CN112778755B - 一种高填充导热pa/pp复合材料及其应用 - Google Patents

一种高填充导热pa/pp复合材料及其应用 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种高填充导热PA/PP复合材料，按重量份计，包括以下组分：PA 20~40，PP 1~15，导热填料35~50，玻璃纤维5~25，相容剂1~5，增韧剂1~5，其他助剂0.1~5，所述PA包括PA6或PA66中的一种或两种。本申请通过PA和PP的复合，解决PA高填充导致的材料流动性差，低温韧性差及薄壁多穴加工缺陷的问题。相对于PA材料，PP具有低剪切粘度大、强剪切粘度小的现象，用在高填充导热尼龙材料中，在近浇口端，由于制件壁厚相对较大，产生的剪切速率小，造成熔体粘度大，可以解决飞边问题，在远浇口端，由于制件壁厚相对较小，产生的剪切速率大，造成熔体粘度较小，可以解决缺胶问题。

Description

一种高填充导热PA/PP复合材料及其应用
技术领域
本发明属于高分子化合物的组合物领域，具体涉及一种高填充导热高分子化合物复合材料。
背景技术
导热材料常用于LED照明行业的散热装置中，随着行业的发展，对材料降本、导热和阻燃的要求越来越高。通常导热材料和增强填料占比达40％以上才能满足需求，但高填充材料的流动性和韧性很差，薄壁产品加工困难，且脆性大，尤其是在导热绝缘材料做的LED灯壳中的缺陷更为明显。
制品加工流道根据温度分为冷流道和热流道加工，与冷流道加工相比，热流道浇口可以开的很小，不影响制件外观，加工产生废料少，生产效率高，自动化程度高，节约材料成本，逐步取代冷流道加工工艺。然而许多材料不适用于热流道加工方式，如耐温差的阻燃体系，会导致材料降解或阻燃剂失效等问题。通过降低热流道温度的方式解决降解或阻燃剂失效问题，会使得熔体粘度增大，不利于加工，甚至出现缺胶等外观缺陷。
此外，热流道加工需要严格控制熔体粘度，一方面因加工工艺需要提高熔体流动性，另一方面还需要避免因粘度低产生流延问题。导热材料因需要高填充实现高的导热效率，通常熔体粘度较高，流动性差，不易加工，尤其是针对薄壁产品(壁厚小于1mm)，制件进胶口和远浇口厚度差异较大，更易出现近胶口端飞边远浇口端缺胶的现象。已知的尼龙基体的导热材料，均无法解决前述问题。因此很多高填充导热材料会选择冷流道加工方式。
PA(尼龙)是重要的工程塑料，具有优良的力学性能、自润滑性和耐化学药品腐蚀性等，且成型加工型好，被广泛应用于多个领域。
LED灯壳的低成本树脂的选择一般为PA6或PBT，但PBT树脂体系难以应用氢氧化镁等高导热填料，仅能添加导热性能相对较差的玻纤材料，才能满足制件性能需求。且PBT树脂体系需要额外添加阻燃剂，进一步增加成本。PA6作为LED灯壳基体树脂，能够进一步控制材料成本，但PA6的应用仍存在以下问题：
1)因导热需求，对导热PA6材料中的导热填料和增强填料比例较高，通常在50％以上，会导致材料流动性很差；
2)冬季PA6导热材料低温韧性差，主要表现为装配开裂，在高填充情况下，材料韧性进一步降低，而且在热流道加工过程中会出现流延问题；
3)单一PA6导热材料采用薄壁多穴加工模式时会出现难以打满、缺胶等加工缺陷。
发明内容
为了解决现有技术中存在的前述问题，本发明目的在于，提供一种低成本，能够改善PA流动性差、低温韧性差、薄壁多穴加工缺陷、高填充的导热PA/PP复合材料，具体通过以下技术方案实现：
一种高填充导热PA/PP复合材料，按重量份计，包括以下组分：
PA 20～40
PP 1～15
导热填料35～50
玻璃纤维5～25
相容剂1～5
增韧剂1～5
其他助剂0.1～5
所述PA包括PA6或PA66中的一种或两种。
可选的，所述导热填料包括氢氧化镁、碳酸钙、氧化镁、氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、二硫化钼、硫化锌、硅灰石、滑石粉中的一种或几种。
可选的，所述相容剂或增韧剂为EPDM接枝马来酸酐共聚物、聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、POE接枝马来酸酐共聚物中的一种或几种。
可选的，所述其他助剂为抗氧剂、润滑剂、色粉中的一种或几种。
可选的，所述PP为共聚PP树脂。
本申请还提供了一种如前述技术方案的导热PA/PP复合材料在薄壁产品的热流道加工工艺中解决加工流延问题的应用。
可选的，所述薄壁产品壁厚小于1.0mm.
可选的，所述热流道加工工艺的注塑温度为250～280℃，热流道温度为200～300℃。
本申请还提供了一种由前述技术方案的导热PA/PP复合材料加工的制品。
可选的，所述制品包括球泡灯、筒灯、T灯、射灯、蜡烛灯。
与现有技术相比，本申请通过PA和PP的复合，解决PA高填充导致的材料流动性差，低温韧性差及薄壁多穴加工缺陷的问题。相对于PA材料，PP具有低剪切粘度大、强剪切粘度小的现象，用在高填充导热尼龙材料中，在近浇口端，由于制件壁厚相对较大，产生的剪切速率小，造成熔体粘度大，可以解决飞边问题，在远浇口端，由于制件壁厚相对较小，产生的剪切速率大，造成熔体粘度较小，可以解决缺胶问题。
PP材料对然自身韧性较好，但现有技术中未发现将其与PA6复配成合金应用，解决低温韧性问题，也更加难以想到去解决加工过程中的流延问题。而且现有技术中也没有用PP作为合金解决热流道加工流延问题的技术启示。
本申请所述PA/PP复合材料尤其适用于采用热流道、薄壁多穴等加工工艺，并具有高填充、且导热需求较高的制品。
附图说明
图1为LED灯壳断裂面示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，要指出的是，本发明实施例所述的具体技术方案，并不作为对本发明权利要求的限制。
本申请相关用语说明：
EPDM(即三元乙丙橡胶)接枝马来酸酐共聚物亦常写为EPDM-g-MAH
POE(乙烯辛烯共聚物)接枝马来酸酐共聚物亦常写为POE-g-MAH
PP(聚丙烯)接枝马来酸酐共聚物亦常写为PP-g-MAH
本申请各实施例所用原料：
PA66：温州华锋集团，EP1107；
PA6：广东新会美达腈纶股份有限公司，M2000；
PP：永嘉稀1450T；
EPDM-g-MAH：东莞卡达尔塑胶原料；
PP-g-MAH：沈阳四维高聚物塑胶有限公司SWJ-1B；
POE-g-MAH：江苏万纳普新材料科技有限公司WEK-108；
玻璃纤维：巨石集团有限公司，ECS10-4.5-560A；
氢氧化镁：大连环球矿产股份有限公司；
碳酸钙：江西永发化工有限公司；
润滑剂：广州峰华化工科技有限公司，乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)；
抗氧剂：抗氧剂1098。
实施例和对比例的材料制备方法如下：
采用熔融共混挤出工艺生产，将除玻璃纤维外的原料组分在高速混合锅中常温高速混合10～15min，得到的混合物经主喂料口加入双螺杆挤出机中，玻璃纤维从侧喂料加入双螺杆挤出机，熔融共混后挤出，经冷却、风干和造粒得到各实施例和对比例材料。
样品注塑工艺：将各实施例和对比例材料加入带有热流道的注塑机中，注塑温度为250～280℃，热流道温度为200～300℃。注塑样品为小于1mm的LED灯壳。灯壳断裂面如图1所示。
本申请的性能测试方法如下：
非缺口冲击强度：GB/T1843-2008；
阻燃等级：通过注射成型制成125×13×3.2mm，根据UL-94标准进行测试；
导热系数：将粒子注塑为12.7×2mm的圆片，使用耐驰激光导热仪测试25℃时的导热系数；
流延性能：判断流延情况；
加工性能：判断是否可正常加工。
实施例及对比例采用配方及性能数据见表1和表2。
表1对比例配方(重量份)及性能数据
Figure BDA0002866495100000041
表2实施例配方(重量份)及性能数据
Figure BDA0002866495100000051
从表1和表2中数据可知：对比例1和实施例1相比，未添加PP的组分会产生轻微流延问题，且轻微影响加工问题，采用PA6和PP合金的配方体系，解决了流延问题，且可正常加工。同样的流延问题和加工问题在实施例2～8中均得到解决。
对比例2由于采用碳酸钙作为导热填料，不仅阻燃性能变差，而且其流延和加工问题更严重。实施例5和对比例2相比，采用PA6和PP合金的配方体系流延和加工问题均得到解决，但由于采用碳酸钙填料，其导热系数和阻燃性能相对于相同分量的氢氧化镁较低。
需要说明的是，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明技术方案所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的特征及原理所做的简单变化或者等效变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的技术思路或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种导热PA/PP复合材料在薄壁产品的热流道加工工艺中解决加工流延问题的应用，其特征在于，所述导热PA/PP复合材料，按重量份计，包括以下组分：PA 20~40，PP 1~15，导热填料 35~50，玻璃纤维 5~25，相容剂 1~5，增韧剂 1~5，其他助剂 0.1~5；所述PA 包括PA6或PA66中的一种或两种；所述导热填料包括氢氧化镁、碳酸钙、氧化镁、氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、二硫化钼、硫化锌、硅灰石、滑石粉中的一种或几种。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述相容剂或增韧剂为EPDM接枝马来酸酐共聚物、聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、POE 接枝马来酸酐共聚物中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述其他助剂为抗氧剂、润滑剂、色粉中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述PP为共聚PP树脂。
5.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述薄壁产品壁厚小于1.0 mm。
6.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述热流道加工工艺的注塑温度为250~280℃，热流道温度为200~300 ℃。
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