CN105647112A - 一种导热绝缘复合塑胶材料及其制备方法 - Google Patents

一种导热绝缘复合塑胶材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种导热绝缘复合塑胶材料，其成分及其按质量份为：尿醛三聚氰胺树脂、氢化松香树脂、硅树脂、聚硫橡胶、聚苯硫醚、锂皂石、纳米锌锰粉、纳米硅铝粉、纳米碳化硅、玄武岩纤维、氢化环烷油、偶氮二异丁腈、分散剂、相容剂。本发明还提供了所述导热绝缘复合塑胶材料的制备方法。本发明所制备的复合塑胶材料的导热系数大于1.5W/m?K，体积电阻率大于8.9×1011Ω?m，兼具良好的导热性和绝缘性；同时，测试结果可知其拉伸强度大于10MPa，综合性能良好。

Description

一种导热绝缘复合塑胶材料及其制备方法
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复合塑胶材料及其制备方法。
背景技术
塑胶材料由于其质轻、绝缘性佳，在电子领域中被广泛应用。然而电子产品越来越趋于小型化，随着电子产品的集成度越高，对复合塑胶基板材料的要求也越来越高。塑胶材料本身是绝缘的，是电的不良导体，然而也正因为如此，塑胶也是热的不良导体。通常情况下，塑胶的导热系数大约是金属的1/500。这对于在某些应用环境下，还对塑胶材料提出了更高的要求的情况下，例如改善电子产品的散热性和稳定性，这些传统的塑胶材料是无法胜任的。纯的塑胶材料绝缘性佳，但是无法同时具备良好的导热性，在此，提供一种兼具导热和绝缘性的复合塑胶材料及其制备方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种兼具导热和绝缘性导热绝缘复合塑胶材料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采取的一种技术方案是提供一种导热绝缘复合塑胶材料，其成分及其按质量份为：尿醛三聚氰胺树脂30~52份、氢化松香树脂14~28份、硅树脂4~10份、聚硫橡胶9~17份、聚苯硫醚6~13份、锂皂石5~14份、纳米锌锰粉6~13份、纳米硅铝粉3~9份、纳米碳化硅1~5份、玄武岩纤维3~7份、氢化环烷油8~15份、偶氮二异丁腈2~5份、分散剂6~11份、相容剂5~11份。
优选地，所述纳米锌锰粉的粒度为100~500nm，其中纳米锌锰粉中的锌锰质量比为41:59。
优选地，所述分散剂为聚乙烯蜡、六偏磷酸钠和羟丙基甲基纤维素的混合物，其对应质量比为4:1:2。
优选地，所述相容剂为质量比为2:3的马来酸酐接枝乙烯共聚物和嵌段共聚物聚苯乙烯-聚丁基丙烯酸的复配。
优选地，所述的导热绝缘复合塑胶材料，其成分及其按质量份为：尿醛三聚氰胺树脂37份、氢化松香树脂16份、硅树脂8份、聚硫橡胶15份、聚苯硫醚10份、锂皂石8份、纳米锌锰粉7份、纳米硅铝粉4份、纳米碳化硅2份、玄武岩纤维4份、氢化环烷油11份、偶氮二异丁腈3份、分散剂7份、相容剂7份。
本发明采取的另一技术方案是提供一种导热绝缘复合塑胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照所述重量份称取原料；
（2）将尿醛三聚氰胺树脂、氢化松香树脂、硅树脂加入到混合罐中，升温至65~80℃后，搅拌15~30min；然后升温至85~120℃，依次加入聚硫橡胶、聚苯硫醚和氢化环烷油后，搅拌20~60min；待降温至50~70℃，加入余下原料，继续搅拌50~100min，得到预混料；
（3）将步骤（2）中所得预混料加入到双螺杆挤出机中，挤出造粒，即得所需的复合塑胶材料，其中挤出温度为220~260℃，螺杆转速为180~350r/min。
优选地，所述步骤（2）为：将尿醛三聚氰胺树脂、氢化松香树脂、硅树脂加入到混合罐中，升温至72℃后，搅拌20min；然后升温至110℃，依次加入聚硫橡胶、聚苯硫醚和氢化环烷油后，搅拌50min；待降温至65℃，加入余下原料，继续搅拌70min，得到预混料。
优选地，所述步骤（3）中的双螺杆挤出机中的挤出温度为240℃，螺杆转速为210r/min。
由于采用了以上技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的复合塑胶材料的导热系数大于1.5W/m•K，体积电阻率大于8.9×1011Ω•m，兼具良好的导热性和绝缘性。同时，测试结果可知其拉伸强度大于10MPa，综合性能良好，各项性能指标都达到实际应用的要求。测试结果也表明，本发明的复合塑胶材料中的锂皂石、纳米锌锰粉、玄武岩纤维以及氢化环烷油组分对制备的复合塑胶材料的导热性和绝缘性均具有一定影响。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例的导热绝缘复合塑胶材料，其成分及其按质量份为：尿醛三聚氰胺树脂30份、氢化松香树脂14份、硅树脂4份、聚硫橡胶9份、聚苯硫醚6份、锂皂石5份、纳米锌锰粉6份、纳米硅铝粉3份、纳米碳化硅1份、玄武岩纤维3份、氢化环烷油8份、偶氮二异丁腈2份、分散剂6份、相容剂5份。
其中，所述纳米锌锰粉的粒度为100nm，其中纳米锌锰粉中的锌锰质量比为41:59。
所述分散剂为聚乙烯蜡、六偏磷酸钠和羟丙基甲基纤维素的混合物，其对应质量比为4:1:2。
所述相容剂为质量比为2:3的马来酸酐接枝乙烯共聚物和嵌段共聚物聚苯乙烯-聚丁基丙烯酸的复配。
本实施例的导热绝缘复合塑胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照所述重量份称取原料；
（2）将尿醛三聚氰胺树脂、氢化松香树脂、硅树脂加入到混合罐中，升温至65℃后，搅拌15min；然后升温至85℃，依次加入聚硫橡胶、聚苯硫醚和氢化环烷油后，搅拌20min；待降温至50℃，加入余下原料，继续搅拌50min，得到预混料；
（3）将步骤（2）中所得预混料加入到双螺杆挤出机中，挤出造粒，即得所需的复合塑胶材料，其中挤出温度为220℃，螺杆转速为180r/min。
实施例2
本实施例的导热绝缘复合塑胶材料，其成分及其按质量份为：尿醛三聚氰胺树脂52份、氢化松香树脂28份、硅树脂10份、聚硫橡胶17份、聚苯硫醚13份、锂皂石14份、纳米锌锰粉13份、纳米硅铝粉9份、纳米碳化硅5份、玄武岩纤维7份、氢化环烷油15份、偶氮二异丁腈5份、分散剂11份、相容剂11份。
其中，所述纳米锌锰粉的粒度为500nm，其中纳米锌锰粉中的锌锰质量比为41:59。
所述分散剂为聚乙烯蜡、六偏磷酸钠和羟丙基甲基纤维素的混合物，其对应质量比为4:1:2。
所述相容剂为质量比为2:3的马来酸酐接枝乙烯共聚物和嵌段共聚物聚苯乙烯-聚丁基丙烯酸的复配。
本实施例的导热绝缘复合塑胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照所述重量份称取原料；
（2）将尿醛三聚氰胺树脂、氢化松香树脂、硅树脂加入到混合罐中，升温至80℃后，搅拌30min；然后升温至120℃，依次加入聚硫橡胶、聚苯硫醚和氢化环烷油后，搅拌60min；待降温至70℃，加入余下原料，继续搅拌100min，得到预混料；
（3）将步骤（2）中所得预混料加入到双螺杆挤出机中，挤出造粒，即得所需的复合塑胶材料，其中挤出温度为260℃，螺杆转速为350r/min。
实施例3
本实施例的导热绝缘复合塑胶材料，其成分及其按质量份为：尿醛三聚氰胺树脂41份、氢化松香树脂21份、硅树脂7份、聚硫橡胶13份、聚苯硫醚10份、锂皂石10份、纳米锌锰粉9份、纳米硅铝粉6份、纳米碳化硅3份、玄武岩纤维5份、氢化环烷油12份、偶氮二异丁腈3份、分散剂8份、相容剂8份。
其中，所述纳米锌锰粉的粒度为300nm，其中纳米锌锰粉中的锌锰质量比为41:59。
所述分散剂为聚乙烯蜡、六偏磷酸钠和羟丙基甲基纤维素的混合物，其对应质量比为4:1:2。
所述相容剂为质量比为2:3的马来酸酐接枝乙烯共聚物和嵌段共聚物聚苯乙烯-聚丁基丙烯酸的复配。
本实施例的导热绝缘复合塑胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照所述重量份称取原料；
（2）将尿醛三聚氰胺树脂、氢化松香树脂、硅树脂加入到混合罐中，升温至72℃后，搅拌22min；然后升温至102℃，依次加入聚硫橡胶、聚苯硫醚和氢化环烷油后，搅拌40min；待降温至60℃，加入余下原料，继续搅拌75min，得到预混料；
（3）将步骤（2）中所得预混料加入到双螺杆挤出机中，挤出造粒，即得所需的复合塑胶材料，其中挤出温度为240℃，螺杆转速为260r/min。
实施例4
本实施例的导热绝缘复合塑胶材料，其成分及其按质量份为：尿醛三聚氰胺树脂37份、氢化松香树脂16份、硅树脂8份、聚硫橡胶15份、聚苯硫醚10份、锂皂石8份、纳米锌锰粉7份、纳米硅铝粉4份、纳米碳化硅2份、玄武岩纤维4份、氢化环烷油11份、偶氮二异丁腈3份、分散剂7份、相容剂7份。
其中，所述纳米锌锰粉的粒度为250nm，其中纳米锌锰粉中的锌锰质量比为41:59。
所述分散剂为聚乙烯蜡、六偏磷酸钠和羟丙基甲基纤维素的混合物，其对应质量比为4:1:2。
所述相容剂为质量比为2:3的马来酸酐接枝乙烯共聚物和嵌段共聚物聚苯乙烯-聚丁基丙烯酸的复配。
本实施例的导热绝缘复合塑胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照所述重量份称取原料；
（2）将尿醛三聚氰胺树脂、氢化松香树脂、硅树脂加入到混合罐中，升温至72℃后，搅拌20min；然后升温至110℃，依次加入聚硫橡胶、聚苯硫醚和氢化环烷油后，搅拌50min；待降温至65℃，加入余下原料，继续搅拌70min，得到预混料；
（3）将步骤（2）中所得预混料加入到双螺杆挤出机中，挤出造粒，即得所需的复合塑胶材料，其中挤出温度为240℃，螺杆转速为210r/min。
实施例5
本实施例的导热绝缘复合塑胶材料，其成分及其按质量份为：尿醛三聚氰胺树脂42份、氢化松香树脂19份、硅树脂8份、聚硫橡胶12份、聚苯硫醚9份、锂皂石6份、纳米锌锰粉8份、纳米硅铝粉5份、纳米碳化硅3份、玄武岩纤维3份、氢化环烷油9份、偶氮二异丁腈3份、分散剂6份、相容剂5份。
其中，所述纳米锌锰粉的粒度为100nm，其中纳米锌锰粉中的锌锰质量比为41:59。
所述分散剂为聚乙烯蜡、六偏磷酸钠和羟丙基甲基纤维素的混合物，其对应质量比为4:1:2。
所述相容剂为质量比为2:3的马来酸酐接枝乙烯共聚物和嵌段共聚物聚苯乙烯-聚丁基丙烯酸的复配。
本实施例的导热绝缘复合塑胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照所述重量份称取原料；
（2）将尿醛三聚氰胺树脂、氢化松香树脂、硅树脂加入到混合罐中，升温至67℃后，搅拌25min；然后升温至90℃，依次加入聚硫橡胶、聚苯硫醚和氢化环烷油后，搅拌30min；待降温至58℃，加入余下原料，继续搅拌60min，得到预混料；
（3）将步骤（2）中所得预混料加入到双螺杆挤出机中，挤出造粒，即得所需的复合塑胶材料，其中挤出温度为230℃，螺杆转速为300r/min。
对比例1
本对比例参照实施例1制备复合塑胶材料，不同之处仅在于：本对比例中不包含锂皂石、纳米锌锰粉和玄武岩纤维。
对比例2
本对比例参照实施例1制备复合塑胶材料，不同之处仅在于：本对比例中不包含氢化环烷油和纳米锌锰粉。
性能测试
将上述所有实施例和对比例制备的复合塑胶材料进行各项性能测试，其测试结果见下表：
导热系数W/m•K 体积电阻率Ω•m 拉伸强度MPa
实施例1 1.9 3.6×1012 12.4
实施例2 2.6 8.9×1011 11.7
实施例3 2.1 1.4×1012 12.6
实施例4 2.9 4.1×1012 13.8
实施例5 2.3 2.9×1012 13.1
对比例1 0.8 0.8×1012 12.7
对比例2 1.1 1.2×1012 11.8
从上表的测试结果可知，本发明的复合塑胶材料的导热系数大于1.5W/m•K，体积电阻率大于8.9×1011Ω•m，兼具良好的导热性和绝缘性。同时，测试结果可知其拉伸强度大于10MPa，综合性能良好，各项性能指标都达到实际应用的要求。
通过与对比例1和对比例2相较可知，本发明的复合塑胶材料中的锂皂石、纳米锌锰粉、玄武岩纤维以及氢化环烷油组分对制备的复合塑胶材料的导热性和绝缘性均具有一定影响。

Claims (8)

1. 一种导热绝缘复合塑胶材料，其特征在于，其成分及其按质量份为：尿醛三聚氰胺树脂30~52份、氢化松香树脂14~28份、硅树脂4~10份、聚硫橡胶9~17份、聚苯硫醚6~13份、锂皂石5~14份、纳米锌锰粉6~13份、纳米硅铝粉3~9份、纳米碳化硅1~5份、玄武岩纤维3~7份、氢化环烷油8~15份、偶氮二异丁腈2~5份、分散剂6~11份、相容剂5~11份。
2. 根据权利要求1所述的一种导热绝缘复合塑胶材料，其特征在于，所述纳米锌锰粉的粒度为100~500nm，其中纳米锌锰粉中的锌锰质量比为41:59。
3. 根据权利要求1所述的一种导热绝缘复合塑胶材料，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯蜡、六偏磷酸钠和羟丙基甲基纤维素的混合物，其对应质量比为4:1:2。
4. 根据权利要求1所述的一种导热绝缘复合塑胶材料，其特征在于，所述相容剂为质量比为2:3的马来酸酐接枝乙烯共聚物和嵌段共聚物聚苯乙烯-聚丁基丙烯酸的复配。
5. 根据权利要求1至4任一项所述的一种导热绝缘复合塑胶材料，其特征在于，其成分及其按质量份为：尿醛三聚氰胺树脂37份、氢化松香树脂16份、硅树脂8份、聚硫橡胶15份、聚苯硫醚10份、锂皂石8份、纳米锌锰粉7份、纳米硅铝粉4份、纳米碳化硅2份、玄武岩纤维4份、氢化环烷油11份、偶氮二异丁腈3份、分散剂7份、相容剂7份。
6. 如权利要求1所述的一种导热绝缘复合塑胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照所述重量份称取原料；
（2）将尿醛三聚氰胺树脂、氢化松香树脂、硅树脂加入到混合罐中，升温至65~80℃后，搅拌15~30min；然后升温至85~120℃，依次加入聚硫橡胶、聚苯硫醚和氢化环烷油后，搅拌20~60min；待降温至50~70℃，加入余下原料，继续搅拌50~100min，得到预混料；
（3）将步骤（2）中所得预混料加入到双螺杆挤出机中，挤出造粒，即得所需的复合塑胶材料，其中挤出温度为220~260℃，螺杆转速为180~350r/min。
7. 根据权利要求6所述的一种导热绝缘复合塑胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）为：将尿醛三聚氰胺树脂、氢化松香树脂、硅树脂加入到混合罐中，升温至72℃后，搅拌20min；然后升温至110℃，依次加入聚硫橡胶、聚苯硫醚和氢化环烷油后，搅拌50min；待降温至65℃，加入余下原料，继续搅拌70min，得到预混料。
8. 根据权利要求6所述的一种导热绝缘复合塑胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中的双螺杆挤出机中的挤出温度为240℃，螺杆转速为210r/min。
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