CN105295185A - 一种导热防静电无卤阻燃型复合材料及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种导热防静电无卤阻燃型导热复合材料及其制备方法和用途。所述材料包括以下体积分数的原料：聚乙烯-醋酸乙烯共聚物50～100份，导热填充料20～100份，磷氮阻燃剂5～20份。采用聚乙烯-醋酸乙烯共聚物为基础数值，使高分子复合绝缘材料具有极好的延伸率；以AlN、ZnO、SiC或BN等作为导热无机填料使材料具有良好的导热性；添加氮磷阻燃剂使材料具有良好的绝缘性。

Description

一种导热防静电无卤阻燃型复合材料及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种高密度聚乙烯导热复合材料及其制备方法和用途，属于高分子材料加工领域。
背景技术
传统的导热材料多为金属(如铁、铜、铝)和金属氧化物(如三氧化二铝、氧化镁)以及其它非金属材料(如石墨、炭黑、氮化硼、氮化铝)。普通高分子材料，如聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺等的热传导性差，属于热的不良导体，在需要传热和散热场合的应用受到很大限制。为了改进高分子材料的导热性能，通常采用高导热性的金属或无机导热填料与高分子材料进行共混。共混复合材料的导热率可以达到基础树脂的几十倍甚至一百倍，并具有许多传统导热材料所不具备的优点，例如：用于需要导热及电绝缘的场合；根据需要调整材料的导热系数；采用模压或注塑成型的方法成型，加工方便，生产效率高，生产成本低。导热塑料的应用十分广泛，它可以替代金属、金属合金和陶瓷材料用作热交换器，也可以应用在电子电气工业中，如电路板、电器外壳等。随着集成电路和电子元件的高度集成化，有良好散热性能的配件材料的需求量大增，导热材料具有广阔的发展前途。
导热填料的导热系数及其加入量是影响复合材料最终导热性能的主要因素，其他的影响因素还有高分子材料本身的导热率，填料的形状及粒径，填料的分散性及填料与基材之间的界面粘合性等。由于聚烯烃与无机填料之间的相容性较差，加入导热填料以后，尽管复合材料的导热率增加，但同时引起共混体系的力学性能下降，因此改善聚烯烃与无机填料之间的相容性是提高共混体系力学性能的关键。我们已获得中国专利权地发明专利ZL97107522.8“采用辐照技术制备高强高韧高密度聚乙烯材料的方法”，通过辐照增容的方法，改善了无机粒子在聚乙烯中的分散性并使体系的界面相互作用增强，达到了增强增韧的效果。
专利CN1687207A公开了一种高密度聚乙烯导热复合材料及其制备方法和用途，其特点是采用γ射线或电子束对高密度聚乙烯进行辐照，在其分子链上引入含氧极性基团。取辐照高密度聚乙烯100～5重量份，与高密度聚乙烯0～95重量份及偶联剂(含量占无机填料含量的0.5～2.5％)处理的导热无机填料40～400重量份共混，使发生氢键键合或化学反应。但其制备的复合材料的防静电性和阻燃性较差。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种导热防静电无卤阻燃型导热复合材料及其制备方法和用途。其特点是采用聚乙烯-醋酸乙烯共聚物为基础数值，使高分子复合绝缘材料具有极好的延伸率；以AlN、ZnO、SiC或BN等作为导热无机填料使材料具有良好的导热性；添加氮磷阻燃剂使材料具有良好的绝缘性。本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。
高密度聚乙烯导热复合材料的配方组分按重量计为：
聚乙烯-醋酸乙烯共聚物50～100份，
氮磷阻燃剂5～20份，
导热无机填料40～400份；
优选地，所述导热无机填料为AlN、ZnO、SiC或BN中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：AlN和ZnO的组合，SiC和BN的组合，AlN、ZnO、SiC和BN的组合等。
优选地，所述导热无机填料经过纳米改性处理，经过纳米改性处理后的导热无机填料具有高导热特性。
所述导热防静电无卤阻燃型复合材料的制备方法，所述制备方法为将聚乙烯-醋酸乙烯共聚物、氮磷阻燃剂和导热无机填料放入混炼机中进行混炼，然后造粒制成复合材料。
优选地，所述混炼机为密炼机、开炼机或双螺杆挤出机中任意一种。
优选地，所述混炼温度为90～110℃，例如90℃、95℃、100℃、105℃或110℃等；混炼时间为5～30min，例如5min、10min、15min、20min、25min或30min等。
以上所述的导热防静电无卤阻燃型复合材料的用途，其特征在于该导热材料用于电子电气、导热绝缘板、导热电路板、电脑集成板和热交换材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的复合材料，采用聚乙烯-醋酸乙烯共聚物为基础树脂，使高分子复合绝缘材料具有极好的延伸率，断裂伸长率≥150％；为使复合材料具有一定的绝缘性，选用纳米AlN、ZnO、SiC或BN等作为导热无机填料使材料具有良好的导热性，其导热系数超过1.3W/m·K；该高分子材料同时还具备防静电特性，其表面电阻率≤109Ω；添加氮磷阻燃剂使材料具有良好的绝缘性，氧化指数≥28。最终材料满足了导热、防静电、阻燃、绝缘与较好延伸性的要求。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只能用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1：
称取聚乙烯-醋酸乙烯共聚物70份、氮磷阻燃剂10份和导热无机填料纳米AlN60，先将聚乙烯-醋酸乙烯共聚物在室温的双棍混炼机上混炼5min，再将气体粉料加入，在100℃混炼15min即可制得导热防静电无卤阻燃型复合材料。
实施例2：
称取聚乙烯-醋酸乙烯共聚物50份、氮磷阻燃剂5份和导热无机填料纳米BN40份，先将聚乙烯-醋酸乙烯共聚物在室温的双棍混炼机上混炼5min，再将气体粉料加入，在90℃混炼5min即可制得导热防静电无卤阻燃型复合材料。
实施例3：
称取聚乙烯-醋酸乙烯共聚物100份、氮磷阻燃剂20份和导热无机填料纳米SiC100份，先将聚乙烯-醋酸乙烯共聚物在室温的双棍混炼机上混炼5min，再将气体粉料加入，在110℃混炼5min即可制得导热防静电无卤阻燃型复合材料。
对比例：
专利CN1687207A中的实施例1。
对实施例1-3和对比例所制得的复合材料进行性能测试，测试结果列于表1中。
表1：导热防静电无卤阻燃型复合材料性能测试表
综上所述，可以看出本发明的复合材料，采用聚乙烯-醋酸乙烯共聚物为基础树脂，使高分子复合绝缘材料具有极好的延伸率，断裂伸长率≥150％；为使复合材料具有一定的绝缘性，选用纳米AlN、ZnO、SiC或BN等作为导热无机填料使材料具有良好的导热性，其导热系数超过1.3W/m·K；该高分子材料同时还具备防静电特性，其表面电阻率≤109Ω；添加氮磷阻燃剂使材料具有良好的绝缘性，氧化指数≥28。最终材料满足了导热、防静电、阻燃、绝缘与较好延伸性的要求。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征以及处理方法，但本发明并不局限于上述详细结构特征以及处理方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征以及处理方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (7)

1.一种导热防静电无卤阻燃型复合材料，其特征在于该导热复合材料的配方组分按重量计为：
聚乙烯-醋酸乙烯共聚物50～100份，
氮磷阻燃剂5～20份，
导热无机填料40～100份。
2.按照权利要求1所述的导热防静电无卤阻燃型复合材料，其特征在于，所述导热无机填料为AlN、ZnO、SiC或BN中任意一种或至少两种的组合。
3.按照权利要求1或2所述的所述的导热防静电无卤阻燃型复合材料，其特征在于，所述导热无机填料经过纳米改性处理。
4.按照权利要求1～3之一所述的导热防静电无卤阻燃型复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为将聚乙烯-醋酸乙烯共聚物、氮磷阻燃剂和导热无机填料放入混炼机中进行混炼，然后造粒制成复合材料。
5.按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述混炼机为密炼机、开炼机或双螺杆挤出机中任意一种。
6.按照权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述混炼温度为90～110℃，混炼时间为5～30min。
7.按照权利要求1-3之一所述的导热防静电无卤阻燃型复合材料的用途，其特征在于该导热材料用于电子电气、导热绝缘板、导热电路板、电脑集成板和热交换材料。
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