CN102250481A - 高导热塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高导热塑料，由下列重量份组份制备而成：基体树脂100份、有机纤维1～60份、大粒径导热填料5～50份、小粒径导热填料10～100份、抗氧剂0～2份。上述高导热塑料的制备方法是采用二步造粒法制备。本发明通过对结晶性树脂基体的选取，以及对结晶性树脂基体的热传导性的改善来达到提高整个体系的导热性能，同时配合以热传导率比基体树脂高10～1000倍的无机填料的填充以及适当的粒径配合选取，实现了较少的填料填充和较高的导热系数。
Description
技术领域
本发明涉及化工产品，特别涉及一种高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，例如在化学工程、废水处理、太阳能热交换、电池冷却、集成线路板的散热、汽车、自动化设备和各种工业冷却设备等领域都广泛使用金属热交换器，但是，金属热交换器也存在许多问题，如金属密度大，导致设备的重量大；金属不耐腐蚀，为了防腐而进行的后续电镀处理等工艺造成环境污染等等。而高导热塑料则可以克服金属的上述缺点，同时具有更低的成本及产品设计自由度(可注塑成形)。
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传导率的填料，如以高长径比的碳纤维和氮化硼配合以高密度的金属、金属氧化物作为填料，其制得的产品的导热系数为20W/m·K(ZL99815810.0)；或以金属氧化物、碳化硅等绝缘填料作为填料，其制得的产品的导热系数在2～4W/m·K之间(ZL200510101700.0)；或者以各种陶瓷纤维或石墨粉或炭黑或碳纤维或金属粉组合作为填料(ZL02112481.7)。
树脂材料的热传导率通常比金属或者陶瓷类的低10～1000倍，是热传导率的决定因素。有效改善基体树脂材料的热传导率是提高材料热传导率的有效方法。固体的热传导有3种模式：电子传导、声子传导和光子传导，由于塑料本身没有自由电子，且大部分为非透明物质，因此不能通过电子传导和光子传导的方式传热，只能以晶格振动的格波(声子)为其主要传热方式。填料在树脂基体中的添加由于基体树脂的热传导率非常低，导致导热效率低下不能充分的发挥其导热性能，必须添加足够的量形成填料导热网络之后才能提高产品的热传导率，而过量的添加又会大幅度的提高材料的成本及降低材料的流动加工性能。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决现有技术存在的上述问题，有效提高树脂基体的热传导率并配合以高效导热填料，提供一种高导热塑料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种高导热塑料，由下列重量份组份制备而成：
基体树脂 100份；
有机纤维 1～60份；
大粒径导热填料 5～50份；
小粒径导热填料 10～100份；
抗氧剂 0～2份。
所述的基体树脂选自结晶性聚合物聚醚醚酮、液晶聚合物、聚苯硫醚、聚对苯二酰对苯二胺、聚四氟乙烯、尼龙6、尼龙66、尼龙12、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲醛、聚苯乙烯或聚丙烯中的一种或多种。
所述的有机纤维选自粘胶纤维、锦纶纤维、涤纶纤维、芳纶纤维、聚对苯撑苯并双口恶唑纤维或凯芙拉纤维中的一种或多种，有机纤维的长度为0.5～100μm。
所述的大粒径导热填料的粒径为1～50μm；所述的小粒径导热填料的粒径为20～500μm。
所述的抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂。
上述高导热塑料的制备方法，采用二步造粒法制备，第一步是将100重量份的基体树脂和1～60重量份的有机纤维置于高速混合机中混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，形成一级颗粒；第二步是将第一步所得一级颗粒与5～50重量份的大粒径导热填料、10～100重量份的小粒径导热填料、0～2重量份的抗氧剂置于高速混合机中混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，形成二级颗粒，为高导热塑料产品。
本发明通过对结晶性树脂基体的选取，以及对结晶性树脂基体的热传导性的改善来达到提高整个体系的导热性能，同时配合以热传导率比基体树脂高10～1000倍的无机填料的填充以及适当的粒径配合选取，实现了较少的填料填充和较高的导热系数。
具体实施方式
实施例1
取50公斤聚苯硫醚、50公斤聚对苯二甲酸丁二醇酯和30公斤涤纶纤维置于高速混合机中混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，形成一级颗粒；然后将上述一级颗粒与30公斤的大粒径导热填料(粒径为1～50μm)、50公斤小粒径导热填料(粒径为20～500nm)、1.5公斤的受阻酚类抗氧剂264置于高速混合机中混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，形成二级颗粒，即得到本发明的一种高导热塑料产品。。
实施例2
取100公斤结晶性聚合物聚醚醚酮和30公斤粘胶纤维置于高速混合机中混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，形成一级颗粒；然后将上述一级颗粒与30公斤的大粒径导热填料(粒径为1～50μm)、50公斤小粒径导热填料(粒径为20～500nm)、1公斤的受阻酚类抗氧剂1010置于高速混合机中混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，形成二级颗粒，即得到本发明的一种高导热塑料产品。
实施例3
取100公斤液晶聚合物和60公斤锦纶纤维置于高速混合机中混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，形成一级颗粒；然后将上述一级颗粒与20公斤的大粒径导热填料(粒径为1～50μm)、70公斤小粒径导热填料(粒径为20～500nm)、2公斤的受阻酚类抗氧剂1010置于高速混合机中混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，形成二级颗粒，即得到本发明的一种高导热塑料产品。
实施例4
取40公斤聚对苯二酰对苯二胺、60公斤聚对苯二甲酸乙二醇酯和20公斤芳纶纤维置于高速混合机中混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，形成一级颗粒；然后将上述一级颗粒与10公斤的大粒径导热填料(粒径为1～50μm)、100公斤小粒径导热填料(粒径为20～500nm)、1.5公斤的受阻酚类抗氧剂1035置于高速混合机中混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，形成二级颗粒，即得到本发明的一种高导热塑料产品。
实施例5
取30公斤聚四氟乙烯、70公斤聚苯乙烯和30公斤聚对苯撑苯并双口恶唑纤维置于高速混合机中混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，形成一级颗粒；然后将上述一级颗粒与40公斤的大粒径导热填料(粒径为1～50μm)、10公斤小粒径导热填料(粒径为20～500nm)置于高速混合机中混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，形成二级颗粒，即得到本发明的一种高导热塑料产品。
实施例6
取20公斤尼龙66、80公斤尼龙6和50公斤凯芙拉纤维置于高速混合机中混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，形成一级颗粒；然后将上述一级颗粒与5公斤的大粒径导热填料(粒径为1～50μm)、80公斤小粒径导热填料(粒径为20～500nm)、2公斤的受阻胺类抗氧剂1035置于高速混合机中混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，形成二级颗粒，即得到本发明的一种高导热塑料产品。
比较例1
取50公斤聚苯硫醚、50公斤聚对苯二甲酸丁二醇酯和30公斤的大粒径导热填料(粒径为1～50μm)、50公斤小粒径导热填料(粒径为20～500nm)、1.5公斤的受阻酚类抗氧剂264置于高速混合机中混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，得到一种导热塑料产品。
比较例2
取100公斤结晶性聚合物聚醚醚酮和30公斤粘胶纤维，30公斤的大粒径导热填料(粒径为1～50μm)、50公斤小粒径导热填料(粒径为20～500nm)、1公斤的受阻酚类抗氧剂1010置于高速混合机中混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，得到一种导热塑料产品。
上述比较例1的原料与实施例1的相比，少了30公斤涤纶纤维，经测试，比较例1的导热塑料产品与实施例1的高导热塑料产品相比，导热系数降低了40％。说明加入有机纤维对提高导热性有较大的帮助。
上述比较例2与实施例2相比，不同的是，实施例2为两步法，比较例2为一步法，经测试，比较例2的导热塑料产品与实施例1的高导热塑料产品相比，导热系数降低了20％。体现了二步法对于提高导热性有较大的作用。
Claims (6)
1.一种高导热塑料，其特征在于：由下列重量份组份制备而成：
基体树脂 100份；
有机纤维 1～60份；
大粒径导热填料 5～50份；
小粒径导热填料 10～100份；
抗氧剂 0～2份。
2.如权利要求1所述的高导热塑料，其特征在于：所述的基体树脂选自结晶性聚合物聚醚醚酮、液晶聚合物、聚苯硫醚、聚对苯二酰对苯二胺、聚四氟乙烯、尼龙6、尼龙66、尼龙12、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲醛、聚苯乙烯或聚丙烯中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的高导热塑料，其特征在于：所述的有机纤维选自粘胶纤维、锦纶纤维、涤纶纤维、芳纶纤维、聚对苯撑苯并双口恶唑纤维或凯芙拉纤维中的一种或多种，有机纤维的长度为0.5～100μm。
4.如权利要求1所述的高导热塑料，其特征在于：所述的大粒径导热填料的粒径为1～50μm；所述的小粒径导热填料的粒径为20～500nm。
5.如权利要求1所述的高导热塑料，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
6.如权利要求1所述的高导热塑料的制备方法，其特征在于：采用二步造粒法制备，第一步是将100重量份的基体树脂和1～60重量份的有机纤维置于高速混合机中混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，形成一级颗粒；第二步是将第一步所得一级颗粒与5～50重量份的大粒径导热填料、10～100重量份的小粒径导热填料、0～2重量份的抗氧剂置于高速混合机中混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，形成二级颗粒，为高导热塑料产品。
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