CN102746576A - 一种聚烯烃导热复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚烯烃导热复合材料,其原料按质量份数构成为:金属纤维15-120份;金属粉末75-700份;偶联剂1-3份;接枝共聚物5-15份;润滑剂0.2-6份;聚烯烃树脂100份;抗氧剂0.1-0.2份,增韧剂5-10份。本发明导热复合材料具有较高的导热性能,同时还具有优异的抗静电性以及良好的力学性能和加工性能。

Description

一种聚烯烃导热复合材料
一、技术领域
本发明涉及导热材料,具体地说是一种聚烯烃导热复合材料。
二、背景技术
在传统导热行业中的金属导热材料虽然导热率较高,但不耐腐蚀,材料比较笨重,加工能耗高成本较高,不环保。新型导热聚合物具有优良的综合性能,他们可以用于换热、散热、采暖、电子、电气、航空等很多导热领域部分或完全代替金属导热材料。已有文献报道通过不同粒径的金属导热球体和不同类型的金属粉末与聚合物混合改性提高聚合物导热性能(Composites:Part A,2005,36:1545-1554、European Polymer Journal,2002,38:1887-1897.)也有专利CN101469109提及金属纤维与聚酯改性用于制备导热材料,并且复合材料在提高导热的同时也出现了导电的现象。
三、发明内容
本发明旨在提供一种聚烯烃导热复合材料,所要解决的技术问题是提高导热金属填料的添加量以提高复合材料的导热性能,并使导热金属填料在复合材料中均匀分散,提高复合材料的抗静电性能和机械性能。
本发明聚烯烃导热复合材料,其特征在于其原料按质量份数构成为:
金属纤维15-120份;金属粉末75-700份;偶联剂1-3份;接枝共聚物5-15份;润滑剂0.2-6份;聚烯烃树脂100份;抗氧剂0.1-0.2份,增韧剂5-10份;
所述金属纤维选自铜纤维、铝纤维或钢纤维;
所述金属粉末选自铝或铝合金粉末;
所述偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯(F-1)、单烷氧基脂肪酸钛酸酯(NDZ-131)中的一种或几种;
所述接枝共聚物选自聚乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐、乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯-乙酸乙烯酯接枝聚丁烯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯辛烯共聚物,乙烯-醋酸乙烯-乙烯醇三元共聚物中的一种或几种;
所述润滑剂选自石墨、PE蜡、石蜡、二硫化钼中的一种或几种;
所述聚烯烃树脂选自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丁烯(PB)中的一种或几种;
所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂B215中的一种或几种;
所述增韧剂选自乙烯辛烯共聚物(POE)或三元乙丙橡胶(EPDM)。
所述金属纤维的直径为30-50微米,长度为1-2毫米。
所述金属粉末为球形金属粉末,直径为20-50微米。
所述聚烯烃树脂由熔体流动性较高的聚烯烃和熔体流动性一般的聚烯烃组成;
所述熔体流动性较高的聚烯烃是按照GB/T3682-2000标准在测试温度230℃、压力2.16kg下熔体流动指数≥25g/10min的聚烯烃树脂;
所述熔体流动性一般的聚烯烃是按照GB/T3682-2000标准在测试温度230℃、压力2.16kg下熔体流动指数≤0.5g/10min的聚烯烃树脂。
本发明导热复合材料按照以下方法制备:
将金属纤维、金属粉末和偶联剂于80-120℃混合并搅拌均匀得到表面处理导热填料,向所得表面处理导热填料中加入接枝共聚物、润滑剂、聚烯烃树脂、抗氧剂和增韧剂,在搅拌条件下混合均匀得混合料;将所得混合料加入挤出机中挤出造粒,并注塑成型即得导热复合材料。
与已有技术相比,本发明的有益效果体现在:
本发明导热复合材料的导热系数>3W/m·K,具有较高的导热性能。
本发明导热复合材料中聚合物基体和导热填料之间具有很好的相容性,导热填料在聚合物基体之间分散均匀。
本发明导热复合材料在具有较高的导热性能的同时具有优良的抗静电性以及良好的力学性能和加工性能。
四、具体实施方式
本发明实施例中主要原料如下:
硅烷偶联剂KH560,南京曙光化工;钛酸酯偶联剂NDZ-131,南京曙光化工;铝酸酯偶联剂F-1,重庆嘉世泰化工;聚丙烯PP150,中国石化,熔体流动指数26g/10min;聚丙烯PP H5416,巴塞尔,熔体流动指数0.3g/10min;乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐KT-9,沈阳科通公司;聚丁烯,PB KTAR05,熔体流动指数0.5g/10min;聚乙烯1922T齐鲁石化,熔体流动指数25g/10min;聚丙烯接枝马来酸酐,GPM200AL,能之光新材料科技有限公司;乙烯-丙烯酸共聚物,EA35,美国杜邦;抗氧剂,B215,上海汽巴高桥化学有限公司;乙烯辛烯共聚物,LC670,韩国LG。
实施例1:
按质量份数计,分别称取170份平均粒径30微米的铝粉、30份铝纤维、2份硅烷偶联剂KH560和1份钛酸酯偶联剂NDZ-131,在搅拌条件下于100℃混合均匀得到表面处理导热填料,向所得表面处理导热填料中加入20份PB、80份PP150、3份石墨、0.2份石蜡、0.1份B215和5份POE,在搅拌条件下混合均匀得混合料;将所得混合料加入挤出机中于220℃下挤出造粒,并注塑成型即得导热复合材料。
本实施例制备的导热复合材料的导热率为3.1W/m·K,体积电阻率为1.59×108Ω·cm、表面电阻率为2.04×108Ω,拉伸强度为35.52MPa、弯曲强度为44.30MPa、冲击强度为7.73kJ/m2
实施例2:
按质量份数计,分别称取150份平均粒径40微米的铝粉、50份铝纤维和3份硅烷偶联剂KH560,在搅拌条件下于100℃混合均匀得到表面处理导热填料,向所得表面处理导热填料中加入100份PP、3份石墨、0.2份PE蜡、0.1份B215和5份POE,在搅拌条件下混合均匀得混合料;将所得混合料加入挤出机中于220℃下挤出造粒,并注塑成型即得导热复合材料。
本实施例制备的导热复合材料的导热率为3.3W/m·K,体积电阻率为1.59×108Ω·cm、表面电阻率为2.04×108Ω,拉伸强度为22.91MPa、弯曲强度为41.45MPa、冲击强度为7.52kJ/m2
实施例3:
按质量份数计,分别称取250份平均粒径20微米的铝粉、50份铝纤维和3份铝酸酯偶联剂F-1,在搅拌条件下于100℃混合均匀得到表面处理导热填料,向所得表面处理导热填料中加入20份PP150、80份PPH5416、4份石墨、0.4份PE蜡、0.1份B215和5份POE,在搅拌条件下混合均匀得混合料;将所得混合料加入挤出机中于220℃下挤出造粒,并注塑成型即得导热复合材料。
本实施例制备的导热复合材料的导热率为4.5W/m·K,拉伸强度为31.83MPa、弯曲强度为41.81MPa、冲击强度为5.92kJ/m2
实施例4:
按质量份数计,分别称取200份平均粒径20微米的铝粉、20份铝纤维和2份钛酸酯偶联剂NDZ-131,在搅拌条件下于100℃混合均匀得到表面处理导热填料,向所得表面处理导热填料中加入20份PP150、80份PPH5416、4份石墨、0.4份PE蜡、15份KT-9、0.1份B215和5份POE,在搅拌条件下混合均匀得混合料;将所得混合料加入挤出机中于220℃下挤出造粒,并注塑成型即得导热复合材料。
本实施例制备的导热复合材料的导热率为4.3W/m·K,拉伸强度为38.03MPa、弯曲强度为53.1MPa、冲击强度为9.41kJ/m2
实施例5:
按质量份数计,分别称取300份平均粒径20微米的铝粉、15份铝纤维和3份硅烷偶联剂KH560,在搅拌条件下于100℃混合均匀得到表面处理导热填料,向所得表面处理导热填料中加入20份PE、80份PP150、3份石墨、0.5份石蜡、15份乙烯-丙烯酸共聚物、0.1份B215和5份POE,在搅拌条件下混合均匀得混合料;将所得混合料加入挤出机中于220℃下挤出造粒,并注塑成型即得导热复合材料。
本实施例制备的导热复合材料的导热率为4.6W/m·K,拉伸强度为25.73MPa、弯曲强度为34.46MPa、冲击强度为6.01kJ/m2
实施例6:
按质量份数计,分别称取180份平均粒径40微米的铝粉、20份铝纤维和3份铝酸酯偶联剂F-1,在搅拌条件下于100℃混合均匀得到表面处理导热填料,向所得表面处理导热填料中加入20份PP150、80份PPH5416、2份二硫化钼、0.2份PE蜡、5份乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐、10份聚丙烯接枝马来酸酐、0.1份B215和4份POE,在搅拌条件下混合均匀得混合料;将所得混合料加入挤出机中于220℃下挤出造粒,并注塑成型即得导热复合材料。
本实施例制备的导热复合材料的导热率为3.5W/m·K,拉伸强度为28.20MPa、弯曲强度为38.35MPa、冲击强度为10.33kJ/m2

Claims (4)

1.一种聚烯烃导热复合材料,其特征在于其原料按质量份数构成为:
金属纤维15-120份;金属粉末75-700份;偶联剂1-3份;接枝共聚物5-15份;润滑剂0.2-6份;聚烯烃树脂100份;抗氧剂0.1-0.2份,增韧剂5-10份;
所述金属纤维选自铜纤维、铝纤维或钢纤维;
所述金属粉末选自铝或铝合金粉末;
所述偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯、单烷氧基脂肪酸钛酸酯中的一种或几种;
所述接枝共聚物选自聚乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐、乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯-乙酸乙烯酯接枝聚丁烯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯辛烯共聚物,乙烯-醋酸乙烯-乙烯醇三元共聚物中的一种或几种;
所述润滑剂选自石墨、PE蜡、石蜡、二硫化钼中的一种或几种;
所述聚烯烃树脂选自聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯中的一种或几种;
所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂B215中的一种或几种;
所述增韧剂选自乙烯辛烯共聚物或三元乙丙橡胶。
2.根据权利要求1所述的聚烯烃导热复合材料,其特征在于:
所述金属纤维的直径为30-50微米,长度为1-2毫米。
3.根据权利要求1所述的聚烯烃导热复合材料,其特征在于:
所述金属粉末为球形金属粉末,直径为20-50微米。
4.根据权利要求1所述的聚烯烃导热复合材料,其特征在于:
所述聚烯烃树脂由熔体流动指数≥25g/10min的聚烯烃和熔体流动指数≤0.5g/10min的聚烯烃组成。
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