CN112662050A - 一种导热聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种导热聚丙烯材料，按重量份计，包括聚丙烯60‑80份，高导热填料10‑30份，辅助导热填料1‑5份，阻燃剂5‑10份，相容剂1‑3份，抗氧化剂0.1‑3份，所述辅助导热填料含有叠氮改性基团，所辅助导热填料的叠氮基团含量为0.1％‑5％。本发明提供的导热聚丙烯材料及其制备方法具有较好的导热性能。
Description
技术领域
本发明属于导热材料领域，具体涉及一种导热聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是一种常见的工程塑料，广泛应用于电子电器和照明领域。聚丙烯导热塑料在LED灯应用领域尤其突出，以其低价和高导热取代铝材是行业的发展趋势。相对于现有的采用聚酰胺、聚苯硫醚等作为树脂基体的复合材料，也具有成本低，加工性能好，易成型的优点。
然而，聚丙烯树脂导热率较低，需要经过适当的改性才能满足导热要求，聚丙烯的导热系数一般在0.12W/(m·K)左右，在其中添加一些导热填料后，可提升其导热性能。为了增该PP材料的阻燃性，还可额外添加阻燃剂。然而仅依靠导热填料和阻燃剂对于聚丙烯材料的导热性能和阻燃性能的提升是十分有限的，导热填料和阻燃剂添加量过低，无法满足导热系数和阻燃性的要求，添加量过高，则聚丙烯制品的韧性过低，无法满足物理性能的需求，不易于加工。因此，提供一种具有较高导热系数和较好的阻燃性能的，并且又能具有较好物理性能的聚丙烯材料，具有重要意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种韧导热性能较好的导热聚丙烯材料及其制备方法。
本发明提供一种导热聚丙烯材料，按重量份计，包括聚丙烯60-80份，高导热填料10-30份，辅助导热填料1-5份，阻燃剂5-10份，相容剂1-3份，抗氧化剂0.1-3份，所述辅助导热填料含有叠氮改性基团，所辅助导热填料的叠氮基团含量为0.1％-5％。
优选地，所述辅助导热填料的叠氮基团含量为0.1％-3％。
优选地，按重量份计，所述高导热填料包括目氧化铝10-20份、氢氧化镁10-20份和氮化硼1-5份。
优选地，所述氧化铝的平均粒径为300-800目，所述氢氧化镁的平均粒径为8000-15000目，所述氮化硼500-2000目。
优选地，辅助导热填料包括含有叠氮基团改性的碳纳米管、含有叠氮基团改性的石墨烯和含有叠氮基团改性的石墨中的一种或多种。
优选地，所述辅助导热填料在红外光谱中1460cm-1附近有吸收峰。
优选地，所述的聚丙烯包括均聚聚丙烯，共聚聚丙烯和聚丙烯合金中的一种或多种。
优选地，所述阻燃剂包括十溴二苯醚、四溴双酚A、磷酸三苯酯和磷酸三甲苯酯中的一种或多种。
优选地，所述相容剂包括聚丙烯-g-马来酸酐、聚丙烯-g-缩水甘油醚和氧化聚丙烯中的一种或多种；
所述的抗氧化剂包括亚磷酸酯抗氧化剂、受阻酚类抗氧化剂和受阻胺类抗氧化剂中的一种或多种。
本发明还提供一种导热聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将高导热填料、辅助导热填料、阻燃剂、相容剂和抗氧化剂混合搅拌，得到第一混合物料，搅拌速度为140-200r/min；
(2)将聚丙烯树脂和所述第一混合物料混合搅拌，得到第二混合物料，搅拌速度为2-5m/min；
(3)将所述第二混合物料通过双螺杆挤出机进行造粒，其中送料段为180℃-200℃，塑化挤出段为190℃-210℃，熔体输送段挤出温度为200℃-220℃，机头温度为200℃-220℃，真空度为0.5-1MPa。
本发明提供的导热聚丙烯材料及其制备方法具有较好的导热性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明实施例提供一种导热聚丙烯材料，按重量份计，包括聚丙烯60-80份，高导热填料10-30份，辅助导热填料1-5份，阻燃剂5-10份，相容剂1-3份，抗氧化剂0.1-3份，所述辅助导热填料含有叠氮改性基团，所辅助导热填料的叠氮基团含量为0.1％-5％。
本实施例中通过辅助导热填料含有叠氮改性基团，使材料的电子迁移率得以提升，实现较多的导热通路，配合高导热填料能够具有较好的导热性能，同时，本实施例提供的导热聚丙烯材料还能够保证较好阻燃性能。
本实施例提供的导热聚丙烯材料课较好的应用于制备LED灯，具有成本低，成型性好，高导热和阻燃性好的优点。
在优选实施例中，辅助导热填料的叠氮基团含量为0.1％-3％。优选为0.5％-1％、0.5％-1.5％、1％-3％或1％-2％。
在优选实施例中，所述高导热填料包括目氧化铝10-20份、氢氧化镁10-20份和氮化硼1-5份。本实施例中通过氧化铝、氮化硼和氢氧化镁作为高导热填料，实现较大程度提升材料的导热性能，同时氢氧化镁还是较好的阻燃剂，能够够实现较好的阻燃性能。本实施例中通过辅助导热填料与述高导热填料的配合，能够较好的相互促进，很大程度的提升聚丙烯材料的导热性能和阻燃性能。
在优选实施例中，所述氧化铝的平均粒径为300-800目，所述氢氧化镁的平均粒径为8000-15000目，所述氮化硼500-2000目。进一步优选实施例中，所述氧化铝的平均粒径为400-600目，所述氢氧化镁的平均粒径为1000-14000目，所述氮化硼500-1500目。本实施例中通过大颗粒的氢氧化镁和辅助导热填料形成导热网络，粒径较小的氮化硼能够较好的填充在氢氧化镁之间，粒径更小的氧化铝进一步细密填充导热网络，能够非常好的提升聚氯乙烯的导热性能。本实施例中，通过颗粒较小的氮化硼和氧化铝较大程度的提升材料的导热性，同时通过氢氧化镁配合辅助导热填料形成导热网络，不仅能够进一步提升材料的导热性能还能提升材料的阻燃性能。
在优选实施例中，辅助导热填料包括含有叠氮基团改性的碳纳米管、含有叠氮基团改性的石墨烯和含有叠氮基团改性的石墨中的一种或多种。实现较好的导热管路。
在优选实施例中，所述辅助导热填料在红外光谱中1460cm-1附近有吸收峰。
在优选实施例中，所述的聚丙烯包括均聚聚丙烯，共聚聚丙烯和聚丙烯合金中的一种或多种。
在优选实施例中，所述阻燃剂包括十溴二苯醚、四溴双酚A、磷酸三苯酯和磷酸三甲苯酯中的一种或多种。
在优选实施例中，所述相容剂包括聚丙烯-g-马来酸酐、聚丙烯-g-缩水甘油醚和氧化聚丙烯中的一种或多种；
所述的抗氧化剂包括亚磷酸酯抗氧化剂、受阻酚类抗氧化剂和受阻胺类抗氧化剂中的一种或多种。
本发明还提供一种导热聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将高导热填料、辅助导热填料、阻燃剂、相容剂和抗氧化剂混合搅拌，得到第一混合物料，搅拌速度为140-200r/min；
(2)将聚丙烯树脂和所述第一混合物料混合搅拌，得到第二混合物料，搅拌速度为2-5m/min；
(3)将所述第二混合物料通过双螺杆挤出机进行造粒，其中送料段为180℃-200℃，塑化挤出段为190℃-210℃，熔体输送段挤出温度为200℃-220℃，机头温度为200℃-220℃，真空度为0.5-1MPa。
为了对本发明的技术方案能有更进一步的了解和认识，现列举几个较佳实施例对其做进一步详细说明。
参照表1的配方制备实施例1-4的高导热填料。
表1
表1中各组分的数据为重量份，按照如下的制备方法制备实施例1-4的高导热填料。
实施例1-4的制备方法：
将高导热填料、辅助导热填料、阻燃剂、相容剂、抗氧化剂按比例进行高速搅拌均匀混合，得到第一混合物料，搅拌速度为140-200r/min；其中辅助导热填料的叠氮基团含量为1-3％。
其中，高导热填料使用的氧化铝的平均粒径为400-500目，氢氧化镁的平均粒径为12500-13000目，氮化硼的平均粒径为800-1000目。
将聚丙烯树脂和第一混合物料投入高速搅拌机搅拌均，得到第二混合物料，搅拌速度为2-5m/min；
将第二混合物料通过双螺杆挤出机进行造粒，得到导热聚丙烯材料。其中送料段为190℃，塑化挤出段为200℃，熔体输送段挤出温度为210℃，机头温度为210℃，真空度为0.7MPa。
对比例1
与实施例1相比，对比例1中不加入辅助导热填料，其余配方与制备方法与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，对比例2中辅助导热填料的叠氮基团含量为5％，其余配方与制备方法与实施例1相同。
将实施例1-4和对比例1-2得到的材料进行拉伸强度、弯曲模量、缺口冲击强度导热系数和阻燃性的测试，具体测试结果如表2所示。
表2
由表2的数据可以看出，本发明实施例1-4的配方合理，制备得到的导热聚丙烯材料具有较高的导热系数和较好的阻燃性能，阻燃性能等级达到V0，并且还具有较高的力学性能和加工性能。
对比例1中不加入辅助导热填料，得到的材料导热系数大大降低，并且阻燃性也相对较差。对比例2中辅助导热填料的叠氮基团含量较高，不在本申请权利要求1的范围内，得到的材料导热系数并不好，阻燃性能也相对较差。
综上，说明本发明提供的导热聚丙烯材料配方设置合理，得到的材料具有较高的导热性能和较好的阻燃性能，同时还具有较好的力学性能。能够实现其较好的运用于制备LED，极大的降低成本。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种导热聚丙烯材料，其特征在于，按重量份计，包括聚丙烯60-80份，高导热填料10-30份，辅助导热填料1-5份，阻燃剂5-10份，相容剂1-3份，抗氧化剂0.1-3份，所述辅助导热填料含有叠氮改性基团，所辅助导热填料的叠氮基团含量为0.1％-5％。
2.如权利要求1所述的导热聚丙烯材料，其特征在于，所述辅助导热填料的叠氮基团含量为0.1％-3％。
3.如权利要求1所述的导热聚丙烯材料，其特征在于，按重量份计，所述高导热填料包括目氧化铝10-20份、氢氧化镁10-20份和氮化硼1-5份。
4.如权利要求1所述的导热聚丙烯材料，其特征在于，所述氧化铝的平均粒径为300-800目，所述氢氧化镁的平均粒径为8000-15000目，所述氮化硼500-2000目。
5.如权利要求1所述的导热聚丙烯材料，其特征在于，辅助导热填料包括含有叠氮基团改性的碳纳米管、含有叠氮基团改性的石墨烯和含有叠氮基团改性的石墨中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的导热聚丙烯材料，其特征在于，所述辅助导热填料在红外光谱中1460cm-1附近有吸收峰。
7.如权利要求1所述的导热聚丙烯材料，其特征在于，所述的聚丙烯包括均聚聚丙烯，共聚聚丙烯和聚丙烯合金中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的导热聚丙烯材料，其特征在于，所述阻燃剂包括十溴二苯醚、四溴双酚A、磷酸三苯酯和磷酸三甲苯酯中的一种或多种。
9.如权利要求1所述的导热聚丙烯材料，其特征在于，所述相容剂包括聚丙烯-g-马来酸酐、聚丙烯-g-缩水甘油醚和氧化聚丙烯中的一种或多种；
所述的抗氧化剂包括亚磷酸酯抗氧化剂、受阻酚类抗氧化剂和受阻胺类抗氧化剂中的一种或多种。
10.如权利要求1-9任一项所述的导热聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将高导热填料、辅助导热填料、阻燃剂、相容剂和抗氧化剂混合搅拌，得到第一混合物料，搅拌速度为140-200r/min；
(2)将聚丙烯树脂和所述第一混合物料混合搅拌，得到第二混合物料，搅拌速度为2-5m/min；
(3)将所述第二混合物料通过双螺杆挤出机进行造粒，其中送料段为180℃-200℃，塑化挤出段为190℃-210℃，熔体输送段挤出温度为200℃-220℃，机头温度为200℃-220℃，真空度为0.5-1MPa。
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