CN103214782B - 一种加工性能优异的abs导热绝缘复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种ABS导热绝缘复合材料，由下列质量份的组分混合制成：ABS树脂20～50份，偶联剂改性的无机填料50～80份，抗氧剂0.1～0.3份。本发明的导热绝缘ABS复合材料的导热系数高，可达0.50~0.85W/m.K(ASTM D 5470，Hot Disk法），体积电阻率能够达到1015Ω·cm数量级，并且氧化锌的加入可以明显降低熔融体系的粘度，降低加工阻力，改善加工性能。该ABS复合材料可在电子电器外壳方面得到更广泛的应用，提高了产品的附加值。

Description

一种加工性能优异的ABS导热绝缘复合材料
技术领域
本发明涉及一种加工性能优异的导热绝缘ABS复合材料，属于高分子材料加工领域。
背景技术
ABS 树脂为丙烯腈- 苯乙烯- 丁二烯共聚物，其具有较高的抗冲击强度、良好的加工性能和化学稳定性，易于注塑成型，制品光泽度高，且兼具柔韧性。因此，ABS 树脂以其卓越的综合性能广泛运用于汽车工业、电子电器工业、轻工家电及建筑等行业，已逐渐成为用量最大的热塑性塑料之一。
由于ABS的热导率低[0.18～0．27W／(m·K)]，难以用于需要散热的配件。为开发导热ABS材料，必须对现有ABS进行改性。ABS具有优良的综合性能，近年来通用级ABS的市场竞争日趋激烈，开发导热ABS材料，可以扩大其在电子电器外壳方面的应用，提高产品的附加值。
专利201210072062.4，专利201110046415.9，专利201110007127.2都是关于对PC/ABS合金材料的导热性能的研究，对于ABS纯树脂的导热性能的研究，专利201110245020.1给出了掺杂氮化铝的绝缘导热ABS的研究，对于导热填料来说，金属氮化物的氮化铝、氮化硼、氧化铝等应用最多，但随着填料量的增加，熔融体系流动性变差，粘度增加，加工难度变大，力学性能降低，但若和氧化锌混合使用，体系的导热系数变化不大，但流动性得到很大改善。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种具有优异导热、绝缘及加工性能的ABS复合材料。
本发明的ABS导热绝缘复合材料，由下列质量份的组分混合制成：
      ABS树脂                        20～50份
      偶联剂改性的无机填料           50～80份
      抗氧剂                         0.1～0.3份。
所述偶联剂改性的无机导热填料为经过偶联剂处理的氧化铝和氧化锌；所述氧化铝平均粒径优选1-40μm；所述氧化锌平均粒径优选为1-4μm；所述的偶联剂优选为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯，单烷氧基脂肪酸钛酸酯，n-丙基三甲氧基硅烷,铝酸酯偶联剂F-2中的一种或几种。
所述的ABS树脂为通用级的ABS树脂。
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ABS导热绝缘复合材料的制备方法，其是将ABS树脂、偶联剂改性的无机填料和抗氧剂加入高速混合机内混合均匀，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为205～225℃，获得ABS复合材料。
本发明中所述偶联剂改性的无机填料的制备是将100份无机填料与0.5～1.5份的经异丙醇稀释过的偶联剂，加入高速混合机中在80°C条件下混合30～60min，取出后在80°C烘箱中干燥至恒重。
本发明通过氧化锌粉体的加入，可以明显改善由导热填料量的增加熔融体系流动性变差、体系加工困难的问题，熔体流量最高可达到15.15cm3/s，粘度可降至2.6 Pa·s，流动性的改善为后续加工成型提供了便利；同时，本发明的导热绝缘ABS复合材料的导热系数高，可达0.50~0.85W/m.K(ASTM D 5470，Hot Disk法），体积电阻率可达1015Ω·cm数量级，该ABS复合材料可在电子电器外壳方面得到更广泛的应用，提高了产品的附加值。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
称取3㎏平均粒径2μm的氧化锌和用异丙醇按质量比1:1稀释的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯偶联剂30g加入高速混合机中在80°C条件下混合30min。烘箱中干燥至恒重得异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯偶联剂改性的氧化锌。
取30份ABS树脂，70份经上述改性后的氧化锌粉体以及0.1份抗氧剂168加入高速混合机中混合均匀后用双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为215°C。所得的ABS复合材料测定的导热系数达到0.83W/m.K（ASTM D 5470，Hot Disk法）,体积电阻率有6.5×1015Ω·cm，拉伸强度27MPa，弯曲强度48MPa，熔体在管中的体积流量为2.37cm3/s，粘度为16.5Pa·s。
实施例2
按质量比8：2称取4μm氧化铝和2μm氧化锌粉体3㎏，用异丙醇按质量比1:1稀释的n-丙基三甲氧基硅烷偶联剂30g加入高速混合机中在80°C条件下混合30min，烘箱中干燥至恒重得n-丙基三甲氧基硅烷偶联剂改性的氧化铝混合粉体。
取50份ABS树脂，50份经上述改性后的的氧化铝和氧化锌混合粉体以及0.3份抗氧剂168加入高速混合机中混合均匀后用双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为215°C。所得的ABS复合材料的导热系数达到0.563W/m.K（ASTM D 5470，Hot Disk法）,体积电阻率有4.7×1015Ω·cm，拉伸强度28MPa，弯曲强度57MPa，熔体在管中的体积流量为2.59cm3/s，粘度为15.1Pa·s。
实施例3
按质量比6：4称取4μm氧化铝和2μm氧化锌粉体3㎏，用异丙醇按质量比1:1稀释的异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯偶联剂30g加入高速混合机中在80°C条件下混合30min，烘箱中干燥至恒重得异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯偶联剂改性的氧化铝与氧化锌混合粉体。
取50份ABS树脂，50份经上述改性后的的氧化铝和氧化锌混合粉体以及0.1份抗氧剂1010加入高速混合机中混合均匀后用双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为215°C。所得的ABS复合材料的导热系数达到0.534W/m.K（ASTM D 5470，Hot Disk法）,体积电阻率有7.8×1015Ω·cm，拉伸强度30MPa，弯曲强度61MPa，熔体在管中的体积流量为15.15cm3/s，粘度为2.6Pa·s。
实施例4
按质量比4：6称取4μm氧化铝和2μm氧化锌粉体3㎏，用异丙醇按质量比1:1稀释的铝酸酯偶联剂F-2  30g加入高速混合机中在80°C条件下混合30min，烘箱中干燥至恒重得铝酸酯偶联剂F-2偶联剂改性的氧化铝与氧化锌混合粉体。
取50份ABS树脂，50份经上述改性后的的氧化铝和氧化锌混合粉体以及0.1份抗氧剂1010加入高速混合机中混合均匀后用双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为215°C。所得的ABS复合材料的导热系数达到0.512W/m.K（ASTM D 5470，Hot Disk法）,体积电阻率有2.9×1015Ω·cm，拉伸强度32MPa，弯曲强度59MPa，熔体在管中的体积流量为6.29cm3/s，粘度为6.2Pa·s。
对比例
称取3㎏4μm的氧化铝和用异丙醇按质量比1:1比例稀释的单烷氧基脂肪酸钛酸酯偶联剂30g加入高速混合机中在80°C条件下混合30min，烘箱中干燥至恒重得单烷氧基脂肪酸钛酸酯偶联剂改性的氧化铝。
取20份ABS树脂，80份经上述改性后的的氧化铝粉体以及0.1份抗氧剂1010加入高速混合机中混合均匀后用双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为215°C。所得的ABS复合材料的导热系数达到1.496W/m.K（ASTM D 5470，Hot Disk法）, 体积电阻率为5.3×1015Ω·cm， 拉伸强度26MPa，弯曲强度45MPa，熔体在管中的体积流量为1.28cm3/s，粘度为30.5Pa·s。
上述对比例中未添加氧化锌，虽然能够使所得ABS复合材料的导热系数达到1.496W/m.K，但是熔体在管中的体积流量为1.28cm3/s，粘度为30.5Pa·s，该熔融体系的流动性较差、该复合材料加工成型较困难；而据实施例1-4所得本发明的ABS复合材料，由于氧化锌粉体的加入，可以明显改善由导热填料量的增加熔融体系流动性变差、体系加工困难的问题，熔体流量最高可达到15.15cm3/s，粘度可降至2.6 Pa·s，流动性的改善为后续加工成型提供了便利。

Claims (4)

1.一种ABS导热绝缘复合材料，由下列质量份的组分混合制成：
      ABS树脂                        20～50份
      偶联剂改性的无机填料           50～80份
      抗氧剂                         0.1～0.3份；
     所述偶联剂改性的无机导热填料为经过偶联剂处理的氧化铝和氧化锌；所述氧化铝平均粒径1-40μm；所述氧化锌平均粒径为1-4μm；所述的偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、单烷氧基脂肪酸钛酸酯、n-丙基三甲氧基硅烷和铝酸酯偶联剂F-2中的一种或几种。
2.如权利要求1 所述的ABS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。
3.一种制备权利要求1或2所述ABS导热绝缘复合材料的方法，其是将ABS树脂、偶联剂改性的无机填料和抗氧剂加入高速混合机内混合均匀，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为205～225℃，获得ABS复合材料。
4.如权利要求3所述ABS导热绝缘复合材料的方法，其特征在于，所述偶联剂改性的无机填料的制备是将100质量份无机填料与0.5～1.5质量份的经异丙醇稀释过的偶联剂，加入高速混合机中在                                                条件下混合30～60min，取出后在烘箱中干燥至恒重。
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