CN102585470A - 一种绝缘导热玻纤增强的pc/abs合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种绝缘导热玻纤增强的pc/abs合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于合金材料技术领域，公开了一种绝缘导热玻纤增强的PC/ABS合金材料及其制备方法。本发明公开的合金材料包括以下组分和重量份：50～90份PC、10～50份ABS、30～150份导热填料、10～30份玻璃纤维、2～5份偶联剂、0.1～1份抗氧剂和0.3～2份防玻纤外露计。本发明还公开了该合金材料的制备方法。本发明保持了PC/ABS合金材料优良的物理性能的同时，具有很好的绝缘导热性能，导热性能的改进，扩大了其在市场上的应用范围，尤其是在电子电气上面的应用。

Description

一种绝缘导热玻纤增强的PC/ABS合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于合金材料技术领域：具体涉及一种绝缘导热玻纤增强的PC/ABS合金材料及其制备方法。
背景技术
高分子材料大多是热的不良导体，其导热系数很小，约为金属的1/500～1/600。在电子工业中，电子仪器日益轻薄短小化，而工作频率急剧增加，半导体热环境向高温方向迅速变化，此时电子设备所产生的热量迅速积累、增加，在使用环境温度下，要求电子元器件能及时散热以保障正常工作。为了满足元器件散热要求急需研制具有高可靠性、高散热性的综合性能优异的导热绝缘高分子材料代替传统高分子材料。
聚碳酸酯(PC)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)都是广泛使用的工程塑料。PC是一种综合性能优良的热塑树脂，具有优良的电绝缘性、耐热性、尺寸稳定性、高抗冲强度，还具有自熄、阻燃等性能，但价格昂贵，高比例填充无机填料后，流动性变差、脆性很大。而ABS则具有表面光洁且加工流动性好，价格适中。该共混合金广泛用于汽车工业、家电电器、办公用品、电子元件。但其不良的导热性能限制了PC/ABS合金的应用。
山东大学李丽等以氧化铝、碳化硅、氧化铋等作为导热填料提高PC/ABS的导热系数但是其冲击强度和拉伸强度都有很大程度的下降。玻纤的加入使得PC/ABS的拉伸轻度、弯曲强度以及缺口冲击强度均得到提高。
发明内容
为了克服现有PC/ABS的缺点，本发明的目的是提供一种绝缘导热玻纤增强的PC/ABS合金材料。
本发明的另一个目的是提供一种上述绝缘导热玻纤增强的PC/ABS合金材料的制备方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种绝缘导热玻纤增强的PC/ABS合金材料，该材料包括以下组分和重量份：
PC                50～90份，
ABS                     10～50份，
导热填料                30～150份，
玻璃纤维                10～30份，
偶联剂                  2～5份，
抗氧剂                  0.1～1份，
防玻纤外露剂            0.3～2份。
所述的PC是粘均分子量为20000～30000的双酚A型聚碳酸酯。
所述的ABS为苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物，其中丁二烯的含量为30～60％。
所述的导热填料选自20～500微米大粒径的导热填料或0.5～5微米小粒径的导热填料，优选选自氧化镁、氧化铝、氮化铝或碳化硅中的一种或多种的混合物。
所述的玻璃纤维选自E型或S型的玻璃纤维，纤维直径为5～24μm。
所述的偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种或几种的混合物。
所述的抗氧剂选自抗氧剂1010或抗氧剂168中的一种或两种的混合物。
所述的防玻纤外露剂为乙撑双硬酯酸酰胺(EBS)的改性产品。
本发明还提供了一种上述绝缘导热玻纤增强的PC/ABS合金材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)对导热填料进行预处理：将30～150份导热填料加入高速混合机中，然后加入2～5份偶联剂，混合均匀，然后放入烘箱，温度为100℃下烘干3～5h，使偶联剂和导热填料进一步结合，备用；
(2)对玻璃纤维进行预处理：将10～30份玻璃纤维，2～5份偶联剂加入到高速混合机中混合均匀，备用；
(3)将步骤(1)得到的预处理导热填料、50～90份的PC和10～50份ABS，加入到高速混合机中，加入0.1～1份抗氧剂和0.3～2份防玻纤外露剂，混合均匀，将混合好的物料放入挤出机中挤出造粒，挤出过程中同时加入步骤(2)预处理好的玻纤。
所述的挤出机为双螺杆挤出机，一区温度为：175～200℃，二区温度为：185～230℃，三区温度为：185～230℃，四区温度为：185～230℃，五区温度为：185～230℃，六区温度为：175～210℃，主机转速为300～350rpm。
本发明同现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明保持了PC/ABS合金材料优良的物理性能的同时，使其具有很好的绝缘导热性能，导热性能的改进，扩大了其在市场上的应用范围，尤其是在电子电气上面的应用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
以下所用防玻纤外露剂EBS的改性产品为TAF，苏州兴泰国光化学助剂有限公司。
实施例1
(1)对导热填料进行预处理：将30份20～500微米大粒径导热填料氧化镁和10份0.5～5微米小粒径导热填料氧化镁加入高速混合机中，然后加入3份NDZ-201钛酸酯偶联剂，混合均匀，然后放入烘箱，温度为100℃下烘干3～5h，使偶联剂和导热填料进一步结合，备用；
(2)对玻璃纤维进行预处理：将10份E型玻璃纤维，纤维直径为5～24μm，2份NDZ-201钛酸酯偶联剂加入到高速混合机中混合均匀，备用；
(3)将步骤(1)得到的预处理导热填料、50份的粘均分子量为20000～30000的双酚A型聚碳酸酯PC和50份ABS(其中丁二烯的含量为30～60％)，加入到高速混合机中，加入0.5份抗氧剂1010和168两种混合物(抗氧剂1010∶抗氧剂168＝1∶3)，和1份防玻纤外露剂EBS的改性产品，混合均匀，将混合好的物料放入挤出机中挤出造粒，挤出过程中同时加入步骤(2)预处理好的玻纤。
挤出机为双螺杆挤出机，一区温度为：175～200℃，二区温度为：185～230℃，三区温度为：185～230℃，四区温度为：185～230℃，五区温度为：185～230℃，六区温度为：175～210℃，主机转速为300～350rpm。测试性能见表1。
实施例2
(1)对导热填料进行预处理：将70份20～500微米大粒径导热填料氧化铝和20份0.5～5微米小粒径导热填料氧化铝加入高速混合机中，然后加入3份KH-560硅烷偶联剂，混合均匀，然后放入烘箱，温度为100℃下烘干3～5h，使偶联剂和导热填料进一步结合，备用；
(2)对玻璃纤维进行预处理：将20份E型玻璃纤维，纤维直径为5～24μm，2份KH-560硅烷偶联剂加入到高速混合机中混合均匀，备用；
(3)将步骤(1)得到的预处理导热填料、70份的粘均分子量为20000～30000的双酚A型聚碳酸酯PC和30份ABS(其中丁二烯的含量为30～60％)，加入到高速混合机中，加入0.5份1010和168混合抗氧剂(抗氧剂1010∶抗氧剂168＝1∶3)，和1份防玻纤外露剂EBS改性产品，混合均匀，将混合好的物料放入挤出机中挤出造粒，挤出过程中同时加入步骤(2)预处理好的玻纤。
挤出机为双螺杆挤出机，一区温度为：175～200℃，二区温度为：185～230℃，三区温度为：185～230℃，四区温度为：185～230℃，五区温度为：185～230℃，六区温度为：175～210℃，主机转速为300～350rpm。测试性能见表1。
实施例3
(1)对导热填料进行预处理：将120份20～500微米大粒径导热填料碳化硅和30份0.5～5微米小粒径导热填料碳化硅加入高速混合机中，然后加入3份NDZ-201钛酸酯偶联剂，混合均匀，然后放入烘箱，温度为100℃下烘干3～5h，使偶联剂和导热填料进一步结合，备用；
(2)对玻璃纤维进行预处理：将30份S型玻璃纤维，纤维直径为5～24μm，2份KH-560硅烷偶联剂加入到高速混合机中混合均匀，备用；
(3)将步骤(1)得到的预处理导热填料、90份的粘均分子量为20000～30000的双酚A型聚碳酸酯PC和30份ABS(其中丁二烯的含量为30～60％)，加入到高速混合机中，加入0.5份1010和168混合抗氧剂(抗氧剂1010∶抗氧剂168＝1∶3)，和1份防玻纤外露剂EBS改性产品，混合均匀，将混合好的物料放入挤出机中挤出造粒，挤出过程中同时加入步骤(2)预处理好的玻纤。
挤出机为双螺杆挤出机，一区温度为：175～200℃，二区温度为：185～230℃，三区温度为：185～230℃，四区温度为：185～230℃，五区温度为：185～230℃，六区温度为：175～210℃，主机转速为300～350rpm。测试性能见表1。
表1
Figure BDA0000043734590000041
表1可以看出，通过加入导热填料使得PC/ABS合金导热系数从原先的0.2W/m·K增加到3～4W/m·K，而玻纤的加入使得该合金的物理性质较好，扩大了该材料在市场应用范围。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种绝缘导热玻纤增强的PC/ABS合金材料，其特征在于：该材料包括以下组分和重量份，
PC              50～90份，
ABS             10～50份，
导热填料        30～150份，
玻璃纤维        10～30份，
偶联剂          2～5份，
抗氧剂          0.1～1份，
防玻纤外露剂    0.3～2份。
2.根据权利要求1所述的一种绝缘导热玻纤增强的PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的PC是粘均分子量为20000～30000的双酚A型聚碳酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种绝缘导热玻纤增强的PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的ABS为苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物，其中丁二烯的含量为30～60％。
4.根据权利要求1所述的一种绝缘导热玻纤增强的PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的导热填料选自20～500微米大粒径的导热填料或0.5～5微米小粒径的导热填料，优选选自氧化镁、氧化铝、氮化铝或碳化硅中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种绝缘导热玻纤增强的PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的玻璃纤维选自E型或S型的玻璃纤维，纤维直径为5～24μm。
6.根据权利要求1所述的一种绝缘导热玻纤增强的PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种绝缘导热玻纤增强的PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的抗氧剂选自抗氧剂1010或抗氧剂168中的一种或两种的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种绝缘导热玻纤增强的PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的防玻纤外露剂为乙撑双硬酯酸酰胺的改性产品。
9.根据权利要求1至8任一所述的一种绝缘导热玻纤增强的PC/ABS合金材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，
(1)对导热填料进行预处理：将30～150份导热填料加入高速混合机中，然后加入2～5份偶联剂，混合均匀，然后放入烘箱，温度为100℃下烘干3～5h，使偶联剂和导热填料进一步结合，备用；
(2)对玻璃纤维进行预处理：将10～30份玻璃纤维，2～5份偶联剂加入到高速混合机中混合均匀，备用；
(3)将步骤(1)得到的预处理导热填料、50～90份的PC和10～50份ABS，加入到高速混合机中，加入0.1～1份抗氧剂和0.3～2份防玻纤外露剂，混合均匀，将混合好的物料放入挤出机中挤出造粒，挤出过程中同时加入步骤(2)预处理好的玻纤。
10.根据权利要求9所述的一种绝缘导热玻纤增强的PC/ABS合金材料的制备方法，其特征在于：所述的挤出机为双螺杆挤出机，一区温度为：175～200℃，二区温度为：185～230℃，三区温度为：185～230℃，四区温度为：185～230℃，五区温度为：185～230℃，六区温度为：175～210℃，主机转速为300～350rpm。
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