CN103044900A - 一种玻纤增强导热塑料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻纤增强导热塑料，由包含以下重量份数的组分制成：玻纤增强树脂母粒8-25重量份和导热填充母粒75-92重量份。其中玻纤增强树脂母粒由包含以下重量份数的组分制成：第一树脂38-48重量份、第一抗氧剂0.6-0.8重量份、第一润滑剂1-1.5重量份和玻纤50-60重量份；导热填充母粒由包含以下重量份数的组分制成：第二树脂22-30重量份、导热填料68-76重量份、第二抗氧剂0.2-0.3重量份、第二润滑剂0.6-1.0重量份、偶联剂0.5-0.7重量份、其他加工助剂0.6-0.7重量份。本发明可以很好的控制导热填料和玻纤含量，制备工艺简单高效，产品质量稳定，并具有更好的机械性能。

Description

一种玻纤增强导热塑料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高填充导热塑料技术领域，尤其涉及一种连续长玻纤增强导热塑料及其制备方法。

背景技术

导热塑料是具有一定导热能力的塑料。绝大多数高分子材料的导热系数都很小，经常被当作绝热保温材料来用。提高塑料的导热性能有两种方法，一是合成具有导热性能的结构塑料，如聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯等，二是采用导热填料对树脂基体进行填充，由于第二种方法得到的导热塑料价格较低、容易加工成型，所以导热塑料的研究都集中在填充型导热塑料上。对于填充型导热塑料来说，材料的导热系数取决于导热填料和树脂的共同作用，导热填料必须达到一定的量才能互相接触形成导热网链，材料的导热性能才能获得较大提高。

高填充量导热填料的填充虽然使得材料具有较高的导热率，但是材料的机械性能并未得到改善，有些方面甚至下降，这对材料的实际应用有所影响，因此，很多厂家在添加导热填料的同时也加入少量玻纤来对导热塑料进行增强。公开号为 CN101225231 的中国发明专利描述了一种绝缘导热玻纤增强PPS复合材料及其制备方法，该方法使用短切玻纤，经过挤出工艺使得短切纤维切得更短，对提高材料的机械性能帮助不大。

发明内容

本发明就是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种操作简单、产品质量稳定、机械性能良好的连续长玻纤增强导热塑料及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种玻纤增强导热塑料，由包含以下重量份数的组分制成：

玻纤增强树脂母粒         8-25份，

导热填充母粒             75-92份。

所述玻纤增强树脂母粒由包含以下重量份数的组分制成：

第一树脂       38-48份，

玻纤           50-60份，

第一抗氧剂     0.6-0.8份，

第一润滑剂     1-1.5份。

所述导热填充母粒由包含以下重量份数的组分制成：

第二树脂           22-30份，

导热填料           68-76份，

第二抗氧剂         0.2-0.3份，

第二润滑剂         0.6-1.0份，

偶联剂             0.5-0.7份，

其他加工助剂       0.6-0.7份。

优选的，所述第一树脂为尼龙PA、聚丙烯PP中的一种或两种，优选流动性良好的PA、PP。

优选的，所述玻纤为连续长玻纤，为长纤增强塑料专用玻纤。

优选的，所述第一抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类、硫代酯类中的一种或几种，优选抗氧剂1010、抗氧剂1098与抗氧剂168的复配；所述第一润滑剂为脂肪醇及其二羧酸酯、金属皂类、脂肪酰胺、聚乙烯蜡中的一种或几种，优选硅酮润滑剂（GM-100）、乙撑双硬脂酸酰胺（EBS）以及脂肪酸酯混合物（TR044）。

优选的，所述玻纤增强树脂母粒的最终长度为10-13mm。

优选的，所述导热填料为金属氧化物、金属氮化物、碳化硅和导热石墨的复配。

优选的，所述第二树脂为尼龙PA、聚丙烯PP中的一种或两种，优选流动性良好的PA、PP；所述第二抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类、硫代酯类中的一种或几种，优选抗氧剂1010、抗氧剂1098与抗氧剂168的复配；所述第二润滑剂为脂肪醇及其二羧酸酯、金属皂类、脂肪酰胺、聚乙烯蜡中的一种或几种，优选硅酮润滑剂（GM-100）、乙撑双硬脂酸酰胺（EBS）以及脂肪酸酯混合物（TR044）；所述偶联剂为硅烷类或钛酸酯类偶联剂，优选                                                

-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、丙基三硬酯酸钛酸酯（TTS）；所述其他加工助剂为市售白油。

一种玻纤增强导热塑料的制备方法，包括以下步骤：

（1）玻纤增强树脂母粒的制备：将第一树脂38-48重量份、第一抗氧剂0.6-0.8重量份、第一润滑剂1-1.5重量份加入高混机中混合均匀，然后通过挤出机混炼熔融后引入熔体槽，将玻纤50-60重量份也导入熔体槽，在熔体槽中浸渍分散，再通过冷却和切粒装置，得到10-13mm的玻纤增强树脂母粒；

（2）导热填充母粒的制备：将第二树脂和导热填料在90-120℃下干燥2-5h，然后将干燥好的导热填料68-76重量份放入高混机中，将偶联剂0.5-0.7重量份、其他加工助剂0.6-0.7重量份混合喷洒到高混机中的导热填料中，混合15-45分钟后100℃下干燥2-4h，将上述混合物和已干燥的第二树脂22-30重量份、第二抗氧剂0.2-0.3重量份、第二润滑剂0.6-1.0重量份加入高速混合机中，室温下混合10-20分钟后转入双螺杆挤出机中挤出切粒，得到导热填充母粒；

（3）将玻纤增强树脂母粒和导热填充母粒掺混，得到玻纤增强导热塑料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）与直接把玻纤和导热填料混合生产的玻纤增强导热塑料相比，本发明的连续长玻纤增强导热塑料具有更好的机械性能；

（2）本发明可以很好的控制导热填料和玻纤的含量，制备工艺简单，效率高，产品质量稳定。

具体实施方式

下面结合各实施例详细描述本发明。

实施例1-3

首先制备连续长玻纤增强PA6树脂母粒，由包含以下重量份数的组分制成：PA6 38.4份，连续长玻纤60份，抗氧剂1098 0.2份、抗氧剂168 0.4份，润滑剂GM-100 1份。制备方法如下：

将PA6树脂、抗氧剂1098、抗氧剂168、润滑剂GM-100加入高混机中混合均匀，然后通过挤出机混炼熔融得到PA6树脂熔体并引入熔体槽，将连续长玻纤导入熔体槽，在熔体槽中经PA6树脂熔体浸渍分散，使连续长玻纤完全浸润，再通过冷却和切粒装置，根据要求切成相应长度的粒料，得到长度为12mm的连续长玻纤增强PA6树脂母粒；其中，挤出机温度为180-260℃，熔体槽温度为220-260℃。

然后制备导热填充母粒，由包含以下重量份数的组分制成：PA6 （挤出级、流动性好）22.4份，导热石墨10份、氧化铝30份、碳化硅35份，抗氧剂1098 0.1份、抗氧剂168 0.1份，润滑剂EBS 0.4份、润滑剂GM-100 0.6份，偶联剂KH550 0.7份，白油0.7份。制备方法如下：

（1）将PA6树脂和导热石墨、氧化铝、碳化硅在100℃下干燥4h；

（2）将干燥好的10份导热石墨、30份导热氧化铝和35份导热碳化硅放入高混机中，将0.7份偶联剂KH550与0.7份白油的混合物以喷洒的方式加入到在高速混合机中的导热填料中，高速混合30分钟后在100℃下干燥3h后待用；

（3）将干燥好的22.4份PA6树脂，0.1份抗氧剂1098、0.1份抗氧剂168、0.4份润滑剂EBS、0.6份润滑剂GM-100以及步骤（2）得到的混合物放入高速混合机中，在室温下混合15 分钟；

（4）将步骤（3）得到的混合料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到导热填充母粒；螺杆1-6区的温度分别为180-200℃，210-230℃，220-240℃，230-240℃，220-240℃，230-240℃，机头为230-240℃。

最后，将长玻纤增强PA6树脂母粒和导热填充母粒按表1的配比（重量份）进行掺混，混合均匀后注塑成标准样条，注塑温度为240-270℃，对得到的玻纤增强导热塑料进行性能测试，结果见表1。

表1

实施例4-6

首先制备连续长玻纤增强PP树脂母粒，由包含以下重量份数的组分制成：PP 38份，连续长玻纤60份，抗氧剂1010 0.2份、抗氧剂168 0.4份，润滑剂EBS 1.4份。制备方法如下：

将PP树脂、抗氧剂1010、抗氧剂168、润滑剂EBS加入高混机中混合均匀，然后通过挤出机混炼熔融得到PP树脂熔体并引入熔体槽，将连续长玻纤导入熔体槽，在熔体槽中经PP树脂熔体浸渍分散，使连续长玻纤完全浸润，再通过冷却和切粒装置，根据要求切成相应长度的粒料，得到长度为12mm的连续长玻纤增强PP树脂母粒；其中，挤出机温度为150-200℃，熔体槽温度为170-220℃。

然后制备导热填充母粒，由包含以下重量份数的组分制成：PP 22.4份，导热石墨10份、氧化铝30份、碳化硅35份，抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.1份，润滑剂EBS 0.4份、润滑剂TR044 0.6份，偶联剂KH550 0.7份，白油0.7份。制备方法如下：

（1）将导热石墨、氧化铝、碳化硅在100℃下干燥4h；

（2）将干燥好的10份导热石墨、30份导热氧化铝和35份导热碳化硅放入高混机中，将0.7份偶联剂KH550与0.7份白油的混合物以喷洒的方式加入到在高速混合机中的导热填料中，高速混合30分钟后在100℃下干燥3h后待用；

（3）将22.4份PP树脂，0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.4份润滑剂EBS、0.6份润滑剂TR044以及步骤（2）得到的混合物放入高速混合机中，在室温下混合15 分钟；

（4）将步骤（3）得到的混合料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到导热填充母粒；螺杆1-6区的温度分别为110-130℃，180-200℃，190-210℃，200-210℃，200-220℃，210-220℃，机头为200-220℃。 

最后，将长玻纤增强PP树脂母粒和导热填充母粒按表2的配比（重量份）进行掺混，混合均匀后注塑成标准样条，注塑温度为170-230℃，对得到的玻纤增强导热塑料进行性能测试，结果见表2。

表2

本发明的连续长玻纤增强导热塑料，由高纤维含量的连续长玻纤增强热塑性树脂母粒和导热填充母粒掺混而成。其中，连续长玻纤增强树脂母粒中的增强纤维含量为50-60 wt%，粒子长度为10-13mm；导热填充母粒以热塑性树脂为基体，导热填料的含量为68-76 wt%。在这种连续长玻纤增强导热塑料中，导热填料的最终含量为56.2-62 wt%，玻璃纤维的最终含量为4.8-15 wt%。

实施例7

一种玻纤增强导热塑料的制备方法，包括以下步骤：

（1）玻纤增强树脂母粒的制备：将PA树脂38重量份、受阻胺类抗氧剂0.6重量份、聚乙烯蜡1.5重量份加入高混机中混合均匀，然后通过挤出机混炼熔融后引入熔体槽，将连续长玻纤60重量份也导入熔体槽，在熔体槽中浸渍分散，再通过冷却和切粒装置，得到10mm的玻纤增强树脂母粒；其中，挤出机温度为180-260℃，熔体槽温度为220-260℃；

（2）导热填充母粒的制备：将PA树脂和25重量份氧化铝、25重量份碳化硅、18重量份导热石墨在90℃下干燥5h，然后将干燥好的导热填料放入高混机中，将偶联剂KH550 0.5重量份、白油0.6重量份混合喷洒到高混机中的导热填料中，混合15分钟后100℃下干燥2h，将上述混合物和已干燥的PA树脂30重量份、硫代酯类抗氧剂0.3重量份、聚乙烯蜡0.6重量份加入高速混合机中，室温下混合10分钟后转入双螺杆挤出机中挤出切粒，得到导热填充母粒；螺杆温度为180-240℃；

（3）将玻纤增强树脂母粒8重量份和导热填充母粒92重量份掺混，得到玻纤增强导热塑料。

实施例8

一种玻纤增强导热塑料的制备方法，包括以下步骤：

（1）玻纤增强树脂母粒的制备：将PP树脂48重量份、抗氧剂1010 0.5重量份、抗氧剂168 0.3重量份、润滑剂EBS 1.2重量份加入高混机中混合均匀，然后通过挤出机混炼熔融后引入熔体槽，将连续长玻纤50重量份也导入熔体槽，在熔体槽中浸渍分散，再通过冷却和切粒装置，得到13mm的玻纤增强树脂母粒；其中，挤出机温度为150-200℃，熔体槽温度为170-220℃；

（2）导热填充母粒的制备：将PP树脂和26重量份氧化铝、40重量份碳化硅、10重量份导热石墨在120℃下干燥2h，然后将干燥好的导热填料放入高混机中，将偶联剂TTS 0.7重量份、白油0.7重量份混合喷洒到高混机中的导热填料中，混合45分钟后100℃下干燥4h，将上述混合物和已干燥的PP树脂22重量份、抗氧剂1098 0.3重量份、润滑剂EBS 0.8重量份加入高速混合机中，室温下混合20分钟后转入双螺杆挤出机中挤出切粒，得到导热填充母粒；螺杆温度为110-220℃；

（3）将玻纤增强树脂母粒25重量份和导热填充母粒75重量份掺混，得到玻纤增强导热塑料。

实施例9

一种玻纤增强导热塑料的制备方法，包括以下步骤：

（1）玻纤增强树脂母粒的制备：将PA树脂43重量份、受阻酚类抗氧剂0.7重量份、润滑剂TR044 1.3重量份加入高混机中混合均匀，然后通过挤出机混炼熔融后引入熔体槽，将连续长玻纤55重量份也导入熔体槽，在熔体槽中浸渍分散，再通过冷却和切粒装置，得到11mm的玻纤增强树脂母粒；其中，挤出机温度为180-260℃，熔体槽温度为220-260℃；

（2）导热填充母粒的制备：将PA树脂和30重量份氧化铝、30重量份碳化硅、10重量份导热石墨在100℃下干燥3h，然后将干燥好的导热填料放入高混机中，将硅烷类偶联剂0.6重量份、白油0.65重量份混合喷洒到高混机中的导热填料中，混合30分钟后100℃下干燥3h，将上述混合物和已干燥的PA树脂28重量份、抗氧剂1098 0.15重量份、抗氧剂168 0.1重量份、润滑剂GM-100 0.7重量份加入高速混合机中，室温下混合15分钟后转入双螺杆挤出机中挤出切粒，得到导热填充母粒；螺杆温度为180-240℃；

（3）将玻纤增强树脂母粒18重量份和导热填充母粒82重量份掺混，得到玻纤增强导热塑料。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种玻纤增强导热塑料，其特征在于，由包含以下重量份数的组分制成：

玻纤增强树脂母粒         8-25份，

导热填充母粒             75-92份。

2.如权利要求1所述的玻纤增强导热塑料，其特征在于，所述玻纤增强树脂母粒由包含以下重量份数的组分制成：

第一树脂       38-48份，

玻纤           50-60份，

第一抗氧剂     0.6-0.8份，

第一润滑剂     1-1.5份。

3.如权利要求1所述的玻纤增强导热塑料，其特征在于，所述导热填充母粒由包含以下重量份数的组分制成：

第二树脂           22-30份，

导热填料           68-76份，

第二抗氧剂         0.2-0.3份，

第二润滑剂         0.6-1.0份，

偶联剂             0.5-0.7份，

其他加工助剂       0.6-0.7份。

4.如权利要求2所述的玻纤增强导热塑料，其特征在于，所述第一树脂为尼龙PA、聚丙烯PP中的一种或两种，优选流动性良好的PA、PP。

5.如权利要求2所述的玻纤增强导热塑料，其特征在于，所述玻纤为连续长玻纤。

6.如权利要求2所述的玻纤增强导热塑料，其特征在于，所述第一抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类、硫代酯类中的一种或几种，优选抗氧剂1010、抗氧剂1098与抗氧剂168的复配；所述第一润滑剂为脂肪醇及其二羧酸酯、金属皂类、脂肪酰胺、聚乙烯蜡中的一种或几种，优选硅酮润滑剂、乙撑双硬脂酸酰胺以及脂肪酸酯混合物。

7.如权利要求1或2所述的玻纤增强导热塑料，其特征在于，所述玻纤增强树脂母粒的最终长度为10-13mm。

8.如权利要求3所述的玻纤增强导热塑料，其特征在于，所述导热填料为金属氧化物、金属氮化物、无碳化硅和导热石墨的复配。

9.如权利要求3所述的玻纤增强导热塑料，其特征在于，所述第二树脂为尼龙PA、聚丙烯PP中的一种或两种，优选流动性良好的PA、PP；所述第二抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类、硫代酯类中的一种或几种，优选抗氧剂1010、抗氧剂1098与抗氧剂168的复配；所述第二润滑剂为脂肪醇及其二羧酸酯、金属皂类、脂肪酰胺、聚乙烯蜡中的一种或几种，优选硅酮润滑剂、乙撑双硬脂酸酰胺以及脂肪酸酯混合物；所述偶联剂为硅烷类或钛酸酯类偶联剂，优选                                                

-氨丙基三乙氧基硅烷、丙基三硬酯酸钛酸酯；所述其他加工助剂为市售白油。

10.一种如权利要求1所述的玻纤增强导热塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）玻纤增强树脂母粒的制备：将第一树脂38-48重量份、第一抗氧剂0.6-0.8重量份、第一润滑剂1-1.5重量份加入高混机中混合均匀，然后通过挤出机混炼熔融后引入熔体槽，将玻纤50-60重量份也导入熔体槽，在熔体槽中浸渍分散，再通过冷却和切粒装置，得到10-13mm的玻纤增强树脂母粒；

（2）导热填充母粒的制备：将第二树脂和导热填料在90-120℃下干燥2-5h，然后将干燥好的导热填料68-76重量份放入高混机中，将偶联剂0.5-0.7重量份、其他加工助剂0.6-0.7重量份混合喷洒到高混机中的导热填料中，混合15-45分钟后100℃下干燥2-4h，将上述混合物和已干燥的第二树脂22-30重量份、第二抗氧剂0.2-0.3重量份、第二润滑剂0.6-1.0重量份加入高速混合机中，室温下混合10-20分钟后转入双螺杆挤出机中挤出切粒，得到导热填充母粒；

（3）将玻纤增强树脂母粒和导热填充母粒掺混，得到玻纤增强导热塑料。