CN104788919B - 一种导热绝缘阻燃性能增强的pbt塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导热绝缘阻燃增强PBT塑料，其按重量百分数计，包括以下组分：PBT29～45％、阻燃剂8.5～11％、纳米氧化铝12～15％、纳米氧化镁12～15％、氮化铝单晶1～3％、相容剂3～5％、抗氧剂0.5～1％、润滑剂0.4～1％和玻璃纤维18～20％，本发明的PBT塑料是采用多元导热填料复配，在提高热导率的同时能够降低导热填料的用量，兼顾热导率和力学性能，不仅能够达到满足导热塑料的要求，力学性能也满足使用要求，适合实际应用。

Description

一种导热绝缘阻燃性能增强的PBT塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种导热绝缘阻燃性能增强的PBT塑料及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸丁二醇酯，英文名polybutylene terephthalate(简称PBT),是热塑性聚酯，是上一世纪70年代初期由美国Celanese公司开发的。PBT具有非常好的耐热性、耐候性、耐化学品性，而且具有电气性能优异、吸水性小、表面良好等优点，被广泛应用于电子电气、汽车、机械、家用电器等行业，尤其是电子电气行业。
随着温室气体排放引起全球气温变暖，人们增强了节能环保意识。新型节能电致发光二极管(LED)的使用备受国际社会的关注。由于LED具有体积小、发光效率高、能耗低、亮度高、环保等优点，各国政府加大对LED研发的资金资助和相应政策支持。在过去十年中，LED技术得到了快速发展。目前LED已在广告媒体视频屏幕、汽车车灯、背光光源、标识与指示性照明、景观照明、室内照明(白色LED)领域得到了广泛应用。
通常高功率LED(HPLED)输入功率中有15％～20％的能量转变成光，余下80％～85％的电能均转变成热。如果不能将集中在尺寸仅为1mm×1mm×0.25mm芯片内的热量及时散逸出去，则会导致芯片温度升高和应力分布不均匀。当LED的结点温度超过器件能承受的最高温度时，LED的光输出特性将会永久性的衰减。研究表明，LED的工作温度从63℃升至74℃，LED的使用寿命少了3/4。
然而塑料的热导率一般在0.14～0.34，满足不了LED的要求，因此导热塑料(一般其热导率大于1W/(m.K))的研制和应用也是今后LED在市场获得发展的关键问题。
发明内容
本发是的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种导热绝缘阻燃增强PBT塑料及其制备方法。本发明的PBT塑料是采用多元导热填料复配，在提高热导率的同时能够降低导热填料的用量，兼顾热导率和力学性能，不仅能够达到满足导热塑料的要求，力学性能也满足使用要求，适合实际应用。
本发明的技术方案如下：
一种导热绝缘阻燃增强PBT塑料，其按重量百分数计包括以下组分：
PBT 29～45％
十溴二苯乙烷 8～10％
三氧化二锑 0.5～1％
纳米氧化铝 12～15％
纳米氧化镁 12～15％
氮化铝 1～3％
EMA-g-GMA 3～5％
抗氧剂 0.5～1％
润滑剂 0.4～1％
玻璃纤维 18～20％。
优选地，本发明的导热绝缘阻燃增强PBT塑料，其按重量百分数计包括以下组分：
PBT 34.5％
十溴二苯乙烷 8％
三氧化二锑 0.5％
纳米氧化铝 15％
纳米氧化镁 15％
氮化铝 1％
EMA-g-GMA 5％
抗氧剂 0.6％
润滑剂 0.4％
玻璃纤维 20％。
优选地，所述PBT为粘度1.0的PBT树脂。1.0粘度PBT树脂综合性能最佳。
优选地，为了提高产品的热导率，所述纳米氧化铝和纳米氧化镁粒径为1-5纳米。1-5纳米,热导率高，可达36W/(m·K)，普通的仅有33W/(m·K)。
优选地，为了提高产品的热导率，所述氮化铝为氮化铝单晶。氮化铝单晶，热导率高，可达275W/(m·k)，聚晶的仅有70-210W/(m·K)
优选，阻燃剂为十溴二苯乙烷和三氧化二锑。
优选，所述相容剂为EMA-g-GMA或者POE-g-MAH。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010，所述润滑剂为硅酮粉。
本发明的导热绝缘阻燃增强PBT塑料的制备方法包括以下步骤：
(1)将阻燃剂、纳米氧化铝、纳米氧化镁、氮化铝单晶、抗氧剂与润滑剂混合5～10min；
(2)再加入PBT树脂和相容剂混合2-4分钟；
(3)再加入玻璃纤维，在220-240℃下熔融挤出造粒。
所述的PBT塑料的方法，还可以包括以下步骤：
(1)将阻燃剂、纳米氧化铝、纳米氧化镁和氮化铝单晶在80-100℃，转速为1200-1300rpm的条件下混合后；
(2)加入抗氧剂和润滑剂混合5～10min；
(3)再加入PBT树脂和相容剂混合；
(4)再加入玻璃纤维，熔融挤出造粒。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的PBT材料添加的导热填料是导热填料复配而成的，尤其是添加了氮化铝单晶后，由于氮化铝的热导率比其他填料的热导率都要高出8倍左右，少量添加就能很大程度提高材料的热导率，故可以很大程度减少其他导热填料的添加量，填料对材料的力学性能也有影响，填料添加量减少，却保持了PBT材料的良好力学性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例子对本发明做进一步详细介绍。
术语解释：
PBT：聚对苯二甲酸丁二醇酯
Al2O3：纳米氧化铝
MgO：纳米氧化镁
AlN：氮化铝单晶
EMA-g-GMA:乙烯—丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物
下述实施例中纳米氧化铝和纳米氧化镁粒径为1-5纳米，氮化铝为氮化铝单晶。1-5纳米,热导率高，可达35W/(m.K)，普通的仅有30W/(m.K)
下述抗实施例中氧剂为抗氧剂1010，所述润滑剂为硅酮粉。
下述阻燃剂和导热填料是经过均混预处理，预处理方法是：在80-100℃温度下、1200-1300rpm的转速条件下混合处理。
实施例1
一种导热绝缘阻燃增强PBT塑料，其按重量百分数计包括以下组分：
PBT 34.5％
十溴二苯乙烷 8％
三氧化二锑 0.5％
纳米氧化铝 15％
纳米氧化镁 15％
氮化铝 1％
EMA-g-GMA 5％
抗氧剂 0.6％
润滑剂 0.4％
玻璃纤维 20％。
上述导热绝缘阻燃增强PBT塑料的制备方法是：
(1)将十溴二苯乙烷、三氧化二锑、纳米氧化铝、纳米氧化镁、氮化铝、抗氧剂、润滑剂混合均匀；
(2)加入PBT树脂、EMA-g-GMA混合；
(3)从挤出机玻璃纤维口加入玻璃纤维，熔融挤出造粒。
取上述制得的PBT塑料进行力学性能测试，力学性能测试环境：23度,干态，结果见表1。
实施例2
一种导热绝缘阻燃增强PBT塑料，其按重量百分数计包括以下组分：
PBT 37.5％
十溴二苯乙烷 8％
三氧化二锑 0.5％
纳米氧化铝 12％
纳米氧化镁 15％
氮化铝 2％
EMA-g-GMA 4％
抗氧剂 0.6％
润滑剂 0.4％
玻璃纤维 20％。
上述导热绝缘阻燃增强PBT塑料的制备方法是：
(1)将十溴二苯乙烷、三氧化二锑、纳米氧化铝、纳米氧化镁、氮化铝、抗氧剂、润滑剂混合均匀；
(2)加入PBT树脂、EMA-g-GMA混合；
(3)从挤出机玻璃纤维口加入玻璃纤维，熔融挤出造粒。
取上述制得的PBT塑料进行力学性能测试，力学性能测试环境：23度,干态，结果见表2。
实施例3
PBT 40.5％
十溴二苯乙烷 8％
三氧化二锑 0.5％
纳米氧化铝 12％
纳米氧化镁 12％
氮化铝 3％
EMA-g-GMA 3％
抗氧剂 0.6％
润滑剂 0.4％
玻璃纤维 20％。
上述导热绝缘阻燃增强PBT塑料的制备方法是：
(1)将十溴二苯乙烷、三氧化二锑、纳米氧化铝、纳米氧化镁、氮化铝、抗氧剂、润滑剂混合均匀；
(2)加入PBT树脂、EMA-g-GMA混合；
(3)从挤出机玻璃纤维口加入玻璃纤维，熔融挤出造粒。
取上述制得的PBT塑料进行力学性能测试，力学性能测试环境：23度,干态，结果见表3。
表1 PBT塑料力学性能测试结果
表2 PBT塑料力学性能测试结果
表3 PBT塑料力学性能测试结果
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (6)

1.一种导热绝缘阻燃性能增强的PBT塑料，其特征在于，按重量百分数计，包括以下组分：
所述纳米氧化铝的粒径为1-5nm；
所述纳米氧化镁的粒径为1-5nm；
所述阻燃剂为十溴二苯乙烷和三氧化二锑；其中十溴二苯乙烷8％，三氧化二锑0.5％。
2.根据权利要求1所述的PBT塑料，其特征在于，所述相容剂为EMA-g-GMA或者POE-g-MAH。
3.根据权利要求1所述的PBT塑料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010。
4.根据权利要求1所述的PBT塑料，其特征在于：所述润滑剂为硅酮粉。
5.一种制备权利要求1-4之一所述的PBT塑料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将阻燃剂、纳米氧化铝、纳米氧化镁、氮化铝单晶、抗氧剂与润滑剂混合5～10min；
(2)再加入PBT树脂和相容剂混合2-4分钟；
(3)再加入玻璃纤维，在220-240℃下熔融挤出造粒。
6.一种制备权利要求1-4之一所述的PBT塑料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将阻燃剂、纳米氧化铝、纳米氧化镁和氮化铝单晶在80-100℃，转速为1200-1300rpm的条件下混合后；
(2)加入抗氧剂和润滑剂混合5～10min；
(3)再加入PBT树脂和相容剂混合；
(4)再加入玻璃纤维，熔融挤出造粒。
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Denomination of invention: A preparation method of thermal conductive plastic PBT and its insulation performance enhancement

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Granted publication date: 20171208

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Denomination of invention: The invention relates to a PBT plastic with enhanced heat conduction, insulation and flame retardancy and a preparation method thereof

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