CN105440599A - 一种高效复合pbt导散热材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高效复合PBT导散热材料及其制备方法和应用，本发明的PBT导散热材料由PBT和导散热母粒制备得到，所述PBT和导散热母粒的质量比为7～9:1～3。由60-80％聚酯纤维、10-20％金属氧化物和10-20％氮化物制备得到导散热母粒，通过将金属氧化物、氮化物和聚酯纤维共混掺杂，挤出得到导散热母粒，而后将导散热母粒与PBT共混掺杂、挤出得到所述PBT导散热材料，该PBT导散热材料为无卤环保复合阻燃材料，其导热系数高达1.2W/m.k，阻燃性达V0级，具有良好的机械性能，高绝缘、易加工、成本低，是一种综合性能良好的导散热材料，可广泛应用于LED照明、导热散热板、电子电器等领域。

Description

一种高效复合PBT导散热材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于导散热材料领域，涉及一种PBT导散热材料及其制备方法和应用，尤其涉及一种高效复合PBT导散热材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着各类电子元器件运行高速化和高功率化，设备在使用和运行过程中会产生相对高热能，导致电子元器件的过热无法导散，从而损害其性能和降低安全可靠性，甚至大幅度地降低整套系统的寿命。常规的工程塑料，包括热塑性和热固性塑料，具有机械性能良好，化学稳定，电绝缘等优势，被广泛地应用在电子电器等领域，但因其导热系数太低，属于热的不良导体，不但不能解决高散热问题，而且由于热量不能得到有效的传递，可能使一些热敏感的元器件过热，从而大幅度降低系统的寿命或者运行效率。同时，基于安全性的考虑，关键是要求所用的材料具有高级别的阻燃特性，比如达到UL94V0阻燃标准。聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种常用的塑料材料，但是由于其阻燃级别较低，不能通过UL94V0薄壁测试标准。
因此，在本领域亟需开发一种具有高导热系数和良好阻燃性的PBT导散热材料。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种PBT导散热材料及其制备方法和应用，尤其是提供一种高效复合PBT导散热材料及其制备方法和应用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种PBT导散热材料，所述PBT导散热材料由PBT和导散热母粒制备得到，所述PBT和导散热母粒的质量比为7～9:1～3，例如7:1、7:2、7:3、7.5:1、7.5:1.5、7.8:1、8:1、8:2、8:3、8.3:1、8.5:1、8:5:2.5、8.8:1、9:1、9:2或9:3，优选7.5～8.5:1.5～2.5，进一步优选8:2。
在本发明中，所述导散热母粒按导散热母粒总重量为100％计由以下重量百分比的原料制备得到：
聚酯纤维60-80％
金属氧化物10-20％
氮化物10-20％。。
在本发明的PBT导散热材料的原料中，聚酯纤维的用量为60-80％，例如61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％或79％。
在本发明的PBT导散热材料的原料中，金属氧化物的用量为10-20％，例如10.5％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或19.5％。
在本发明的PBT导散热材料的原料中，氮化物的用量为10-20％，例如10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％、15.5％、16％、16.5％、17％、17.5％、18％、18.5％、19％或19.5％。
优选地，所述导散热母粒按导散热母粒总重量为100％计由以下重量百分比的原料制备得到：
聚酯纤维70％
金属氧化物20％
氮化物10％。
在本发明中，所述金属氧化物为二氧化硅、二氧化钛、三氧化二锑或三氧化铝中的任意一种或至少两种的组合。所述组合可以为但不限于二氧化硅和二氧化钛的组合，二氧化钛和三氧化二锑的组合，二氧化硅、二氧化钛和三氧化二锑的组合，三氧化二锑和三氧化铝的组合或二氧化钛、三氧化二锑和三氧化铝的组合。
在本发明中，所述氮化物为氮化碳、氮化镁、氮化铝、氮化钛或氮化钽中的任意一种或至少两种的组合。所述组合可以为但不限于氮化碳和氮化镁的组合，氮化镁和氮化铝的组合，氮化铝和氮化钛的组合，氮化铝、氮化钛和氮化钽的组合，氮化镁、氮化铝和氮化钛的组合。
在本发明中，所述导散热母粒的制备方法如下：
将金属氧化物、氮化物和聚酯纤维共混掺杂、挤出得到所述导散热母粒。
优选地，所述共混掺杂时的搅拌速率为60-80r/min，例如61r/min、62r/min、64r/min、66r/min、68r/min、70r/min、72r/min、74r/min、76r/min、78r/min或、79r/min。
优选地，所述挤出在双螺杆挤出机中进行，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为200-300℃，例如205℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃或290℃，螺杆转速为150-200r/min，例如155r/min、160r/min、165r/min、170r/min、175r/min、180r/min、185r/min、190r/min或195r/min。
另一方面，本发明提供了如第一方面所述的PBT导散热材料的制备方法，所述方法为：
将PBT和导散热母粒共混掺杂、挤出得到所述PBT导散热材料。
优选地，在PBT导散热材料的制备方法中，所述共混掺杂时的搅拌速率为100-200r/min，例如105r/min、110r/min、115r/min、120r/min、125r/min、130r/min、135r/min、140r/min、145r/min、150r/min、155r/min、160r/min、165r/min、170r/min、175r/min、180r/min、185r/min、190r/min或195r/min。
优选地，在PBT导散热材料的制备方法中，所述混合时的搅拌速率为150-250r/min，例如155r/min、160r/min、165r/min、170r/min、175r/min、180r/min、190r/min、200r/min、210r/min、220r/min、230r/min、235r/min、240r/min或245r/min。
优选地，在PBT导散热材料的制备方法中，所述挤出在双螺杆挤出机中进行，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为260-380℃，例如265℃、270℃、275℃、280℃、285℃、290℃、295℃、300℃、305℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃或370℃。所述双螺杆挤出机的螺杆转速为250-400r/min，例如255r/min、260r/min、270r/min、280r/min、290r/min、300r/min、320r/min、340r/min、350r/min、370r/min、380r/min或390r/min。
作为本发明的优选技术方案，本发明所述PBT导散热材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将金属氧化物、氮化物和聚酯纤维在60-80r/min的搅拌速率下共混掺杂，利用双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为200-300℃，螺杆转速为150-200r/min，得到导散热母粒；
(2)将PBT和导散热母粒在100-200r/min的搅拌速率下共混掺杂，利用双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为260-380℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为250-400r/min，得到所述PBT导散热材料。
另一方面，本发明提供了如第一方面所述PBT导散热材料在电子电器材料中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明的PBT导散热材料由PBT和导散热母粒制备得到，所述PBT和导散热母粒的质量比为7～9:1～3。所述导散热母粒由60-80％聚酯纤维、10-20％金属氧化物和10-20％氮化物制备得到，通过将金属氧化物、氮化物和聚酯纤维共混掺杂，挤出得到导散热母粒，而后将导散热母粒与PBT共混掺杂、挤出得到所述PBT导散热材料，该PBT导散热材料为无卤环保复合阻燃材料，其导热系数高达1.2W/m.k，阻燃性达V0级，具有良好的机械性能，高绝缘、易加工、成本低，是一种综合性能良好的导散热材料，可广泛应用于LED照明、导热散热板、电子电器等领域。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中，PBT导散热材料由质量比为8:2的PBT和导散热母粒制备得到，其中导散热母粒由以下原料制备得到：
聚酯纤维70％
金属氧化物20％
氮化物10％
制备方法如下：
(1)将金属氧化物、氮化物和聚酯纤维在80r/min的搅拌速率下共混掺杂，利用双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为200℃，螺杆转速为200r/min，得到导散热母粒；
(2)将PBT和导散热母粒在100r/min的搅拌速率下共混掺杂，利用双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为300℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为300r/min，得到所述PBT导散热材料。
实施例2
在本实施例中，PBT导散热材料由质量比为7.5:2.5的PBT和导散热母粒制备得到，其中导散热母粒由以下原料制备得到：
聚酯纤维65％
金属氧化物15％
氮化物20％
制备方法如下：
(1)将金属氧化物、氮化物和聚酯纤维在80r/min的搅拌速率下共混掺杂，利用双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为300℃，螺杆转速为150r/min，得到导散热母粒；
(2)将PBT和导散热母粒在150r/min的搅拌速率下共混掺杂，利用双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为260℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为250r/min，得到所述PBT导散热材料。
实施例3
在本实施例中，PBT导散热材料由质量比为8.5:1.5的PBT和导散热母粒制备得到，其中导散热母粒由以下原料制备得到：
聚酯纤维75％
金属氧化物15％
氮化物10％
制备方法如下：
(1)将金属氧化物、氮化物和聚酯纤维在70r/min的搅拌速率下共混掺杂，利用双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为250℃，螺杆转速为180r/min，得到导散热母粒；
(2)将PBT和导散热母粒在150r/min的搅拌速率下共混掺杂，利用双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为380℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为250r/min，得到所述PBT导散热材料。
实施例4
在本实施例中，PBT导散热材料由质量比为9:1的PBT和导散热母粒制备得到，其中导散热母粒由以下原料制备得到：
聚酯纤维60％
金属氧化物20％
氮化物20％
制备方法如下：
(1)将金属氧化物、氮化物和聚酯纤维在60r/min的搅拌速率下共混掺杂，利用双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为200℃，螺杆转速为150r/min，得到导散热母粒；
(2)将PBT和导散热母粒在200r/min的搅拌速率下共混掺杂，利用双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为260℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为400r/min，得到所述PBT导散热材料。
实施例5
在本实施例中，PBT导散热材料由质量比为7:1的PBT和导散热母粒制备得到，其中导散热母粒由以下原料制备得到：
聚酯纤维80％
金属氧化物10％
氮化物10％
制备方法如下：
(1)将金属氧化物、氮化物和聚酯纤维在70r/min的搅拌速率下共混掺杂，利用双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为300℃，螺杆转速为150r/min，得到导散热母粒；
(2)将PBT和导散热母粒在200r/min的搅拌速率下共混掺杂，利用双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为350℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为350r/min，得到所述PBT导散热材料。
对比例1
该对比例与实施例1不同的是，PBT导散热材料由质量比为6:4的PBT和导散热母粒制备得到，导散热母粒的原料以及含量与实施例1相同，按照与实施例1相同的方法制备得到。
对比例2
该对比例与实施例1不同的是，PBT导散热材料由质量比为10:1的PBT和导散热母粒制备得到，导散热母粒的原料以及含量与实施例1相同，按照与实施例1相同的方法制备得到。
对比例3
该对比例与实施例1不同的是，PBT导散热材料中导散热母粒由以下材料制备得到：
聚酯纤维70％
氮化物30％；
其余成分的选择以及含量和制备方法与实施例1相同。
对比例4
该对比例与实施例1不同的是，PBT导散热材料中导散热母粒由以下材料制备得到：
聚酯纤维70％
金属氧化物30％；
其余成分的选择以及含量和制备方法与实施例1相同。
对比例5
该对比例与实施例1不同的是，PBT导散热材料中导散热母粒由以下材料制备得到：
聚酯纤维80％
金属氧化物8％
氮化物12％
其余成分的选择以及含量和制备方法与实施例1相同。
对比例6
该对比例与实施例1不同的是，PBT导散热材料中导散热母粒由以下材料制备得到：
聚酯纤维72％
金属氧化物20％
氮化物8％
其余成分的选择以及含量和制备方法与实施例1相同。
对实施例1-5以及对比例1-6制备的PBT导散热材料的性能进行测试，测试方法和测试结果如表1所示。
表1
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的高效复合PBT导散热材料及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、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 (10)

1.一种PBT导散热材料，其特征在于，所述PBT导散热材料由PBT和导散热母粒制备得到，所述PBT和导散热母粒的质量比为7～9:1～3。
2.根据权利要求1所述的PBT导散热材料，其特征在于，所述PBT和导散热母粒的质量比为7.5～8.5:1.5～2.5，进一步优选8:2。
3.根据权利要求1或2所述的PBT导散热材料，其特征在于，所述导散热母粒按导散热母粒总重量为100％计由以下重量百分比的原料制备得到：
聚酯纤维60-80％
金属氧化物10-20％
氮化物10-20％；
优选地，所述导散热母粒按导散热母粒总重量为100％计由以下重量百分比的原料制备得到：
聚酯纤维70％
金属氧化物20％
氮化物10％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的PBT导散热材料，其特征在于，所述金属氧化物为二氧化硅、二氧化钛、三氧化二锑或三氧化铝中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述氮化物为氮化碳、氮化镁、氮化铝、氮化钛或氮化钽中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的PBT导散热材料，其特征在于，所述导散热母粒的制备方法如下：
将金属氧化物、氮化物和聚酯纤维共混掺杂、挤出得到所述导散热母粒；
优选地，所述共混掺杂时的搅拌速率为60-80r/min；
优选地，所述挤出在双螺杆挤出机中进行，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为200-300℃，螺杆转速为150-200r/min。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的PBT导散热材料的制备方法，其特征在于，所述方法为：
将PBT和导散热母粒共混掺杂、挤出得到所述PBT导散热材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述共混掺杂时的搅拌速率为100-200r/min。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述挤出在双螺杆挤出机中进行，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为260-380℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为250-400r/min。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将金属氧化物、氮化物和聚酯纤维在60-80r/min的搅拌速率下共混掺杂，利用双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为200-300℃，螺杆转速为150-200r/min，得到导散热母粒；
(2)将PBT和导散热母粒在100-200r/min的搅拌速率下共混掺杂，利用双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为260-380℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为250-400r/min，得到所述PBT导散热材料。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的PBT导散热材料在电子电器材料中的应用。
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