CN107841093A - 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：PBT31~43%、阻燃剂9~10.5%、纳米氧化铝11~16%、纳米氧化镁11~16%、氮化铝单晶1~3%、相容剂3~5%、抗氧剂0.5~1%、润滑剂0.5~1%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，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。
传统的热界面材料通常选用压铸铝材，具有导热性好、热传输速率高、加工成型容易等优点，但是比重大、电绝缘性差、加工成型工艺过程污染严重、生产效率低、不节能不环保。随着欧盟、美国、日本等国家强制立法实施一系列LED 照明灯节能与安保法规条款，压铸铝材制造的LED 照明灯逐渐受到限制与禁用，并会最终被市场淘汰，故此尽快研究与开发出具有环保、节能、加工成型快、生产效率高、成本低的LED 照明灯中使用的新型热界面材料成为近年来热点和迫切市场需求。
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。但由于LED灯工作过程中，光效和光通量，大工作电流产生的热量和短波长光对 LED 芯片附近的树脂、荧光粉等外围材料的影响越来越大。由于光和热损伤了封装用的树脂，使LED 的透光性变差，外部发光效率降低。积极开发 LED 芯片的同时重视树脂开发已被业内认可。
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，兼用项热导率和力学性能，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 31~43%
十溴二苯乙烷 8~9.5%
三氧化二锑 0.5~1%
纳米氧化铝 11~16%
纳米氧化镁 11~16%
氮化铝 1~3%
EMA-g-GMA 3~5%
抗氧剂 0.5~1%
润滑剂 0.5~1%
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 36.5%
十溴二苯乙烷 9%
三氧化二锑 0.5%
纳米氧化铝 16%
纳米氧化镁 16%
氮化铝 1%
EMA-g-GMA 5%
抗氧剂 0.5%
润滑剂 0.5%
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P0E-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3-5分钟；
(3)再加入玻璃纤维，在225-240℃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85-100℃，转速为1250-1350rpm的条件下混合后；
(2)加入抗氧剂和润滑剂混合8~10min；
(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，故可以很大程度減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，填料添加量減少，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
A1203：纳米氧化铝
MgO：纳米氧化镁
ALN：氮化铝单晶
EMA-g-GMA：乙烯一丙烯酸甲酯一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36W/(m.K)，普通的仅有33W/(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85-100℃温度下、1250-1350rpm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 31.5%
十溴二苯乙烷 9%
三氧化二锑 0.5%
纳米氧化铝 16%
纳米氧化镁 16%
氮化铝 1%
EMA-g-GMA 5%
抗氧剂 0.5%
润滑剂 0.5%
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℃，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 9%
三氧化二 锑0.5%
纳米氧化铝 11%
纳米氧化镁 16%
氮化铝 2%
EMA-g-GMA 4%
抗氧剂 0.5%
润滑剂 0.5%
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℃，干态，结果见表2。
实施例3
PBT 41.5%
十溴二苯乙烷 9%
三氧化二锑 0.5%
纳米氧化铝 11%
纳米氧化镁 11%
氮化铝 3%
EMA-g-GMA 3%
抗氧剂 0.5%
润滑剂 0.5%
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℃，干态，结果见表3。
表1PBT塑料力学性能测试结果
检测项目 检测标准 单位 检测结果 测试条件
拉伸强度 GB/T1040 MPa 94 速度50mm/min
断裂伸长率 GB/T1040 % 21 速度50mm/min
IZOD冲击强度 GB/T1843 KJ/m2 6.4
阻燃性 UL94 class V0 样条厚度1.6mm
弯曲强度 GB/T9341 MPa 130 速度2mm/min
弯曲模量 GB/T9341 MPa 6300 速度2mm/min
导热率 GB/T11205 W/(m.K) 2.1
玻纤 灼烧法 % 20 700℃
表2PBT塑料力学性能测试结果
检测项目 检测标准 单位 检测结果 测试条件
拉伸强度 GB/T1040 MPa 96 速度50mm/min
断裂伸长率 GB/T1040 % 22 速度50mm/min
IZOD冲击强度 GB/T1843 KJ/m2 6.4
阻燃性 UL94 class V0 样条厚度1.6mm
弯曲强度 GB/T9341 MPa 130 速度2mm/min
弯曲模量 GB/T9341 MPa 6540 速度2mm/min
导热率 GB/T11205 W/(m.K) 2.2
玻纤 灼烧法 % 20 700℃
表3PBT塑料力学性能测试结果
检测项目 检测标准 单位 检测结果 测试条件
拉伸强度 GB/T1040 MPa 98 速度50mm/min
断裂伸长率 GB/T1040 % 22 速度50mm/min
IZOD冲击强度 GB/T1843 KJ/m2 6.4
阻燃性 UL94 class V0 样条厚度1.6mm
弯曲强度 GB/T9341 MPa 139 速度2mm/min
弯曲模量 GB/T9341 MPa 6750 速度2mm/min
导热率 GB/T11205 W/(m.K) 2.3
玻纤 灼烧法 % 20 700℃
根据上述说明书的掲示和教导，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掲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国内。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 (9)

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：
PBT 31~43%
阻燃剂 9~10.5%
纳米氧化铝 11~16%
纳米氧化镁 11~16%
氮化铝单晶 1~3%
相容剂 3~5%
抗氧剂 0.5~1%
润滑剂 0.5~1%
玻璃纤维 18~20%。
2.根据权利要求1所述的PBT塑料，其特征在于，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷和三氧化二锑。
3.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P0E-g-MAH。
4.根据权利要求1所述的PBT塑料，其特征在于：所述纳米氧化铝的粒径为1-5nm。
5.根据权利要求1所述的PBT塑料，其特征在于：所述纳米氧化镁的粒径为1-5nm。
6.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。
7.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。
8.一种制备权利要求1-8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7~10min；
(2)再加入PBT树脂和相容剂混合3-5分钟；
(3)再加入玻璃纤维，在225-240℃下熔融挤出造粒。
9.一种制备权利要求1-8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85-100℃，转速为1250-1350rpm的条件下混合后；
(2)加入抗氧剂和润滑剂混合8~10min；
(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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