CN103087415B - 一种导热绝缘复合材料及制备方法 - Google Patents
一种导热绝缘复合材料及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103087415B CN103087415B CN201310038230.2A CN201310038230A CN103087415B CN 103087415 B CN103087415 B CN 103087415B CN 201310038230 A CN201310038230 A CN 201310038230A CN 103087415 B CN103087415 B CN 103087415B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat conductive
- conductive filler
- matrix material
- parts
- coupling agent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种导热绝缘复合材料及制备方法,以聚丙烯粉料作为基体,以不规则形貌ZnO与片状Al2O3作为导热填料,利用不同形貌、不同粒径导热填料的合理配伍,使填料间形成接触和相互作用,形成导热网链。本发明的复合材料加工性能优良、耐热性好、生产成本较低,导热系数1.6~2.2W/(m﹒K)(ASTM D 5470,Hot Disk法),体积电阻率达到1015Ω·cm以上,可满足一些大功率电子器件以及一些换热设备的散热与绝缘要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种导热绝缘复合材料及制备方法,主要用于电子器件以及一些换热设备的散热。
背景技术
目前提高聚合物材料导热率的途径主要有两种:一是合成具有高导热率的本征聚合物;二是通过添加高导热填料制备导热复合材料。本征聚合物虽然有很高的导热率,但生产成本很高,生产工艺复杂,难以实现规模化;而以导热填料填充来提高聚合物的导热率是一种行之有效的方法。
当导热填料填充量较小时,填料在基体中彼此间不能形成接触和相互作用,此时材料的导热率提高不大;当导热填料填充量高于某一临界值时,填料在基体中彼此间形成接触和相互作用,使体系形成大量的链状或类似网状结构形态,形成导热网,材料导热率提高很快。此外,导热填料的表面处理、粒径、形状对复合材料的导热系数也有影响。
金属粉如Au、Ag、Cu、Al等导热系数很大,可以作为导热填料,但金属粉是良好的导体,因此用金属粉填充制备的复合材料绝缘性较差;无机填料如炭黑、Al2O3、ZnO、AlN等导热系数较大,通过填充不同导热填料所制备的复合材料的性能相差很大,石墨是导体,用石墨填充制备的复合材料绝缘性也较差,AlN是绝缘性较好的导热填料,但其价格较贵,使生产成本加大。
发明内容
本发明旨在提供一种导热绝缘性能好的导热绝缘复合材料以及该复合材料的制备方法,所要解决的技术问题是提高复合材料的导热性能以满足电子器件和换热设备对散热的要求。
本发明的导热绝缘复合材料,由下述质量份的原料制成:
聚丙烯粉料100份;
改性导热填料400~450份;
抗氧剂0.1~0.3份。
所述改性导热填料是经钛酸酯偶联剂表面处理的导热填料;所述的钛酸酯偶联剂为钛酸酯偶联剂TC-114或钛酸酯偶联剂NDZ-201;所述导热填料由ZnO与片状Al2O3组成,ZnO与Al2O3的质量比为1 : 1~3;所述ZnO为粒径1μm的不规则形貌ZnO;所述Al2O3由6μm的片状Al2O3和15μm的片状Al2O3构成,6μm片状Al2O3与15μm片状Al2O3的质量比为1 : 1~3。
所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂,所述主抗氧剂为抗氧剂1010,辅抗氧剂为抗氧剂168。
本发明的导热绝缘复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将导热填料与钛酸酯偶联剂在100℃的高速混合机中混合15min,得到改性导热填料;
(2)按配比将聚丙烯粉料、改性导热填料和抗氧剂在高速混合机中混合5min,然后将混合后的物料在双螺杆挤出机上挤出造粒,即得到导热绝缘复合材料。
所述步骤(1)中,钛酸酯偶联剂的添加量是导热填料质量的1% 。
本发明以聚丙烯粉料作为基体,以不规则形貌ZnO与片状Al2O3作为导热填料,利用不同形貌、不同粒径导热填料的合理配伍,使填料间形成接触和相互作用,形成导热网链。本发明的复合材料加工性能优良、耐热性好、生产成本较低,导热系数1.6~2.2W/(m﹒K)(ASTM D 5470,Hot Disk法),体积电阻率达到1015Ω·cm以上,可满足一些大功率电子器件以及一些换热设备的散热与绝缘要求。
具体实施方式
实施例1
分别将200份粒径为1μm的不规则形貌ZnO、100份粒径为6μm的片状Al2O3、100份粒径为15μm的片状Al2O3和4份钛酸酯偶联剂TC-114加入到100℃的高速混合机中,混合15min,得到改性导热填料。将400份改性导热填料、100份聚丙烯粉料、0.15份抗氧剂1010、0.15份抗氧剂168加入到高速混合机,混合5min。然后将混合后的物料在双螺杆挤出机上挤出造粒,得到导热绝缘复合材料。制备的导热绝缘复合材料的导热率为1.6 W/(m﹒K)(ASTM D 5470,Hot Disk法),体积电阻率为1.2×1016Ω·cm,拉伸强度20MPa,弯曲强度32MPa。
实施例2
分别将200份粒径为1μm的不规则形貌ZnO、50份粒径为6μm的片状Al2O3、150份粒径为15μm的片状Al2O3和4份钛酸酯偶联剂TC-114加入到100℃的高速混合机中,混合15min,得到改性导热填料。将400份改性导热填料、100份聚丙烯粉料、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168加入到高速混合机,混合5min。然后将混合后的物料在双螺杆挤出机上挤出造粒,得到导热绝缘复合材料。制备的导热绝缘复合材料的导热率为1.7W/(m﹒K)(ASTM D 5470,Hot Disk法),体积电阻率为8.5×1015Ω·cm,拉伸强度21MPa,弯曲强度33MPa。
实施例3
分别将100份粒径为1μm的不规则形貌ZnO、150份粒径为6μm的片状Al2O3、150份粒径为15μm的片状Al2O3和4份钛酸酯偶联剂NDZ-201加入到100℃的高速混合机中,混合15min,得到改性导热填料。将400份改性导热填料、100份聚丙烯粉料、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168加入到高速混合机,混合5min。然后将混合后的物料在双螺杆挤出机上挤出造粒,得到导热绝缘复合材料。制备的导热绝缘复合材料的导热率为1.8 W/(m﹒K)(ASTM D 5470,Hot Disk法),体积电阻率为9.6×1015Ω·cm,拉伸强度22MPa,弯曲强度30MPa。
实施例4
分别将100份粒径为1μm的不规则形貌ZnO、75 份粒径为6μm的片状Al2O3、225份粒径为15μm的片状Al2O3和4份钛酸酯偶联剂NDZ-201加入到100℃的高速混合机中,混合15min,得到改性导热填料。将420份改性导热填料、100份聚丙烯粉料、0.05份抗氧剂1010、0.05份抗氧剂168加入到高速混合机,混合5min。然后将混合后的物料在双螺杆挤出机上挤出造粒,得到导热绝缘复合材料。制备的导热绝缘复合材料的导热率为2.0 W/(m﹒K)(ASTM D 5470,Hot Disk法),体积电阻率为8.8×1015Ω·cm,拉伸强度23MPa,弯曲强度31MPa。
实施例5
分别将150份粒径为1μm的不规则形貌ZnO、150份粒径为6μm的片状Al2O3、150份粒径为15μm的片状Al2O3和4.5份钛酸酯偶联剂TC-114加入到100℃的高速混合机中,混合15min,得到改性导热填料。将450份改性导热填料、100份聚丙烯粉料、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168加入到高速混合机,混合5min。然后将混合后的物料在双螺杆挤出机上挤出造粒,得到导热绝缘复合材料。制备的导热绝缘复合材料的导热率为2.1 W/(m﹒K)(ASTM D 5470,Hot Disk法),体积电阻率为6.3×1015Ω·cm,拉伸强度18MPa,弯曲强度30MPa。
实施例6
分别将150份粒径为1μm的不规则形貌ZnO、75份粒径为6μm的片状Al2O3、225份粒径为15μm的片状Al2O3和4.5份钛酸酯偶联剂TC-114加入到100℃的高速混合机中,混合15min,得到改性导热填料。将450份改性导热填料、100份聚丙烯粉料、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168加入到高速混合机,混合5min。然后将混合后的物料在双螺杆挤出机上挤出造粒,得到导热绝缘复合材料。制备的导热绝缘复合材料的导热率为2.2 W/(m﹒K)(ASTM D 5470,Hot Disk法),体积电阻率为5.8×1015Ω·cm,拉伸强度19MPa,弯曲强度30.5MPa。
Claims (5)
1.一种导热绝缘复合材料,其特征在于,由下述质量份的原料制成:
聚丙烯粉料100份;
改性导热填料400~450份;
抗氧剂0.1~0.3份;
所述改性导热填料是经钛酸酯偶联剂表面处理的导热填料;
所述导热填料由ZnO与片状Al2O3组成,ZnO与Al2O3的质量比为1 : 1~3;所述ZnO为粒径1μm的不规则形貌ZnO;所述Al2O3由6μm的片状Al2O3和15μm的片状Al2O3构成,6μm片状Al2O3与15μm片状Al2O3的质量比为1 : 1~3。
2.根据权利要求1所述的导热绝缘复合材料,其特征在于,所述的钛酸酯偶联剂为钛酸酯偶联剂TC-114或钛酸酯偶联剂NDZ-201。
3.根据权利要求1所述的导热绝缘复合材料,其特征在于,所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂,所述主抗氧剂为抗氧剂1010,辅抗氧剂为抗氧剂168。
4.权利要求1-3中任一项所述的导热绝缘复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将导热填料与钛酸酯偶联剂在100℃的高速混合机中混合15min,得到改性导热填料;
(2)按配比将聚丙烯粉料、改性导热填料和抗氧剂在高速混合机中混合5min,然后将混合后的物料在双螺杆挤出机上挤出造粒,即得到导热绝缘复合材料。
5.根据权利要求4所述的导热绝缘复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,钛酸酯偶联剂的添加量是导热填料质量的1% 。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310038230.2A CN103087415B (zh) | 2013-01-31 | 2013-01-31 | 一种导热绝缘复合材料及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310038230.2A CN103087415B (zh) | 2013-01-31 | 2013-01-31 | 一种导热绝缘复合材料及制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103087415A CN103087415A (zh) | 2013-05-08 |
CN103087415B true CN103087415B (zh) | 2015-06-10 |
Family
ID=48200571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310038230.2A Active CN103087415B (zh) | 2013-01-31 | 2013-01-31 | 一种导热绝缘复合材料及制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103087415B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107892773A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-04-10 | 广东威林工程塑料股份有限公司 | 一种耐候导热pp‑pe‑pet复合材料及其制备方法 |
CN109851917A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-06-07 | 苏州度辰新材料有限公司 | 一种用于双向拉伸聚丙烯薄膜的母料及其制备方法 |
CN110845788B (zh) * | 2019-12-09 | 2022-10-11 | 福建创合新材料科技有限公司 | 一种耐用型弹性浮体及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1318508C (zh) * | 2005-11-25 | 2007-05-30 | 华南理工大学 | 注射成型的导热绝缘塑料 |
CN101735612B (zh) * | 2010-01-13 | 2011-09-21 | 惠州市华聚塑化科技有限公司 | 绝缘导热塑料 |
CN102719099B (zh) * | 2012-06-08 | 2014-08-20 | 金发科技股份有限公司 | 一种导热模塑组合物及其制备方法 |
CN102675806A (zh) * | 2012-06-11 | 2012-09-19 | 合肥博发新材料科技有限公司 | 一种pp/膨胀石墨导热复合材料及其制备方法 |
-
2013
- 2013-01-31 CN CN201310038230.2A patent/CN103087415B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103087415A (zh) | 2013-05-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110951254A (zh) | 氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料及其制备方法 | |
CN103173660B (zh) | 一种铝搪瓷复合材料及其制备方法 | |
CN103044778B (zh) | 一种高导热聚丙烯基复合材料及其制备方法 | |
CN102477226B (zh) | 一种耐大电流的热敏电阻聚合物复合材料及其制备方法 | |
CN104559145A (zh) | 一种高韧性高导热高分子材料及其制备方法 | |
CN102585470B (zh) | 一种绝缘导热玻纤增强的pc/abs合金材料及其制备方法 | |
CN104119627B (zh) | 一种高体积分数导热复合材料及其制备方法 | |
CN104559148A (zh) | 一种高热扩散系数高分子材料及其制备方法 | |
CN104327515A (zh) | 一种含石墨烯的硅橡胶导热复合材料及其制备方法 | |
CN103602060A (zh) | 导热耐磨绝缘尼龙6复合材料及其制备方法 | |
CN104629187A (zh) | 一种多功能性聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
CN102617927A (zh) | 一种用于降低led结温的新型材料及其制备方法 | |
CN102618041A (zh) | 一种高导热绝缘硅橡胶及其制备方法 | |
CN105462246B (zh) | 一种石墨烯/金属粉复合改性的超高导热尼龙及其制备方法 | |
CN103571185B (zh) | 一种具有高导热性能的绝缘工程塑料及其制备方法 | |
CN103087415B (zh) | 一种导热绝缘复合材料及制备方法 | |
CN105199304A (zh) | 一种高导热性能高分子复合材料 | |
KR101247627B1 (ko) | 전기절연성 고열전도성 수지 조성물 | |
CN105440665A (zh) | 一种低填充高导热绝缘尼龙/聚苯醚合金及其制备方法 | |
CN107415118B (zh) | 一种三层结构树脂基复合材料及其制备方法 | |
CN110218413A (zh) | 一种用于生产扼流变压器箱体的复合材料及其制造方法 | |
CN109294032A (zh) | 一种多元复合填充粒子改性导热pe复合材料及其制备方法 | |
CN102074714A (zh) | 一种以过渡金属—石墨层间复合物为填料制备燃料电池双极板的方法 | |
CN103992602A (zh) | 一种导热塑料复合材料 | |
CN115232443A (zh) | 一种用石墨烯和聚合物制备导热复合材料的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |