CN103421225A - 电气绝缘导热防火材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电气绝缘导热防火材料，包含：一塑料基底材料，占重量百分比23～70％；一阻燃材料，至少包含氢氧化镁，占重量百分比20％～50％；一散热材料，至少包含碳化硅以及一远红外线散热材料，占重量百分比20％～50％；以及一添加剂，至少包含一增韧剂，重量百分比低于7％，藉由将阻燃材料及散热材料加入塑料基底材料后，在电气绝缘的状态下，具有高导热及防火的安全效果，且成本较为低廉，可以应用于需要快速将热能导出的产品之中。
Description
技术领域
本发明涉及一种绝缘材料，主要是在塑料基底材料中添加散热材料及防火材料，具有高导热、电气绝缘及防火的效果。
背景技术
随着各式电器产品的快速发展，不论是在发光或是任何组件的运算都伴随热能的产生，若不能快速地将热能导出，则容易累积高热，小则使组件失效，严重的话，甚至可能产生火灾。
传统上，通常是设法在封装时将组件连接至金属板、金属外壳等，以达到快速散热的效果，然而，金属有时也可能导致屏蔽效应，或是造成讯号短路的缺点，另外，一些特定定安全规范的限制，因此，金属的使用受到明显的限制。
因此，利用陶瓷作为电气绝缘及散热材料，是目前常用的方式，然而，陶瓷封装的成本较高，且成形性、韧性较差，虽然其绝缘、耐高温及散热的效果良好，但因为成本及材料性质的因素，尚无法有效地在市场上推动，因此，需要一种具有与陶瓷材料相似的物理特性，但能够有效地降低成本的绝缘导热材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电气绝缘导热防火材料，该材料包含：一塑料基底材料，占重量百分比23％～70％；一阻燃材料，至少包含氢氧化镁(Mg(OH)2)，占重量百分比20％～50％；一散热材料，至少包含碳化硅(SiC)以及一远红外线散热材料，占重量百分比20％～50％；以及一添加剂，至少包含一增韧剂，重量百分比低于7％。
该塑料基底材料包含聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚碳酸树脂(Polycarbonates，PC)、聚苯硫醚(Polyphenylene Snlfide，PPS)、聚对苯二甲酸乙酯(PolyethyleneTerephthalate，PET)、聚对苯二甲酸丁酯(Polybutylene Terephthalate，PBT)、聚酸胺(Polyamide，PA)、聚脲酯弹性体(Thermoplastic Polyurethane，TPU)、硅胶以及丙烯晴丁二烯苯乙烯共聚合物(Acrylonitrile-ButadueneCopolymers，ABS)的至少其中之一。
该阻燃材料利用氢氧化镁在350℃时，会依照化学反应式(一)的反应，分解为氧化镁及水，而达到防火的功效，进一步地，该阻燃材料进一步可以包含氢氧化铝(Al(OH)3)，该氢氧化铝在350℃时，会依照化学反应式(二)的反应，分解为氧化铝及水，也同样能达到防火的功效。
Mg(OH)2→MgO+H2O 化学反应式(一)
2Al(OH)3→Al2O3+3H2O 化学反应式(二)
散热材料，进一步包含氧化铝(Al2O3)、白土(Clay)、碳粉以及石墨的至少其中之一，而该远红外线散热材料包含氧化锌(ZnO)纳米粉末、氧化钛(TiO2)纳米粉末、氧化铝(Al2O3)纳米粉末、氧化锗(GeO2)纳米粉末、氧化锆(ZrO2)纳米粉末以及硅酸锆(ZrSiO4)纳米粉末的至少其中之一。
该增韧剂包含三元乙丙橡胶(Ethylene Propylene Diene Monomer，EPDM)、环氧树脂、K胶(sulfobutylated cellulose，SBC)、热可塑弹性体(Thermoplastic Elastomer，TPE)、聚酯弹性体(Polyester Elastomer，TPEE)、聚烯烃弹性体(Polyacetal，POE)、乙烯酯酸乙烯酯共聚物(Ethylene-VinylAcetate Copolymers，EVA)的至少其中之一。
本发明的特点在于，将阻燃材料及散热材料加入塑料基底材料后，形成电气绝缘，但具有高导热及防火的安全效果，且成本较为低廉，可以大量地应用于需要快速将热能导出的产品之中。
具体实施方式
以下对本创作的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。
一种电气绝缘导热防火材料，包含：一塑料基底材料，占重量百分比23％～70％；一阻燃材料，至少包含氢氧化镁(Mg(OH)2)，占重量百分比20％～50％；一散热材料，至少包含碳化硅(SiC)以及一远红外线散热材料，占重量百分比20％～50％；以及一添加剂，至少包含一增韧剂，重量百分比低于7％。
该塑料基底材料包含聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚碳酸树脂(PC)、聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸乙酯(PET)、聚对苯二甲酸丁酯(PBT)、聚酸胺(PA)、聚脲酯弹性体(TPU)、硅胶以及丙烯晴丁二烯苯乙烯共聚合物(ABS)的至少其中之一。
该阻燃材料利用氢氧化镁在350℃时，会依照化学反应式(一)的反应，分解为氧化镁及水，而达到防火的功效，进一步地，该阻燃材料进一步可以包含氢氧化铝(Al(OH)3)，该氢氧化铝在350℃时，会依照化学反应式(二)的反应，分解为氧化铝及水，也同样能达到防火的功效。
Mg(OH)2→MgO+H2O化学反应式(一)
2Al(OH)3→Al2O3+3H2O化学反应式(二)
散热材料，进一步包含氧化铝(Al2O3)、白土(Clay)、碳粉以及石墨的至少其中之一，而该远红外线散热材料包含氧化锌(ZnO)纳米粉末、氧化钛(TiO2)纳米粉末、氧化铝(Al2O3)纳米粉末、氧化锗(GeO2)纳米粉末、氧化锆(ZrO2)纳米粉末，以及硅酸锆(ZrSiO4)纳米粉末的至少其中之一。
该增韧剂包含三元乙丙橡胶(EPDM)、环氧树脂、K胶(SBC)、热可塑弹性体(TPE)、聚酯弹性体(TPEE)、聚烯烃弹性体(POE)、乙烯酯酸乙烯酯共聚物(EVA)的至少其中之一。
具体实施的案例可以为，以聚对苯二甲酸丁酯作为塑料基底材料，占总重量百分比25％～60％，较佳为30％～50％，以氧化镁及氧化铝的混合物做为阻燃材料，占总重量百分比25％～35％，较佳为28％～33％，以碳化硅及硅酸锆纳米粉末作为散热材料，占总重量百分比25％～35％，较佳为28％～33％，并添加硅胶及K胶作为增韧剂，占总重量百分比约3％～5％。
本发明的特点在于，将阻燃材料及散热材料加入塑料基底材料后，在电气绝缘的状态下，但具有高导热及防火的安全效果，且成本较为低廉，可以大量地应用于需要快速将热能导出的产品之中。
以上所述者仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的发明精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。
Claims (7)
1.一种电气绝缘导热防火材料，其特征在于，包含：
一塑料基底材料，占重量百分比23％～70％；
一阻燃材料，至少包含氢氧化镁，占重量百分比20％～50％；
一散热材料，至少包含碳化硅以及一远红外线散热材料，占重量百分比20％～50％；以及
一添加剂，至少包含一增韧剂，重量百分比低于7％。
2.如权利要求1所述的电气绝缘导热防火材料，其特征在于，该阻燃材料进一步包含氢氧化铝。
3.如权利要求1所述的电气绝缘导热防火材料，其特征在于，该散热材料进一步包含氧化铝、白土、碳粉以及石墨的至少其中之一。
4.如权利要求1所述的电气绝缘导热防火材料，其特征在于，该塑料基底材料包含聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸树脂、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙酯、聚对苯二甲酸丁酯、聚酸胺、聚脲酯弹性体、硅胶以及丙烯晴丁二烯苯乙烯共聚合物的至少其中之一。
5.如权利要求1所述的电气绝缘导热防火材料，其特征在于，该增韧剂包含三元乙丙橡胶、环氧树脂、K胶、热可塑弹性体、聚酯弹性体、聚烯烃弹性体、乙烯酯酸乙烯酯共聚物的至少其中之一。
6.如权利要求1所述的电气绝缘导热防火材料，其特征在于，该添加剂进一步包含一抗氧化剂及一偶合剂。
7.如权利要求1所述的电气绝缘导热防火材料，其特征在于，该远红外线散热材料包含氧化锌纳米粉末、氧化钛纳米粉末、氧化铝纳米粉末、氧化锗纳米粉末、氧化锆纳米粉末以及硅酸锆纳米粉末的至少其中之一。
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