[发明专利]一种聚乙烯基高导热复合塑料的制备方法

说明书

本发明涉及一种聚乙烯基高导热复合塑料的制备方法，属于塑料材料技术领域。本发明以高密度聚乙烯和ABS树脂为原料，并加入碳化硅，制备聚乙烯基高导热复合塑料，由于分子聚合物大部分是非晶部分，其分子链无规缠结，结晶度较低，将高密度聚乙烯和ABS树脂共混，热传递过程中聚乙烯和ABS树脂中大分子自己的内部震动和大分子间的震动，两者的共混能提高聚合物内部分子排列的紧密性，从而提高热量在聚合物内部的传递效率，碳化硅的热导率高，将少量碳化硅加入聚合物中，能有效提高聚合物的耐磨性，对聚合物起到良好的补强作用，并且碳化硅的加入还能改善聚合物的紧密性，提高聚合物的紧密度，在不改变聚合物熔体流动性能的情况下改善材料的导热性能。

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯基高导热复合塑料的制备方法，属于塑料材料技术领域。

背景技术

随着工业生产和科学技术的不断发展，人们对导热材料综合性能的要求已越来越高，传统的金属材料已经无法满足某些特殊场合的使用要求。如电子设备产生的热量迅速积累和增加，会导致器件不能正常工作，故及时散热已成为影响其寿命的重要因素。轻质、易于成型加工、耐疲劳、耐腐蚀以及电绝缘性优良是高分子材料不同于金属材料的主要特点，然而，一般高分子材料缺乏传递热量所需的均一致密且有序的晶体结构或载荷子，导致其导热性能较差。将具有导热性能的填料分散到聚合物基体中而组成所谓导热复合材料是目前导热塑料采用的主要方式，但形成导热网络需要较高的填料填充量，导致复合材料的力学性能大幅下降。

常规的导热材料多为金属材料和金属氧化物材料，如铜、银、金以及他们的氧化物等。随着工业的发展和进步，一些新型的导热塑料可以替代上述的金属材料来进行导热，导热塑料不仅具有良好的导热性能，还能有效的提高降低材料的质量，具有良好的抗冲击性，加工容易的特点，这些都是常规的导热材料所不具备的特点。常规的导热材料如金属及其氧化物、氮化物与其他一些非金属材料如石墨等，虽然具有良好的导热性能，但在易加工性、耐腐蚀性等方面已经不能满足目前的市场需要。具有良好性能的导热塑料可以广泛的应用于电子信息产业、电气工程产业、航空产业等领域，提高产品的性能。

目前，应用于填充型导热塑料的导热填料按照其导电性可分为绝缘导热填料及非绝缘导热填料。其中，绝缘导热填料主要包括了氧化物、氮化物和碳化物填料；而非绝缘导热填料主要包括了各类金属粉末及石墨、炭黑等。

填充型导热塑料主要由树脂基体与导热填料两相构成。选用导热系数高的填料对体系导热性能的提升无疑是有益的，但有研究表明，当填料与树脂基体的导热系数比值超过100：1时，再提高填料的导热系数对整个体系导热性能的提升作用十分有限。增加填料的填充量固然可以获得高导热性能的材料，但过高的填充量会导致材料的力学性能大幅下降。

目前，导热塑料的工业应用多集中在电子元器件的散热外壳、封装材料及换热器中，需长时间在高温环境（通常为100℃附近）下工作，因此，作为导热塑料的树脂基体，具有较高耐热性能的工程塑料相对于通用塑料而言具有显著优势。相对于金属材料而言聚合物材料的导热系数相对较低（小于0.5 W/mK）难以满足散热需求。为提高聚合物材料的导热系数，一方面通过分子结构设计使聚合物导热系数提高，但是这种方法通常需要特殊设备、工艺复杂、工艺条件控制严格，因此通过分子结构设计实现聚合物导热系数提高的方法工业化较为困难。另一方面，通常会选择聚合物材料与导热填料的复合，使得复合材料同时具有聚合物的易加工、韧性好的优点和导热填料导热的优点。但是为提高聚合物材料的导热系数，导热填料的添加量通常为基体质量30%以上，由此对聚合物材料的性能损伤严重，例如冲击强度急剧下降，流动性差，复合材料制品表面光洁度差。由于应用在电子产品中的散热器件通常形状复杂，而导热填料的加入也会使材料熔体的流动性能下降，因此，导热塑料的基体材料除耐热性能外还需要较高的流动性。尽可能提高导热系数的同时，保持复合材料有优异的力学性能、良好的流动性、加工性能，已经成为制约着导热复合材料的发展的一大难题。

发明内容