CN112080121B - 一种浅色导热热塑性树脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种浅色导热热塑性树脂及其制备方法，包括PC树脂、耐高温树脂、导热填料、润滑剂、增韧剂、抗氧剂。本发明通过优化耐高温树脂和润滑剂，使得产品特别适用于使用环境要求比较高的场合，尤其是耐热需求在150℃以上且需要良好散热性能，需要配色成浅色或彩色颜色，且对韧性有要求的家用电器、工业机器等领域。

Description

一种浅色导热热塑性树脂及其制备方法
技术领域
本发明属于工程塑料领域，特别涉及一种浅色导热热塑性树脂及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯树脂是一种通用工程塑料，具有透明性、耐冲击性、耐热性、尺寸稳定性等各方面的优点，PC耐热温度在120-130℃之间，对于一些高耐热领域，比如140℃以上，PC会出现变形的问题。另外热塑性树脂的导热性能均较差，导热系数大多在0.1-0.3W/(m·K)之间，散射性能较差，当作为一些内部有发热电器外壳时，热量不能及时散出导致减少了电器的使用寿命。
为提升树脂的导热性能，通过会加入大量导热填料而提高其导热率，导热填料包括石墨、石墨烯、碳纤维等碳系填料和氧化铝、氮化硼、氮化铝、氧化镁及碳化硅等化合物类填料。大量填料的加入，均会严重破坏热塑性树脂的连续性，降低树脂的力学性能，另外其中的大多填料均会导致树脂颜色变深变灰，不能做到白色或浅色颜色，严重限制了产品的使用范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种浅色导热热塑性树脂及其制备方法，使PC的耐热温度超过150℃，解决了现有技术在提升导热性能的同时，严重降低材料力学性能另外颜色受限制的问题。
本发明提供了一种浅色导热热塑性树脂，按质量份数，包括如下组分：
Figure BDA0002677035140000011
其中，所述耐高温树脂为耐高温聚碳酸酯；所述润滑剂为氟代聚烯烃。
优选的，按质量份数，包括如下组分：
Figure BDA0002677035140000012
Figure BDA0002677035140000021
所述PC树脂为粘均分子量10000～40000的芳香族聚碳酸酯中的至少一种。上述由溶液粘度换算得到的粘均分子量[Mv]通常为10000以上，优选为12000以上，且通常为40000以下，优选为30000以下，更优选为25000以下。通过将粘均分子量设定为前述范围内，可以保证本发明的聚碳酸酯树脂组合物的机械强度，在用于机械强度要求高的用途时是更优选的，另外可保证薄壁成型时的高流动性。
所述耐高温聚碳酸酯1.82MPa下热变形温度不低于150℃。更优选为科思创公司牌号为1803的耐高温聚碳酸酯。
所述导热填料为氧化铝、氮化硼、氮化铝、氧化镁、碳化硅中的至少一种。优先为性价比较高的氧化铝，更优选为D50粒径在2-20μm的氧化铝。
所述氟代聚烯烃为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、改性聚四氟乙烯中的至少一种；重均分子量为300000-500000。所述改性聚四氟乙烯为四氟乙烯和含氟单体形成的共聚物，其中含氟单体为全氟烯烃、氟氯烯烃或氟代乙烯基醚，且其中全氟烯烃为六氟丙烯或三氟乙烯，所述氟氯烯烃为三氟氯乙烯。
本发明中所使用的氟代聚烯烃不管是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯还是改性聚四氟乙烯，均采用的是具有熔融加工性、但不具有原纤化性的低分子量(重均分子量300000-500000)的氟代聚烯烃，而非常见的可作为抗滴落剂的没有熔融加工性、高分子量的氟代聚烯烃，上述的熔融加工性是指可以利用挤出机和注射成型机等现有的加工设备将聚合物熔融并进行加工。本发明中优选的氟代聚烯烃为重均分子量为300000-500000的四氟乙烯-六氟乙烯共聚物。
所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、马来酸酐功能化的乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯酸类增韧剂、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、有机硅橡胶接枝物增韧剂中的至少一种。优选的，所述增韧剂为有机硅橡胶接枝物增韧剂。
所述抗氧剂为质量比1.0:0.5～1.0的主抗氧剂和辅抗氧剂或者仅为主抗氧剂。
所述主抗氧剂和辅抗氧剂为丙烯酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
优选的，丙烯酯类抗氧剂，可以包括但不限于十八烷基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯。
优选的，亚磷酸酯类抗氧剂，可以包括但不限于三(壬基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯；
更优选的，主抗氧剂为Chinox 1076，辅抗氧剂为THANOX 168。
本发明还提供了一种浅色导热热塑性树脂的制备方法，包括：
按配比，将原料依次投入混合机中共混至均匀，得到预混物；将所得的预混物投入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机中熔融混合并挤出造粒，即得。
所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为40～45:1，螺筒温度为240～260℃，螺杆转速为400～500rpm。
有益效果
(1)本发明在PC中加入耐高温聚碳酸酯，大幅提升PC的耐热性能，选择合适的耐高温树脂，使导热填料选择分布在PC树脂中，使降低导热填料的使用量，减少了对材料力学性能尤其韧性的影响。
(2)本发明优化了润滑剂的选择，使减少填料与加工设备的摩擦，成品颜色偏白，可配色成白色等浅色产品。
(3)本发明的浅色导热材料，特别适用于使用环境要求比较高的场合，尤其是耐热需求在150℃以上且需要良好散热性能，需要配色成浅色或彩色颜色，且对韧性有要求的家用电器、工业机器等领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
具体实施例和对比例所采用的原料如下所述：
PC树脂选用粘均分子量为22000的PC S-2000F(日本三菱)；耐高温树脂选用耐高温聚碳酸酯，具体为耐热160℃的APEC 1803(科思创)，其他耐高温树脂为U100(日本UNITICA)；导热填料选用SLA-5和SAL-10(壹石通)；润滑剂选用低分子量改性PFTE(四氟乙烯-六氟乙烯共聚物，重均分子量为32000)，其他润滑剂选用PETS-AP(发基)；增韧剂选用三菱丽阳的S-2001；抗氧剂选用Chinox 1076，即β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(CAS NO.：〔2082-79-3〕)。
按照表1所述配方中各原料用量分别称取聚碳酸酯树脂、耐高温树脂、导热填料、润滑剂、增韧剂和抗氧剂依次投入混合机中共混至均匀，得到预混物；然后将预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合并挤出造粒，制得所述浅色导热热塑性树脂。其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，螺筒温度为240～260℃，螺杆转速为400～500rpm。
对制得的浅色导热热塑性树脂分别测试了进行缺口悬臂梁冲击强度、耐热性、导热性和颜色明暗度的测定，并对挤出过程进行记录，测试所参照标准或方法如下所述。
(1)悬臂梁冲击强度的测定方法(常温)：使用3.2mm厚的模制缺口悬臂梁冲击棒测定缺口悬臂梁冲击强度。根据ASTM D256测定缺口悬臂梁冲击强度，以J/m记录结果，测试于室温(23℃)下进行。
(2)耐热性：使用热挠曲温度(HDT)表示，测定方法：在升高的温度同时支撑负载下，材料进行持续短时间的能力的相对测量。测试测量温度对刚度的影响：给予标准测试试样定义的表面应力，并且温度以匀速上升。根据ASTM D648，在1.82MPa负载下，用6.4mm厚度的棒平放测定HDT，以℃记录结果。
(3)导热性：测试导热系数，标准ASTM E1461，以W/M·K表示。
(4)颜色明暗度：测试其颜色的L值，L值越大表面颜色越浅，配色成白色或彩色越容易。
上述测试结果参见表1。
表1实施例1～4和对比例1～6用量(单位：重量份)和性能测试结果
Figure BDA0002677035140000041
Figure BDA0002677035140000051
可以看出，实施例1～4与对比例1～6所制得的热塑性树脂相比，对比例1加入使用耐温聚芳酯，相比耐高温聚碳酸酯与聚碳酸酯的相容性相对较差，韧性偏低，另外聚芳酯底色偏暗，做出成品树脂颜色偏深；当没有添加氟代聚烯烃或者较少含量时或者使用常规PETS润滑剂时，填料与设备之间的摩擦非常大，生产极易断条，做出产品颜色非常深，另外材料的韧性等也相对较差，无法商业使用，见对比例2-4；对比例5，当配方中没有添加聚碳酸酯，全部为耐高温树脂时，在常规240-260℃挤出温度无法挤出；当提高挤出温度到260-280℃时，挤出可以顺利，但是耐高温树脂的粘度非常大，导热填料在其中分布不够均匀，相同比例的填料只能做到0.4W/M·K的导热系数，无法满足导热的需求。
不同于对比例的是，实施例1-4的热塑性树脂韧性、耐热、导热性能和树脂底色均保持较高水平，颜色上可配色成白色或彩色颜色。
因此，本发明的浅色导热材料，特别适用于使用环境要求比较高的场合，尤其是耐热需求在150℃以上且需要良好散热性能，需要配色成浅色或彩色颜色，且对韧性有要求的家用电器、工业机器等领域。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (6)

1.一种浅色导热热塑性树脂，其特征在于：按质量份数，包括如下组分：
PC树脂 10.0~30.0份；
耐高温树脂 30.0~70.0份；
导热填料 10.0~35.0份；
润滑剂 1.5~2.0份；
增韧剂 2.0~15.0份；
抗氧剂 0.01~2.0份；
其中，所述耐高温树脂为耐高温聚碳酸酯；所述润滑剂为氟代聚烯烃；所述PC树脂为粘均分子量10000~40000的芳香族聚碳酸酯中的至少一种；所述耐高温聚碳酸酯1.82MPa下热变形温度不低于150℃；所述氟代聚烯烃为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、改性聚四氟乙烯中的至少一种；重均分子量为300000-500000；所述改性聚四氟乙烯为四氟乙烯和含氟单体形成的共聚物，其中含氟单体为全氟烯烃、氟氯烯烃或氟代乙烯基醚，且其中全氟烯烃为六氟丙烯，所述氟氯烯烃为三氟氯乙烯。
2.根据权利要求1所述的热塑性树脂，其特征在于：所述导热填料为氧化铝、氮化硼、氮化铝、氧化镁、碳化硅中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的热塑性树脂，其特征在于：所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、马来酸酐功能化的乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、有机硅橡胶接枝物增韧剂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的热塑性树脂，其特征在于：所述抗氧剂为质量比1.0:0.5~1.0的主抗氧剂和辅抗氧剂或者仅为主抗氧剂。
5.一种如权利要求1所述的浅色导热热塑性树脂的制备方法，包括：
按配比，将原料依次投入混合机中共混至均匀，得到预混物；将所得的预混物投入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机中熔融混合并挤出造粒，即得。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为40~45:1，螺筒温度为240~260℃，螺杆转速为400~500rpm。
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