CN103183956B - 具有改进的导热性的热塑性树脂组合物及其制品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有改进的导热性的热塑性树脂组合物及其制品。所述热塑性树脂组合物包括(A)按重量计30％至50％的热塑性树脂，和(B)按重量计50％至70％的球形氧化镁，其中热塑性树脂组合物在水平方向或垂直方向的热扩散系数是0.065至0.20cm2/s，并且水平方向：垂直方向的热扩散系数之比是1∶0.5至1∶1。根据第二实施方式的热塑性树脂组合物，包含(A)按重量计30％至50％的热塑性树脂，和(B)按重量计50％至70％的球形氧化镁，其中球形氧化镁在其表面用硅烷低聚物处理。

Description

具有改进的导热性的热塑性树脂组合物及其制品
技术领域
本发明涉及一种具有导热性的热塑性树脂组合物。
背景技术
在电子器件(electronicdevice)中，具有生热部件的元件(如主体、底板、和散热件)通常由金属制造。使用金属的原因是金属具有高导热性(导热率)。与其它材料相比，金属非常快地将接收的热消散至周围区域。因此，金属可以使对热敏感的电子部件保持在高温条件下。此外，金属在金属薄板加工、冲压和切削处理中具有高的机械强度和良好的加工能力。因此，金属适宜用作可能具有复杂形状的散热件的材料。
然而，可能难以使由金属制成的散热器的重量较轻，这是由于金属的高密度。此外，使用金属的加工成本可能较高。
因此，已经开发了使用合成树脂代替金属的导热材料。例如，导热树脂可以用于制造打印机、复印机、笔记本电脑等等之上的散热片或散热脂(heatdissipationgrease)。
最近，由于对电子器件的高集成和高性能的需求，会在电子器件内部产生大量的热。此外，电子器件变得更薄或重量更轻。因此电子器件产生的热的耗散造成严重的问题。有时，由于局部产生的热电子器件中会出现严重的问题，最终引起器件失灵或烧毁。然而，迄今为止所开发的导热树脂组合物的导热率低，仍然没有解决这些问题。
如果使用大量导热填料来改进树脂组合物的导热率，那么树脂组合物的粘度会增加，这会导致在成型工艺期间流动性差。因此，难以通过注射模制(injectionmolding)工艺生产产品。而且最终产品的强度也不能令人满意。由于上面列举的原因，在树脂组合物内形成有效的填料网络以使导热性最大化，同时使其中所用的填料的量最小化是重要的。
可以使用粘度低得多的树脂，以便在注射模制工艺期间，即使大量加入填料也不会降低流动性。然而，在挤出或注射模制工艺期间具有低分子量的低粘度树脂可以增强分子链之间的反应性。
因此，对于形成有效的填料网络以产生具有高导热率以及允许注射模制的树脂组合物而言，确保流动性是重要的。此外，应当降低树脂的粘度，并且应当保持在该过程期间的稳定性。
通常，已经使用碳或石墨填料来改进树脂组合物的导热性。虽然这些填料具有高导热性，但它们也具有导电性因而不能在需要电绝缘应用(如显示器或电子器件)中使用。
无机填料可具有高吸水性。在注射模制期间，包含无机填料的树脂组合物所释放出来的气体会增加。这也会损害最终产物的物理性质。
发明内容
本发明涉及一种可具有改进的导热性以及优异的物理性质(如弯曲模量、防潮性、电绝缘性和流动性)的热塑性树脂组合物。
本发明的一种实施方式(第一示例性实施方式)提供一种热塑性树脂组合物，包含(A)按重量计30％至50％的热塑性树脂，和(B)按重量计50％至70％的球形氧化镁，其中热塑性树脂组合物在水平方向或垂直方向上的热扩散系数(thermaldiffusivity)是0.065至0.20cm2/s，水平方向：垂直方向的热扩散系数之比是1∶0.5至1∶1。
球形氧化镁(B)的平均粒度可以是30至80μm，比表面积(BET)可以是0.4至0.6m2/g。
热塑性树脂可以包括聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚烯烃树脂、聚酯树脂、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)树脂、甲基丙烯酸类树脂(methacrylicresin)、氟化树脂(fluorideresin)、聚砜树脂、聚醚亚酰胺树脂(polyetherimideresin)、聚醚砜树脂、聚醚酮树脂、液晶聚酯树脂、或它们的组合。
热塑性树脂可以包括聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂、或它们的组合。
聚苯硫醚树脂的平均分子量可以为3,000至50,000g/mol。
基于100重量份的热塑性树脂(A)和球形氧化镁(B)，热塑性树脂组合物还可包含5至50重量份的玻璃纤维(C)。
玻璃纤维(C)的平均直径可以为8至20μm，平均长度为1.5至8mm。
热塑性树脂组合物还可包含抗氧化剂、润滑剂、阻燃剂、热稳定剂、无机添加剂、颜料、染料、或它们的组合。
根据ASTMD1238使用颗粒在315℃在重量为1.2kg下，所述热塑性树脂组合物的熔体流动指数可以大于5g/10min。
可以使用热塑性树脂组合物制备模制品。
本发明的另一种实施方式(第二示例性实施方式)提供包含(A)按重量计30％至50％的热塑性树脂，和(B)按重量计50％至70％的球形氧化镁的热塑性树脂组合物，其中球形氧化镁其表面用硅烷低聚物处理。
球形氧化镁(B)的平均粒度可以为30至80μm。
热塑性树脂可以包括聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚烯烃树脂、聚酯树脂、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)树脂、甲基丙烯酸类树脂、氟化树脂、聚砜树脂、聚醚亚酰胺树脂、聚醚砜树脂、聚醚酮树脂、液晶聚酯树脂、或它们的组合。
热塑性树脂可以包括聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂、或它们的组合。
硅烷低聚物可以包括含有乙烯基、胺基、或它们组合的聚合的硅烷化合物。
基于100重量份的球形氧化镁(B)包含有0.1至1.0重量份的量的硅烷低聚物。
含有胺基的硅烷化合物可以包括N-2-(氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基甲硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基甲硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1，3-二甲基亚丁基)丙胺、N-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、或它们的组合。
基于100重量份的热塑性树脂(A)和球形氧化镁(B)，热塑性树脂组合物还可包含5至50重量份的玻璃纤维(C)。
热塑性树脂组合物还可包含抗氧化剂、润滑剂、阻燃剂、热稳定剂、无机添加剂、颜料、染料、或它们的组合。
根据ASTME1461，热塑性树脂组合物的导热率可以大于1.30W/mK。
将热塑性树脂组合物在85℃和85％的相对湿度下处理72小时之后，基于热塑性树脂组合物的总重量，热塑性树脂组合物可以吸收按重量计少于1.5％量的水分。
可以使用热塑性树脂组合物制备模制品。
本发明可以提供一种具有改进的导热性以及优异的物理性质(如弯曲模量、防潮性、电绝缘性和流动性)的热塑性树脂组合物。
附图说明
图1是显示根据本发明的无机填料和硅烷低聚物的化学结合行为的模拟图。
具体实施方式
在下文中，本发明的以下具体描述将更充分地描述本发明，其中描述了本发明的一些而不是所有实施方式。实际上，本发明可以包括许多不同形式，并且不应当解释为限于本文给出的实施方式；而是，提供这些实施方式为了本公开内容满足适用的法律要求。
本发明涉及一种可以具有改进的导热性以及优异的物理性质(如弯曲模量、防潮性、电绝缘性和流动性)的热塑性树脂组合物。
根据本发明，导热的热塑性树脂组合物可以包含(A)按重量计30％至50％的热塑性树脂；和(B)按重量计50％至70％的球形氧化镁，每一种都是基于按重量计100％的热塑性树脂(A)和球形氧化镁(B)。
热塑性树脂组合物在水平方向或垂直方向的热扩散系数可以是0.065至0.20cm2/s，水平方向与垂直方向的热扩散系数之比可以是1∶0.5至1∶1。
球形氧化镁(B)可以用硅烷低聚物处理其表面。
在该树脂组合物中，还可以包含玻璃纤维(C)或其他添加剂(D)。
下面详细说明这些组分中的每一个。
(A)热塑性树脂
可以使用任何热塑性树脂没有限制，如果它是热塑性树脂。热塑性树脂的实例可以包括而不限于聚酰胺树脂；聚苯硫醚树脂；聚烯烃树脂(如聚乙烯树脂、和聚丙烯树脂)；聚酯树脂；ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)树脂；甲基丙烯酸类树脂；氟化树脂(氟化物树脂)；聚砜树脂；聚醚亚酰胺树脂；聚醚砜树脂；聚醚酮树脂；液晶聚酯树脂等等，以及它们的组合。
在本发明示例性的实施方式中，热塑性树脂可以包括聚酰胺树脂和/或聚苯硫醚树脂以提供优异的导热性和电绝缘性。
(A1)聚酰胺树脂
聚酰胺(PA)树脂是一类(共)聚合物主链上具有酰胺键(-NHCO-)的热塑性树脂，聚酰胺树脂的实例可以包括而不限于PA6、PA66、PA11、PA46、PA12、PA1212、PA1012、PA610、PA611、PA612、PA69、PA6/66、PA6T、PA6I、PA9T、PA10T、PA11T、PA11T(H)、PA12T、PA12I、PA66/6T、PA6T/6I、PAPACM12、PA二甲基PACM12、PAMXD6，等等，以及它们的组合。聚酰胺树脂还可以包括聚酰胺树脂和其他热塑性树脂的组合，如但不限于PA/PPE(聚苯醚)、PA/PPS(聚苯硫)、PA/ABS等等。
典型的热塑性树脂/金属复合物具有导电性。然而，对于具有极性的酰胺(-NHCO-)基团的聚酰胺树脂，如果将聚酰胺树脂连同金属成份一起使用，由于电子阱它可以表现出电绝缘性。因此，对于需要优异的流动性以及电绝缘性和优异的导热性的树脂组合物而言，聚酰胺树脂是非常适合的。
特别地，可以使用聚己酰胺(PA6)、聚己二酰丁二胺(PA46)、聚己二酰己二胺(PA66)、聚壬二酰己二胺(PA69)、聚癸二酰己二胺(PA610)、聚己酰胺/聚己二酰己二胺共聚物(PA6/66)、聚十二烷二酰己二胺(PA612)、聚十一烷二酰己二胺(PA611)、聚十二烷二酰癸二胺(PA1012)、聚十二烷二酰十二碳二胺(PA1212)、聚十一酰胺(PA11)、聚十二酰胺(PA12)、聚对苯二甲酰己二胺(PA6T)、聚间苯二甲酰己二胺(PA6I)、聚对苯二甲酰壬二胺(PA9T)、聚对苯二甲酰癸二胺(PA10T)、聚对苯二甲酰十一碳二胺(PA11T)、聚六氢化对苯二甲酰十一碳二胺(PA11T(H))、聚对苯二甲酰十二碳二胺(PA12T)、聚间苯二甲酰十二碳二胺(PA12I)、聚对苯二甲酰己二胺/聚间苯二甲酰己二胺共聚物(PA6T/6I)、聚己二酰己二胺/聚对苯二甲酰己二胺共聚物(PA66/6T)、聚双(4-氨基环己基)甲烷十二酰胺(PAPACM12)、聚双(3-甲基-4-胺基环己基)甲烷十二酰胺(PA二甲基PACM12)、或聚己二酰间苯二甲胺(PAMXD6)。可以单独使用或以多于两种的混合物使用这些化合物。
在示例性实施方式中，可以使用PA66或PPA(聚邻苯二甲酰胺)，如PA6T、PA6I、PAPA9T、PA10T、PA11T、PA11T(H)、PA12T、PA12I、PA66/6T、PA6T/6I、和/或PAMXD6。在这些聚酰胺树脂之中，PPA是耐高温的，从而优选可以将它用于需要电绝缘性和导热性的材料中。
基于按重量计100％的热塑性树脂(A)和球形氧化镁(B)，热塑性树脂组合物可以以按重量计30％至50％的量包含聚酰胺树脂。
如果包含上述范围内的聚酰胺树脂，热塑性树脂组合物可以提供改进的导热性，以及良好的物理性质，如弯曲模量、防潮性、电绝缘性和流动性。
(A2)聚苯硫醚树脂
聚苯硫醚(PPS)树脂是一种热塑性树脂。在室温下PPS树脂具有优异的耐热性而且在-50℃的较低的温度下保持它的性质几乎不变。此外，在较宽的温度范围内PPS树脂可以具有优异的尺寸稳定性和耐蠕变性(creepresistance)。此外，聚苯硫醚树脂是无毒的并是阻燃剂。它还具有相对较低的粘度。
用于本发明的聚苯硫醚树脂可以是直链聚苯硫醚树脂，基于树脂的总摩尔数，包含大于70mol％的量的具有以下化学式1的重复单元。
[化学式1]
结晶度是结晶聚合物的表征特征。当聚苯硫醚树脂中包含大于70mol％的量的化学式1的重复单元时，聚苯硫醚树脂可以具有高结晶度，因此可以具有优异的耐热性、耐化学性、和强度。在日本专利公告号1977-12240中披露了制备具有该结构的重复单元的直链聚苯硫醚树脂的典型方法，其全部公开内容并入本文供参考。
聚苯硫醚树脂可以包含具有可达(至多，upto)50mol％的量的不同于化学式1的重复单元的聚苯硫醚树脂，例如可达(至多，upto)30mol％。化学式2至9是具有与使用的化学式1结构不同的重复单元的非限制性实例。
【化学式2】
【化学式3】
【化学式4】
【化学式5】
【化学式6】
【化学式7】
在上述化学式7中，R是C1-C10烷基、硝基、苯基，C1-C10烷氧基、羧基、或羧酸盐。
【化学式8】
【化学式9】
在示例性实施方式中，可以使用包括大于50mol％的对二氯苯和硫化钠的聚苯硫醚树脂。
聚苯硫醚树脂可以具有低的粘度，其可以使得能够大量导热无机填料的填充。在示例性实施方式中，聚苯硫醚树脂可以具有约3,000至约50,000g/mol的重均分子量，例如约5,000至约30,000g/mol，以提供低粘度。当聚苯硫醚树脂具有上述范围内的重均分子量时，树脂热稳定性也可以是优异的，其可以最小化在挤出或注射模制过程期间由树脂之间的反应所引起的硬化问题。
基于按重量计100％的聚苯硫醚树脂(A)和球形氧化镁(B)，热塑性树脂组合物可以包含按重量计30％至50％的量的聚苯硫醚树脂。
如果包含上述范围内的量的聚苯硫醚树脂，可以改进导热性和物理性质，如弯曲模量、耐湿性、电绝缘性和流动性。
(B)球形氧化镁
根据本发明，引入球形氧化镁(B)作为导热绝缘填料。球形氧化镁颗粒可以提供给热塑性树脂组合物良好的热扩散系数和流动性。球形氧化镁(B)可以具有优异的导热性，无需考虑它的方向(不仅在水平方向(在平面内)上，而且在相对于或横穿于注射模制方向的垂直方向(Z轴方向)上)。此外，它还可以具有优异的电绝缘性。
与扁平状颗粒(platy-shapedparticle)或片状的相比，球形氧化镁(B)可以具有优异的流动性。相对于球形填料，扁平状填料可以提高树脂组合物的粘度，因此，扁平状填料最终可以降低树脂组合物的流动性。因此，扁平状填料不适于需要优异流动性的本发明。
填料可以具有相对较大的颗粒以确保树脂组合物的流动性。然而，通过考虑流动性与树脂组合物的其他物理性质的平衡来选择填料平均粒度的范围是必要的。
在示例性的实施方式中，球形氧化镁可以具有30至80μm的平均粒度，例如40至60μm。
此外，在示例性的实施方式中，球形氧化镁可以具有0.4至0.6m2/g的比表面积(BET)。
如果平均粒度低于30μm和/或BET大于0.6m2/g，那么可以降低树脂组合物的流动性。如果平均粒度大于80μm或BET小于0.4m2/g，那么可以降低树脂组合物的导热性。
球形氧化镁可具有优异的导热性。然而，由于水合反应，氧化镁可以具有高吸湿性。因此，在一个示例性的实施方式中，可以用硅烷低聚物对球形氧化镁进行表面处理。此外，应当改进球形氧化镁和热塑性树脂之间的附着力，以确保两者之间的相容性。
硅烷低聚物可以诱导与具有优异热学性质的球形氧化镁的直接化学键合。此外，如果用硅烷低聚物处理球形氧化镁，那么热塑性树脂组合物中的热膨胀系数可以进一步降低，这可以改善尺寸稳定性。此外，可以改善球形氧化镁和热塑性树脂之间的附着力并而且热塑性树脂组合物可以具有防潮性。
图1是说明经表面处理的球形氧化镁和热塑性树脂之间相容性的模拟图。它显示热塑性树脂和氧化镁之间改进的亲合力。
硅烷低聚物是含有乙烯基和/或胺基的硅烷化合物的聚合产物。硅烷低聚物的重均分子量可以是30至7,000g/mol。
含有乙烯基的硅烷化合物的实例非限制性地包括乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等等、以及它们的组合。
含有胺基的硅烷化合物的实例非限制性地包括N-2(氨乙基)3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2(氨乙基)3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-2(氨乙基)3-氨丙基三乙氧基甲硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基甲硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1，3-二甲基亚丁基)丙胺(3-triethoxysilyl-N-(1，3-dimethylbutylidene)propylamine)、N-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、以及它们的组合。
通过用硅烷低聚物对球形氧化镁的表面处理来生产用硅烷低聚物处理的球形氧化镁。如本文所使用，表面处理包含伴随有化学键合的吸附。存在如干法和湿法的普通表面处理方法。
基于100重量份的球形氧化镁，可以使用0.1至1.0重量份的量的硅烷低聚物对球形氧化镁进行表面处理。
如果以上述范围之内的量的硅烷低聚物对球形氧化镁进行表面处理，可以在不损害热塑性树脂组合物任何物理性质的情况下，确保防潮性和导热性。
(C)玻璃纤维
根据本发明的热塑性树脂组合物还可以包括玻璃纤维。
根据本发明可以使用普通的玻璃纤维。玻璃杯纤维可以具有8至20μm的平均直径和1.5至8mm的平均长度。
如果玻璃纤维的直径在上述范围之内，可以获得优异的机械强度强化效应。此外，如果玻璃纤维的长度在所述范围之内，可以容易地将玻璃纤维进料至挤出机中，而且可以大大改进树脂组合物的机械强度。
玻璃纤维的实例非限制性的包括玄武岩纤维、由生物质制备的纤维等、及它们的组合。还可以使用圆形的、椭圆的、矩形的、和/或哑铃形横截面的玻璃纤维。
可以用特定的玻璃纤维处理试剂处理玻璃纤维，以防止玻璃纤维与热塑性树脂的反应，并改善玻璃纤维对于热塑性树脂的可湿性。可以在制备玻璃纤维期间或在玻璃纤维的后处理阶段期间进行该处理。
润滑剂、偶联剂、和/或表面活性剂可以用作玻璃纤维处理试剂。在制备玻璃纤维期间可以使用润滑剂以形成具有均匀厚度的标称直径的良好纤维束。偶联剂可以提供玻璃纤维和热塑性树脂之间的良好附着力。如果根据热塑性树脂和被处理的玻璃纤维的类型，适当地选择和使用玻璃纤维处理试剂，那么在玻璃纤维强化的热塑性树脂组合物中可以获得良好的物理性质。
根据本发明，基于100重量份的热塑性树脂(A)和球形氧化镁(B)，热塑性树脂组合物可以包含5至50重量份的量的玻璃纤维。
如果包含上述范围之内的量的玻璃纤维，那么可以改进热塑性树脂组合物的弯曲模量和耐热性。此外，玻璃纤维可以给出优异的流动性以确保热塑性树脂组合物良好的可加工性。
(D)一种或多种其它添加剂
热塑性树脂组合物可以包含一种或多种另外的添加剂。添加剂的实例非限制性的包含抗氧化剂、润滑剂、阻燃剂、热稳定剂、无机添加剂、颜料、染料等等、以及它们的混合物。可以以本领域技术人员容易确定的一般用量(只要添加剂不损害热塑性树脂组合物的导热性)包含添加剂以改进热塑性树脂组合物的物理性质。
可以使用现有技术中已知的用于制备树脂组合物的一般方法制备根据本发明的热塑性树脂组合物。例如，在混合前述组分和可选的其他添加剂之后，通过挤出机将组合物熔化挤出，以生产颗粒形状的树脂组合物。可以使用这些颗粒通过注射模制、吹塑、压缩模制、和/或挤出模制工艺制备不同的产品。
热塑性树脂组合物可以用于制造各种产物，包括制造需要优异的导热性的电学或电子产品，如电视、电脑、移动电话、办公自动化装置和底板(chassis)、散热片、以及LED热辐射管脚等等的主体。
热塑性树脂组合物及由其制备的产品的热扩散系数可以是0.065至0.20cm2/s。基于注射模制方向，热塑性树脂组合物在水平方向：垂直方向的热扩散系数之比可以为1∶0.5至1∶1。
在本文中描述根据本发明的示例性的实施方式。然而，以下实施例仅是举例说明本发明，不应当理解为限制或局限本发明的保护范围。
第一实施方式的实施例
用于第一示例性实施方式的实施例和比较例的各组份的规格如下。
(A)聚苯硫醚(PPS)树脂
使用获自Dukyang(中国)的重均分子量为32,000g/mol的聚苯硫醚树脂。
(B)导热填料
(b1)使用平均粒度为50μm，BET为0.5m2/g的球形氧化镁(MgO)。
(b2)使用获自Denka(日本)的平均粒度为50μm的球形氧化铝(Al2O3)。
(b3)使用长宽比为6的片状氧化铝(Al2O3)。
(b4)使用获自Momentive(美国)的长宽比为7的片状氮化硼(BN)。
(b5)使用平均粒度为20μm，BET为0.7m2/g的球形氧化镁(MgO)。
(b6)使用平均粒度为100μm，BET为0.1m2/g的球形氧化镁(MgO)。
(b7)使用平均粒度为50μm，BET为0.9m2/g的球形氧化镁(MgO)。
(b8)使用长宽比为20的石墨。
实施例1
混合按重量计30％的聚苯硫醚树脂(A)和按重量计70％的作为导热填料的球形氧化镁(b1)，以制备聚苯硫醚树脂组合物。通过螺杆尺寸(screwsize)为L/D＝36，Φ＝45mm以及缸温度为250℃至350℃的双螺杆挤出机加工聚苯硫醚树脂组合物以制备颗粒。在90℃下干燥制备的颗粒多于3小时，在300℃的温度下通过注射模制制备根据ASTM规范的样品以测定物理性质，如热扩散系数、弯曲模量和表面电阻率。
实施例2至3和比较例1至9
根据与实施例1相同的方法制备样品，除了使用在下表1中给出的组合物。
用于测定物理性能的方法
(1)热扩散系数(cm2/s)：根据ASTME1461在横穿于注射模制方向的水平方向和垂直方向上测定热扩散系数。
(2)弯曲模量(GPa)：根据ASTMD790使用0.25英寸厚的样品测定弯曲模量。
(3)熔体流动指数(g/10min)：根据ASTMD1238使用颗粒在315℃重量为1.2kg下测定熔体流动指数。
(4)表面电阻率(Ω/sq)：根据ASTMD257在25℃下使用样品采用获自WolfgangWarmbier(德国)的SRM-100测定表面电阻率。
(5)比表面积(m2/g)：在-196℃的氮气气氛下，用获自BEL(日本)的BELSORP-maxminiII测定球形氧化镁的比表面积(BET)。
【表1】
(单位：重量％)
【表2】
(单位：重量％)
如在表2中可以看到的，包含球形氧化镁(b1)的实施例1至3中在水平方向和垂直方向上的热扩散系数是优异的。此外，弯曲模量是优异的并具有充分的流动性。
在包含球形氧化铝的比较例1中，在水平方向和垂直方向上的热扩散系数之间的差别较小。然而，与包含球形氧化镁(b1)的实施例2相比，整体热扩散系数较低。
此外，在使用片状氧化铝的比较例2中，与使用相同量的球形氧化镁(b1)的实施例2相比，在水平方向上的热扩散系数比在垂直方向上的低得更多。与本发明相比，包含片状氧化铝的比较例2的导热性以及流动性较低。
具体地，当使用通常用作导热填料的氮化硼的比较例3与实施例2相比时，虽然在水平方向的热扩散系数相差不多，但实施例2中在垂直方向的热扩散系数与比较例3的热扩散系数相比高很多。同样，实施例2的弯曲模量和流动性与比较例3的弯曲模量和流动性相比高很多。
在比较例6中球形氧化镁的粒度和比表面积(BET)的关系中，其中粒度小于30μm，BET大于0.6m2/g，与实施例2相比，整体热扩散系数和流动性降低。在比较例7中，其中粒度大于80μm，BET小于0.4m2/g，总体热扩散系数降低。在比较例8中，其中BET超过0.6m2/g，整体热扩散系数和流动性降低。
此外，在使用石墨的比较例9中，表面电阻率太低并表现出高导电性，从而具有石墨的热塑性树脂组合物不适合于需要电绝缘的应用，如电子器件。
第二实施方式的实施例
用于第二示例性实施方式的实施例和比较例的各组份的规格如下。
(A)聚酰胺树脂
使用获自Evonik(德国)的CX7323聚酰胺(PA)树脂。
(B)导热填料
(b11)使用平均粒度为50μm，BET为0.5m2/g的球形氧化镁(MgO)。
(b12)使用平均粒度为50μm，BET为0.5m2/g的球形氧化镁(MgO)，该球形氧化镁经硅烷低聚物处理。基于100重量份的球形氧化镁，使用0.05重量份的量的RF-50-SC的作为含有乙烯基的硅烷低聚物。
(b13)使用平均粒度为50μm，BET为0.5m2/g的球形氧化镁(MgO)，该球形氧化镁经硅烷低聚物处理。基于100重量份的球形氧化镁，使用0.05重量份的量的RF-50-AC作为含有胺基的硅烷低聚物。
(b21)使用获自Denka(日本)的平均粒度为50μm的球形氧化铝(Al2O3)。
(b22)使用获自Denka(日本)的平均粒度为50μm的球形氧化铝(Al2O3)，该球形氧化铝用硅烷低聚物处理。基于100重量份的球形氧化铝，使用0.05重量份的量的RF-50-SC作为含有乙烯基的硅烷低聚物。
实施例4
将按重量计30％的聚酰胺树脂(A)和按重量计70％的用硅烷低聚物(b12)处理的作为导热填料的球形氧化镁混合，以制备聚酰胺树脂组合物。通过螺杆尺寸为L/D＝36，Φ＝45mm以及缸温度为250℃至350℃的双螺杆挤出机加工聚酰胺树脂组合物以制备颗粒。在90℃下干燥制备的颗粒多于3小时，在300℃的温度下通过注模制备根据ASTM规范的样品以测定物理性质，如导热率、弯曲强度、弯曲模量和拉伸强度。
实施例5至9和比较例10至18
根据与实施例4相同的方法制备样品，除了使用在下表3中给出的组合物。
实施例4至5和比较例11
在下表4中给出了实施例4至5和比较例11的吸湿性的变化。
用于测定物理性质的方法
(1)导热性(W/mK)：根据ASTME1461测定导热性。
(2)弯曲强度(MPa)：根据ASTMD790使用0.25英寸厚的样品测定弯曲强度。
(3)弯曲模量(GPa)：根据ASTMD790使用0.25英寸厚的样品测定弯曲模量。
(4)拉伸强度(MPa)：根据ASTMD638使用0.125英寸厚的样品测定拉伸强度。
(5)吸湿性(重量％)：在85℃和85％的相对湿度下，在实测时间期间内以样品重量的变化测定吸湿性。
【表3】
【表4】
随着无机填料含量(如氧化镁或氧化铝)的量的提高，树脂组合物的弯曲模量也提高，但是拉伸强度和弯曲强度降低。因此，维持这些物理性质之间的平衡并且保证足够的导热性是选择用作电子材料的树脂组合物(如LED发光管脚)的重要标准。
如在表3中显示的，相比于用含有相同量乙烯基的硅烷低聚物处理的球形氧化铝(比较例12和13)，没有表面处理的球形氧化铝(比较例10和15)，以及没有表面处理的球形氧化镁(比较例11、14和16)，其中用含有胺基或乙烯基的硅烷低聚物处理球形氧化镁表面的实施例4至9，显示出增加约10％至105％的导热率。
具体地，在其中用含有胺基或乙烯基的硅烷低聚物处理球形氧化镁表面的实施例4和5中，实测时间内的防潮性显著高于比较例11。从表4中可以看出，相比于实施例5，包含用含有乙烯基的硅烷低聚物处理的球形氧化镁的实施例4，显示出相对较高的防潮性。这是因为，相比于乙烯基，酰胺基由于与水份的氢键键合而具有相对较高的吸湿性。因此，当分子结构中酰胺基的量下降时，吸湿性可以较低。
此外，如在比较例17中，当按重量计包含小于50％的量的经表面处理的球形氧化镁时，不可能保证足够的导热性。如在比较例18中，如果包含按重量计大于70％的量的经表面处理的球形氧化镁，不但导热率没有提高，拉伸强度和弯曲强度也降低了。
在受益于上文描述所给出的教导后，本发明所属领域的技术人员将想到本发明的许多变型和其他实施方式。因此，应理解本发明不局限于披露的特定实施方式，并且变型和其他实施方式意图包含在随附的权利要求的范围内。虽然本文使用了特定术语，但是仅以一般的和描述性的意义使用它们，而不用来限制，本发明的范围限定在权利要求中。

Claims (24)

1.一种热塑性树脂组合物，包含：
(A)按重量计30％至50％的热塑性树脂；
(B)按重量计50％至70％的球形氧化镁；
其中，所述热塑性树脂组合物在水平方向或垂直方向的热扩散系数是0.065至0.20cm2/s，并且水平方向：垂直方向的热扩散系数之比是1:0.5至1:1，并且
所述球形氧化镁(B)的平均粒度为30至80μm以及比表面积(BET)为0.4至0.6m2/g。
2.根据权利要求1所述的热塑性树脂组合物，其中，所述热塑性树脂包括聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚烯烃树脂、聚酯树脂、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)树脂、甲基丙烯酸类树脂、氟化树脂、聚砜树脂、聚醚亚酰胺树脂、聚醚酮树脂、或它们的组合。
3.根据权利要求2所述的热塑性树脂组合物，其中，所述热塑性树脂包括聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂、或它们的组合。
4.根据权利要求3所述的热塑性树脂组合物，所述聚苯硫醚树脂的平均分子量为3,000至50,000g/mol。
5.根据权利要求1所述的热塑性树脂组合物，基于100重量份的所述热塑性树脂(A)和所述球形氧化镁(B)，所述热塑性树脂组合物还包含5至50重量份的玻璃纤维(C)。
6.根据权利要求5所述的热塑性树脂组合物，其中，所述玻璃纤维(C)的平均直径为8至20μm，并且平均长度为1.5至8mm。
7.根据权利要求1所述的热塑性树脂组合物，其中，所述热塑性树脂组合物还包含抗氧化剂、润滑剂、阻燃剂、热稳定剂、无机添加剂、颜料、染料、或它们的组合。
8.根据权利要求1所述的热塑性树脂组合物，其中，根据ASTMD1238使用颗粒在315℃下在重量为1.2kg下，所述热塑性树脂组合物的熔体流动指数大于5g/10min。
9.根据权利要求2所述的热塑性树脂组合物，其中，所述聚砜树脂为聚醚砜树脂。
10.根据权利要求2所述的热塑性树脂组合物，其中，所述聚酯树脂为液晶聚酯树脂。
11.一种由权利要求1所述的热塑性树脂组合物制备的模制品。
12.一种热塑性树脂组合物，包括：
(A)按重量计30％至50％的热塑性树脂；
(B)按重量计50％至70％的球形氧化镁；
其中，所述球形氧化镁在其表面用硅烷低聚物处理，并且
所述球形氧化镁(B)的平均粒度为30至80μm以及比表面积(BET)为0.4至0.6m2/g。
13.根据权利要求12所述的热塑性树脂组合物，其中，所述热塑性树脂包括聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚烯烃树脂、聚酯树脂、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)树脂、甲基丙烯酸类树脂、氟化树脂、聚砜树脂、聚醚亚酰胺树脂、聚醚酮树脂、或它们的组合。
14.根据权利要求13所述的热塑性树脂组合物，其中，所述聚砜树脂为聚醚砜树脂。
15.根据权利要求13所述的热塑性树脂组合物，其中，所述聚酯树脂为液晶聚酯树脂。
16.根据权利要求13所述的热塑性树脂组合物，其中，所述热塑性树脂包括聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂、或它们的组合。
17.根据权利要求12所述的热塑性树脂组合物，其中，所述硅烷低聚物包括含有乙烯基、胺基、或它们的组合的聚合的硅烷化合物。
18.根据权利要求12所述的热塑性树脂组合物，基于100重量份的所述球形氧化镁(B)，包含0.1至1.0重量份的量的所述硅烷低聚物。
19.根据权利要求17所述的热塑性树脂组合物，其中，所述含有胺基的硅烷化合物包括N-2-(氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基甲硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1,3-二甲基亚丁基)丙胺、N-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、或它们的组合。
20.根据权利要求12所述的热塑性树脂组合物，其中，基于100重量份的所述热塑性树脂(A)和所述球形氧化镁(B)，所述热塑性树脂组合物还包括5至50重量份的玻璃纤维(C)。
21.根据权利要求12所述的热塑性树脂组合物，其中，所述热塑性树脂组合物还包括抗氧化剂、润滑剂、阻燃剂、热稳定剂、无机添加剂、颜料、染料、或它们的组合。
22.根据权利要求12所述的热塑性树脂组合物，其中，根据ASTME1461，所述热塑性树脂组合物的导热率大于1.30W/mK。
23.根据权利要求12所述的热塑性树脂组合物，其中，将所述热塑性树脂组合物在85℃下和85％的相对湿度下处理72小时之后，基于所述热塑性树脂组合物的总重量，所述热塑性树脂组合物吸收按重量计小于1.5％的量的水分。
24.一种由权利要求12所述的热塑性树脂组合物制备的模制品。
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