纵、横轴两个方向均匀导热。导热石墨片也称石墨散热片，导热石墨片平面内具有300-1500W/(m²·K)范围内的超高导热性能，导热石墨材料的化学成分主要是单一的碳元素，是一种自然元素矿物。因为碳元素是非金属元素，但是却有金属材料的导电、导热性能，还具有像有机塑料一样的可塑性，并且还有特殊的热性能，化学稳定。

所述的导热炭黑，可以更好地增强材料沿纵、横轴两个方向均匀导热，优选采用超导热炭黑，本发明采用的超导热炭黑选用天津亿博瑞化工有限公司生产的F900A或F900B型。

碳纤维(carbonfiber，CF)具有元素碳的各种优良性能，如比重小、耐热性极好、热膨胀系数小、导热系数大、耐腐蚀性和导电性良好等。同时，它又具有纤维般的柔曲性，可进行编织加工和缠绕成型。碳纤维最优良的性能是比强度和比模量超过一般的增强纤维，它和树脂形成的复合材料的比强度和比模量比钢和铝合金还高3倍左右。

所述的导热增强剂可采用氧化铝（Aluminaoxide），尤其是纳米氧化铝，其粒径在纳米级，导热率是32.31W/(m²·K)。

所述的钛酸酯偶联剂（titanatecouplingagent）是70年代后期由美国肯利奇石油化学公司开发的一种偶联剂。对于热塑型聚合物和干燥的填料，有良好的偶联效果；本发明中选用质优的钛酸酯偶联剂101型号。