CN112831169B - 一种高导热、高阻燃的热固性团状聚酯模塑料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高导热、高阻燃的热固性团状聚酯模塑料及其制备方法和应用。所述热固性团状聚酯模塑料包括如下重量份数的原料组分：不饱和聚酯树脂60～70份、低收缩添加剂30～40份、阻燃剂160～180份、导热填料60～70份和增强纤维30～40份。首先将不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂以及任选的引发剂、浸润剂捏合，得到树脂糊；然后将树脂糊、阻燃剂、导热填料和任选的脱模剂、增稠剂捏合，得到中间产物；最后将中间产物与增强纤维捏合后，制备得到所述热固性团状聚酯模塑料。本发明提供的热固性团状聚酯模塑料具有较好的导热性、阻燃性、力学性能和绝缘性，适用于电器塑料配件的制备。
Description
技术领域
本发明属于材料加工改性技术领域，具体涉及一种高导热、高阻燃的热固性团状聚酯模塑料及其制备方法和应用。
背景技术
随着社会的发展和科技的进步，家用电器对人们的生活也越来越重要。一般家用电器的塑料配件都要求有良好的绝缘性能和导热性能，使得电器工作产生的热量能迅速地传递出去，避免电器温度过高发生危险；同时塑料配件要有良好的阻燃性，若由于短路等原因造成家用电器着火，塑料配件能很快的自熄，不会对人的生命安全和其他物品形成危险。目前家用电器常用的塑料部件是热塑性材料，长时间处于高温环境下容易变形，对电器的使用安全造成隐患，缩短了家用电器的使用寿命。而热固性团状聚酯模塑料具有良好的绝缘性、耐热性和尺寸稳定性，因此受到人们的喜爱。
CN111748059A公开了石墨烯高导热不饱和聚酯树脂模塑复合材料。所述石墨烯高导热不饱和聚酯树脂模塑复合材料包括如下重量份数的原料组分：不饱和聚酯树脂20～30份、低收缩剂4～8份、固化剂0.1～1.5份、离型剂0.8～3.5份、染色浆料1.5～5.5份、表面改性石墨烯5～50份、短切玻璃纤维8～18份。该技术方案提供的不饱和聚酯树脂模塑复合材料虽然具有较好的导热性，但是其阻燃性较差，不符合电器塑料件的使用要求。
CN110467791A公开了一种不饱和树脂基复合材料及其制备方法与应用。所述不饱和聚酯树脂基复合材料的原料包括不饱和树脂、导热填料以及改性剂，所述不饱和树脂为不饱和聚酯树脂和/或乙烯基酯树脂，所述导热填料为氧化铝和碳化硅，所述改性剂为聚乙烯和/或聚四氟乙烯，所述改性剂与所述导热填料的重量比为(15～25):(400～650)，所述氧化铝与所述不饱和树脂的重量比为(100～550):(120～150)，所述碳化硅与所述不饱和树脂的重量比为(100～350):(120～150)。该技术方案中，导热填料的使用量较大，又此制备得到的不饱和树脂基复合材料虽然具有较好的导热性，但是其阻燃性和力学性能较差。
CN103102635A公开了一种高效无卤阻燃不饱和聚酯模塑料及其制备方法。所述高效无卤阻燃不饱和聚酯模塑料包括如下重量份数的组分：不饱和聚酯树脂60～70份、低收缩添加剂30～40份、无机填料100～120、金属次磷酸盐25～40份、聚磷酸盐10～25份、层状化合物2～8份、增强纤维50～60份、引发剂0.5～2份、增稠剂0.5～1.5份和内脱模剂3～6份；所述层状化合物选自有机改性的蒙脱土，其中，蒙脱土与阳离子型有机改性剂的质量比为1:(1～3)；所述蒙脱土选自钠基蒙脱土、铁基蒙脱土和镍基蒙脱土中的一种或两种；所述阳离子有机改性剂选自十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵和十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或几种。由该技术方案制备得到的不饱和聚酯模塑料虽然具有较好的阻燃性，但是其导热系数较低，不符合电器塑料件的使用要求。
因此，如何提供一种既具有较好的导热性，又具有较好的阻燃性，同时具有较好的力学性能的热固性团状聚酯模塑料，已成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高导热、高阻燃的热固性团状聚酯模塑料及其制备方法和应用。本发明通过阻燃剂、导热填料和增强纤维的配合使用，使热固性团状聚酯模塑料既具有较好的导热性，又具有较好的阻燃性，同时具有较好的力学性能，适用于制备电器塑料配件。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种高导热、高阻燃的热固性团状聚酯模塑料，包括如下重量份数的原料组分：不饱和聚酯树脂60～70份、低收缩添加剂30～40份、阻燃剂160～180份、导热填料60～70份和增强纤维30～40份。
本发明中，本发明通过阻燃剂、导热填料和增强纤维的配合使用，使热固性团状聚酯模塑料既具有较好的导热性，又具有较好的阻燃性，同时具有较好的力学性能。
需要说明的是，本发明中，所述高导热是指其导热系数≥1.25W/(m·K)，所述高阻燃是指经GB/T 5169.16-2017，《电工电子产品着火危险试验第16部分试验火焰50W水平与垂直火焰试验方法》测试后，其阻燃等级为V-0。
本发明中，所述不饱和聚酯树脂的重量份数可以是60份、61份、62份、63份、64份、65份、66份、67份、68份、69份或70份等。
所述低收缩添加剂的重量份数可以是30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份或40份等。
所述阻燃剂的重量份数可以是160份、162份、164份、166份、168份、170份、172份、174份、176份、178份或180份等。
所述导热填料的重量份数可以是60份、61份、62份、63份、64份、65份、66份、67份、68份、69份或70份等。
所述增强纤维的重量份数可以是30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份或40份等。
以下作为本发明的优选技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的目的和有益效果。
作为本发明的优选技术方案，所述不饱和聚酯树脂选自邻苯型不饱和聚酯树脂、二丙二醇型不饱和聚酯树脂或间苯型不饱和聚酯树脂中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述不饱和聚酯树脂的固含量为60～65％，例如可以是60％、60.5％、61％、61.5％、62％、62.5％、63％、63.5％、64％、64.5％或65％等。
优选地，所述不饱和聚酯树脂的羟值为15～20mgKOH/g，例如可以是15mgKOH/g、16mgKOH/g、17mgKOH/g、18mgKOH/g、19mgKOH/g或20mgKOH/g等。
优选地，所述低收缩添加剂选自聚苯乙烯型低收缩剂和/或聚醋酸乙烯型低收缩添加剂。
优选地，所述聚苯乙烯型低收缩剂中聚苯乙烯的质量百分含量为35～45％，例如可以是35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％或45％等。
作为本发明的优选技术方案，所述阻燃剂为单斜晶系氢氧化铝晶体。
优选地，所述单斜晶系氢氧化铝晶体的粒度为18～22μm，例如可以是18μm、18.5μm、19μm、19.5μm、20μm、20.5μm、21μm、21.5μm或22μm等。
优选地，所述单斜晶系氢氧化铝晶体的吸油率20～25％，例如可以是20％、20.5％、21％、21.5％、22％、22.5％、23％、23.5％、24％、24.5％或25％等。
优选地，所述导热填料为高温氧化铝。
优选地，所述高温氧化铝的粒度为2.5～3.5μm，例如可以是2.5μm、2.6μm、2.7μm、2.8μm、2.9μm、3μm、3.1μm、3.2μm、3.3μm、3.4μm或3.5μm等。
优选地，所述阻燃剂与导热填料的质量比为(2.4～2.8):1，例如可以是2.4:1、2.45:1、2.5:1、2.55:1、2.6:1、2.65:1、2.7:1、2.75:1或2.8:1等。
本发明中，阻燃剂单斜晶系氢氧化铝晶体既具有较好的阻燃性，又具有一定的导热性，高温氧化铝具有较好的耐高温性和导热性，本发明通过二者的协同增效作用，并进一步控制阻燃剂和导热填料的质量比在(2.4～2.8):1特定的比例范围内，制备得到的热固性团状聚酯模塑料既具有较好的阻燃性，又具有较好的导热性。若阻燃剂和导热填料的质量比较小，则制备得到的热固性团状聚酯模塑料的阻燃性和导热性较差；若阻燃剂和导热填料的质量比较大，则制备得到的热固性团状聚酯模塑料的导热性较差。
作为本发明的优选技术方案，所述增强纤维为无碱玻璃纤维。
优选地，所述无碱玻璃纤维的直径为12～15μm，例如可以是12μm、12.2μm、12.5μm、12.8μm、13μm、13.3μm、13.6μm、14μm、14.2μm、14.5μm、14.7μm或15μm等。
优选地，所述增强纤维与导热填料的质量比为1:(1.7～2.2)，例如可以是1:1.7、1:1.75、1:1.8、1:1.85、1:1.9、1:1.95、1:2、1:2.05、1:2.1、1:2.15或1:2.2等。
本发明中，通过进一步控制增强纤维与导热填料的质量比在1:(1.7～2.2)特定的比例范围内，使热固性团状聚酯模塑料既具有较好的力学性能，又具有较好的导热性。若增强纤维与导热填料的质量比较小，则增强玻璃纤维在热固性团状聚酯模塑料中的分散性较差，制备得到的热固性团状聚酯模塑料的力学性能较差；若增强纤维与导热填料的质量比较大，则制备得到的热固性团状聚酯模塑料的导热性较差。
作为本发明的优选技术方案，所述热固性团状聚酯模塑料中还包括4～5份脱模剂，例如可以是4份、4.1份、4.2份、4.3份、4.4份、4.5份、4.6份、4.7份、4.8份、4.9份或5份等。
优选地，所述脱模剂选自硬脂酸钙和/或硬脂酸锌。
优选地，所述脱模剂的粒径为190～210目，例如可以是190目、192目、194目、196目、198目、200目、202目、204目、206目、208目或210目等。
优选地，所述热固性团状聚酯模塑料中还包括1～1.2份引发剂，例如可以是1份、1.02份、1.04份、1.06份、1.08份、1.1份、1.12份、1.14份、1.16份、1.18份或1.2份等。
优选地，所述引发剂选自过氧化苯甲酸叔丁酯和/或过氧化-2-乙基已酸叔丁酯。
优选地，所述热固性团状聚酯模塑料中还包括1～2份浸润剂，例如可以是1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份或2份等。
优选地，所述浸润剂选自丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物和/或醋酸丁酯嵌段共聚物。
优选地，所述热固性团状聚酯模塑料中还包括0.5～0.7份增稠剂，例如可以是0.5份、0.52份、0.54份、0.56份、0.58份、0.6份、0.62份、0.64份、0.66份、0.68份或0.7份等。
优选地，所述增稠剂选自氢氧化钙和/或氢氧化镁。
优选地，所述增稠剂的粒径为310～340目，例如可以是310目、312目、315目、318目、320目、322目、325目、327目、330目、333目、336目或340目等。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的热固性团状聚酯模塑料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂以及任选的引发剂、浸润剂混合后捏合，得到树脂糊；
(2)将步骤(1)得到的树脂糊、阻燃剂、导热填料、任选的脱模剂和任选的增稠剂捏合，得到中间产物；
(3)将步骤(2)得到的中间产物与增强纤维捏合，得到所述热固性团状聚酯模塑料。
需要说明的是，步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)所述捏合的方法均为经捏合机捏合。
作为本发明的优选技术方案，步骤(1)所述捏合的温度为20～45℃，例如可以是20℃、22℃、25℃、27℃、30℃、33℃、36℃、40℃、42℃或45℃等。
优选地，步骤(1)所述捏合的时间为5～8min，例如可以是5min、5.2min、5.5min、5.7min、6min、6.3min、6.6min、7min、7.2min、7.5min、7.8min或8min等。
优选地，步骤(1)所述捏合前还包括预处理的步骤。
优选地，所述预处理的方法为混合。
优选地，所述混合的方法为搅拌。
优选地，所述搅拌的转速为750～850r/min，例如可以是750r/min、760r/min、770r/min、780r/min、790r/min、800r/min、810r/min、820r/min、830r/min、840r/min或850r/min等。
优选地，所述混合的温度为15～28℃，例如可以是15℃、16℃、17℃、18℃、19℃、20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃或28℃等。
优选地，所述混合的时间为5～10min，例如可以是5min、5.5min、6min、6.5min、7min、7.5min、8min、8.5min、9min、9.5min或10min等。
作为本发明的优选技术方案，步骤(2)所述捏合的温度为20～45℃，例如可以是20℃、22℃、25℃、27℃、30℃、33℃、36℃、40℃、42℃或45℃等。
优选地，步骤(2)所述捏合的时间为8～12min，例如可以是8min、8.5min、9min、9.5min、10min、10.5min、11min、11.5min或12min等。
优选地，步骤(2)所述捏合前还包括预处理的步骤。
优选地，所述预处理的方法为：将步骤(1)得到的树脂糊、阻燃剂、导热填料和任选的脱模剂进行捏合。
优选地，预处理所述捏合的温度为20～45℃，例如可以是20℃、22℃、25℃、27℃、30℃、33℃、36℃、40℃、42℃或45℃等。
优选地，预处理所述捏合的时间为20～25min，例如可以是20min、20.5min、21min、21.5min、22min、22.5min、23min、23.5min、24min、24.5min或25min等。
优选地，步骤(3)所述捏合的温度为20～45℃，例如可以是20℃、22℃、25℃、27℃、30℃、33℃、36℃、40℃、42℃或45℃等。
优选地，步骤(3)所述捏合的时间为7～10min，例如可以是7min、7.2min、7.7min、8min、8.2min、8.4min、8.8min、9.2min、9.6min或10min等。
作为本发明的优选技术方案，所述制备方法具体包括如下步骤：
(1)在750～850r/min的转速下，将不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂以及任选的引发剂、浸润剂在15～28℃下混合5～10min后，在20～45℃下，捏合5～8min，得到树脂糊；
(2)在20～45℃下，将步骤(1)得到的树脂糊、阻燃剂、导热填料和任选的脱模剂捏合20～25min后，加入任选的增稠剂，继续捏合8～12min，得到中间产物；
(3)在20～45℃下，将步骤(2)得到的中间产物与增强纤维捏合7～10min，得到所述热固性团状聚酯模塑料。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的热固性团状聚酯模塑料在制备电器塑料配件中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过阻燃剂与导热填料之间的协同增效作用以及导热填料和增强纤维的配合使用，并进一步通过控制阻燃剂和导热填料的质量比在(2.4～2.8):1特定的比例范围内以及增强纤维与导热填料的质量比在1:(1.7～2.2)特定的比例范围内，使热固性团状聚酯模塑料既具有较好的导热性，其导热系数为1.25～1.35W/(m·K)，又具有较好的阻燃性，其阻燃等级为V-0，同时具有较好的力学性能，其冲击其强度为29.6～35.3kJ/m2，且本发明提供的热固性团状聚酯模塑料具有优异的绝缘性，其绝缘电阻为2.3×1013～3.9×1013Ω，密度为1.80～1.86g/cm3。本发明提供的高导热、高阻燃的热固性团状聚酯模塑料符合电器塑料的使用要求，适用于制备电器塑料配件。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例和对比例中部分组分来源如下：
邻苯型不饱和聚酯树脂：金陵力联思树脂有限公司，P17-902；
二丙二醇型不饱和聚酯树脂：方鑫树脂集团，FX-3503；
间苯型不饱和聚酯树脂：金陵力联思树脂有限公司，P17-951；
聚苯乙烯型低收缩剂：镇江利德尔复合材料有限公司，EL-8114B；
聚醋酸乙烯型低收缩添加剂：镇江利德尔复合材料有限公司，EL-8117C；
单斜晶系氢氧化铝晶体：淄博易德业新材料科技有限公司，HJM-25；
高温氧化铝：淄博盈川铝业有限公司，LG-P；
无碱玻璃纤维：巨石集团有限公司，ECS13-6-552B；
丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物：毕克化学有限公司，BYK-996；
醋酸丁酯嵌段共聚物：毕克化学有限公司，BYK-972。
实施例1
本实施例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，包括如下重量份数的原料组分：邻苯型不饱和聚酯树脂60份、聚苯乙烯型低收缩剂40份、单斜晶系氢氧化铝晶体168份、高温氧化铝65份、无碱玻璃纤维35份、硬脂酸钙4份、过氧化苯甲酸叔丁酯1份、丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物2份和氢氧化钙0.5份。
上述热固性团状聚酯模塑料的制备方法如下：
(1)在800r/min的转速下，将邻苯型不饱和聚酯树脂、聚苯乙烯型低收缩剂、过氧化苯甲酸叔丁酯、丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物在25℃下混合7min后，在30℃下，捏合6min，得到树脂糊；
(2)在30℃下，将步骤(1)得到的树脂糊、单斜晶系氢氧化铝晶体、高温氧化铝和硬脂酸钙捏合25min后，加入氢氧化钙，继续捏合10min，得到中间产物；
(3)在30℃下，将步骤(2)得到的中间产物与无碱玻璃纤维捏合10min，得到所述热固性团状聚酯模塑料。
实施例2
本实施例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，包括如下重量份数的原料组分：二丙二醇型不饱和聚酯树脂65份、聚苯乙烯型低收缩剂35份、单斜晶系氢氧化铝晶体165份、高温氧化铝60份、无碱玻璃纤维35.3份、硬脂酸钙4.5份、过氧化苯甲酸叔丁酯1.1份、丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物1.5份和氢氧化钙0.6份。
上述热固性团状聚酯模塑料的制备方法如下：
(1)在770r/min的转速下，将二丙二醇型不饱和聚酯树脂、聚苯乙烯型低收缩剂、过氧化苯甲酸叔丁酯和丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物在28℃下混合8min后，在35℃下，捏合5min，得到树脂糊；
(2)在35℃下，将步骤(1)得到的树脂糊、单斜晶系氢氧化铝晶体、高温氧化铝和硬脂酸钙捏合20min后，向其中加入氢氧化钙，继续捏合8min，得到中间产物；
(3)在35℃下，将步骤(2)得到的中间产物与无碱玻璃纤维捏合7min，得到所述热固性团状聚酯模塑料。
实施例3
本实施例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，包括如下重量份数的原料组分：邻苯型不饱和聚酯树脂70份、聚醋酸乙烯型低收缩添加剂30份、单斜晶系氢氧化铝晶体175份、高温氧化铝70份、无碱玻璃纤维40份、硬脂酸锌5份、过氧化-2-乙基已酸叔丁酯1.2份、醋酸丁酯嵌段共聚物1份和氢氧化镁0.7份。
上述热固性团状聚酯模塑料的制备方法如下：
(1)在750r/min的转速下，将邻苯型不饱和聚酯树脂、聚醋酸乙烯型低收缩添加剂、过氧化-2-乙基已酸叔丁酯和醋酸丁酯嵌段共聚物在15℃下混合10min后，在20℃下，捏合8min，得到树脂糊；
(2)在20℃下，将步骤(1)得到的树脂糊、单斜晶系氢氧化铝晶体、高温氧化铝和硬脂酸锌捏合22min后，加入氢氧化镁，继续捏合12min，得到中间产物；
(3)在20℃下，将步骤(2)得到的中间产物与无碱玻璃纤维捏合8min，得到所述热固性团状聚酯模塑料。
实施例4
本实施例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，包括如下重量份数的原料组分：间苯型不饱和聚酯树脂62份、聚苯乙烯型低收缩添加剂36份、单斜晶系氢氧化铝晶体160份、高温氧化铝66份、无碱玻璃纤维30份、硬脂酸锌4.2份、过氧化-2-乙基已酸叔丁酯1.1份、醋酸丁酯嵌段共聚物1.2份和氢氧化镁0.5份。
上述热固性团状聚酯模塑料的制备方法如下：
(1)在850r/min的转速下，将间苯型不饱和聚酯树脂、聚苯乙烯型低收缩添加剂、过氧化-2-乙基已酸叔丁酯和醋酸丁酯嵌段共聚物在20℃下混合6min后，在45℃下，捏合5min，得到树脂糊；
(2)在45℃下，将步骤(1)得到的树脂糊、单斜晶系氢氧化铝晶体、高温氧化铝和硬脂酸锌捏合25min后，加入氢氧化镁，继续捏合11min，得到中间产物；
(3)在45℃下，将步骤(2)得到的中间产物与无碱玻璃纤维捏合9min，得到所述热固性团状聚酯模塑料。
实施例5
本实施例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，包括如下重量份数的原料组分：邻苯型不饱和聚酯树脂67份、聚苯乙烯型低收缩添加剂33份、单斜晶系氢氧化铝晶体180份、高温氧化铝64.3份、无碱玻璃纤维32份、硬脂酸钙4.7份、过氧化-2-乙基已酸叔丁酯1份。
上述热固性团状聚酯模塑料的制备方法如下：
(1)在830r/min的转速下，将邻苯型不饱和聚酯树脂、聚苯乙烯型低收缩添加剂和过氧化-2-乙基已酸叔丁酯在22℃混合5min后，在40℃下，捏合5min，得到树脂糊；
(2)在40℃下，将步骤(1)得到的树脂糊、单斜晶系氢氧化铝晶体、高温氧化铝和硬脂酸钙捏合24min，得到中间产物；
(3)在40℃下，将步骤(2)得到的中间产物与无碱玻璃纤维捏合10min，得到所述热固性团状聚酯模塑料。
实施例6
本实施例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，与实施例1的区别在于，所述热固性团状聚酯模塑料中，单斜晶系氢氧化铝晶体的重量份数为164.5份，高温氧化铝的重量份数为68.5份；其他条件与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，与实施例1的区别在于，所述热固性团状聚酯模塑料中，单斜晶系氢氧化铝晶体的重量份数为171.7份，高温氧化铝的重量份数为61.3份；其他条件与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，与实施例1的区别在于，所述热固性团状聚酯模塑料中，单斜晶系氢氧化铝晶体的重量份数为163份，高温氧化铝的重量份数为70份；其他条件与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，与实施例1的区别在于，所述热固性团状聚酯模塑料中，单斜晶系氢氧化铝晶体的重量份数为173份，高温氧化铝的重量份数为60份；其他条件与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，与实施例1的区别在于，所述热固性团状聚酯模塑料中，高温氧化铝的重量份数为63份，无碱玻璃纤维的重量份数为37份；其他条件与实施例1相同。
实施例11
本实施例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，与实施例1的区别在于，所述热固性团状聚酯模塑料中，高温氧化铝的重量份数为68.75份，无碱玻璃纤维的重量份数为31.25份；其他条件与实施例1相同。
实施例12
本实施例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，与实施例1的区别在于，所述热固性团状聚酯模塑料中，高温氧化铝的重量份数为60份，无碱玻璃纤维的重量份数为40份；其他条件与实施例1相同。
实施例13
本实施例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，与实施例1的区别在于，所述热固性团状聚酯模塑料中，高温氧化铝的重量份数为70份，无碱玻璃纤维的重量份数为30份；其他条件与实施例1相同。
实施例14
本实施例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，与实施例1的区别在于，将单斜晶系氢氧化铝晶体替换为氢氧化铝粉末，其他条件与实施例1相同。
实施例15
本实施例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，与实施例1的区别在于，将高温氧化铝替换为氧化铝，其他条件与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，与实施例1的区别在于，所述热固性团状聚酯模塑料中不含单斜晶系氢氧化铝晶体，高温氧化铝的重量份数为233份；其他条件与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，与实施例1的区别在于，所述热固性团状聚酯模塑料中不含单斜晶系氢氧化铝晶体，高温氧化铝的重量份数为110份；其他条件与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，与实施例1的区别在于，所述热固性团状聚酯模塑料中不含高温氧化铝，单斜晶系氢氧化铝晶体的重量份数为233份；其他条件与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供一种热固性团状聚酯模塑料及其制备方法，与实施例1的区别在于，所述热固性团状聚酯模塑料中不含无碱玻璃纤维，其他条件与实施例1相同。
对上述实施例和对比例提供的热固性团状聚酯模塑料的性能进行测试，测试标准如下：
密度：GB/T 1033.1-2008，《塑料非泡沫塑料密度的测定》，第1部分：浸渍法、液体比重瓶法和滴定法；
导热系数：GB/T10297-2.15-2015，《非金属固体材料导热系数的测定热线法》；
阻燃性：GB/T 5169.16-2017，《电工电子产品着火危险试验第16部分试验火焰50W水平与垂直火焰试验方法》，其中，进行阻燃性测试的样品的厚度为2.0mm；
绝缘电阻：GB/T 10064-2006，《测定固体绝缘材料绝缘电阻的试验方法》；
冲击强度：GB/T 1043.1-2008，《塑料简支梁冲击性能的测定》，第1部分：非仪器化冲击试验；
上述实施例和对比例提供的热固性团状聚酯模塑料的性能，经测试后结果如下表1所示：
表1
| 密度(g/cm<sup>3</sup>) | 导热系数(W/(m·K)) | 阻燃性 | 绝缘电阻(Ω) | 冲击强度(kJ/m<sup>2</sup>) | |
| 实施例1 | 1.82 | 1.32 | V-0 | 3.9×10<sup>13</sup> | 32.2 |
| 实施例2 | 1.80 | 1.25 | V-0 | 3.6×10<sup>13</sup> | 34.5 |
| 实施例3 | 1.86 | 1.35 | V-0 | 2.3×10<sup>13</sup> | 35.3 |
| 实施例4 | 1.81 | 1.28 | V-0 | 3.1×10<sup>13</sup> | 30.5 |
| 实施例5 | 1.84 | 1.26 | V-0 | 3.7×10<sup>13</sup> | 30.9 |
| 实施例6 | 1.84 | 1.33 | V-0 | 3.5×10<sup>13</sup> | 30.2 |
| 实施例7 | 1.83 | 1.28 | V-0 | 2.9×10<sup>13</sup> | 30.9 |
| 实施例8 | 1.88 | 1.10 | V-1 | 2.2×10<sup>13</sup> | 26.3 |
| 实施例9 | 1.84 | 1.02 | V-0 | 2.4×10<sup>13</sup> | 31.2 |
| 实施例10 | 1.83 | 1.30 | V-0 | 3.1×10<sup>13</sup> | 33.9 |
| 实施例11 | 1.85 | 1.32 | V-0 | 3.3×10<sup>13</sup> | 29.6 |
| 实施例12 | 1.83 | 1.09 | V-0 | 2.6×10<sup>13</sup> | 38.9 |
| 实施例13 | 1.86 | 1.35 | V-0 | 3.6×10<sup>13</sup> | 28.4 |
| 实施例14 | 1.82 | 1.05 | V-0 | 2.1×10<sup>13</sup> | 32.5 |
| 实施例15 | 1.82 | 1.30 | V-0 | 3.4×10<sup>13</sup> | 28.6 |
| 对比例1 | / | / | / | / | / |
| 对比例2 | 1.87 | 1.36 | HB | 2.1×10<sup>13</sup> | 30.2 |
| 对比例3 | 1.79 | 0.85 | V-0 | 2.9×10<sup>13</sup> | 34.6 |
| 对比例4 | 1.80 | 1.33 | V-0 | 2.4×10<sup>13</sup> | 8.6 |
本发明通过阻燃剂与导热填料之间的协同增效作用以及导热填料和增强纤维的配合使用，并进一步通过控制阻燃剂和导热填料的质量比在(2.4～2.8):1特定的比例范围内以及增强纤维与导热填料的质量比在1:(1.7～2.2)特定的比例范围内，使热固性团状聚酯模塑料既具有较好的导热性，其导热系数为1.25～1.35W/(m·K)，又具有较好的阻燃性，其阻燃等级为V-0，同时具有较好的力学性能，其冲击其强度为29.6～35.3kJ/m2，且本发明提供的热固性团状聚酯模塑料具有优异的绝缘性，其绝缘电阻为2.3×1013～3.9×1013Ω，密度为1.80～1.86g/cm3。本发明提供的热固性团状聚酯模塑料符合电器塑料的使用要求，适用于制备电器塑料配件。
与实施例1相比，若阻燃剂和导热填料的质量比较小(实施例8)，则制备得到的热固性团状聚酯模塑料阻燃性较差，阻燃等级为V-1，且导热性较差，其导热系数为1.10W/(m·K)；若阻燃剂和导热填料的质量比较大(实施例9)，则制备得到的热固性团状聚酯模塑料导热性较差，其导热系数为1.02W/(m·K)。由此可见，当阻燃剂和导热填料的质量比不在特定的比例范围内时，制备得到的热固性团状聚酯模塑料无法同时具备较好的阻燃性和较好的导热性，不符合电器塑料配件的使用要求。
与实施例1相比，若增强纤维和导热填料的质量比较大(实施例12)，则制备得到的热固性团状聚酯模塑料虽然具有较好的力学性能，其冲击强度为38.9kJ/m2，但是其导热性较差，导热系数为1.09W/(m·K)；若增强纤维和导热填料的质量比较小(实施例13)，则制备得到的热固性团状聚酯模塑料虽然具有较好的导热性，其导热系数为1.35W/(m·K)，但是其力学性能较差，冲击强度为28.4kJ/m2。由此可见，当增强纤维和导热填料的质量比不在特定的比例范围内时，制备得到的热固性团状聚酯模塑料无法同时具备较好的力学性能和较好的导热性，不符合电器塑料配件的使用要求。
与实施例1相比，若阻燃剂为氢氧化铝粉末(实施例14)，则制备得到的热固性团状聚酯模塑料的导热性较差，为1.05W/(m·K)；若导热填料为氧化铝(实施例15)，则制备得到的热固性团状聚酯模塑料的力学性能较差，其冲击强度为28.6kJ/m2。由此可见，采用单斜晶系氢氧化铝晶体为阻燃剂并采用高温氧化铝为导热填料有利于提高热固性团状聚酯模塑料的冲击强度和导热性。
与实施例1相比，若热固性团状聚酯模塑料中不含单斜晶系氢氧化铝晶体替换为高温氧化铝(对比例1)，由于高温氧化铝的重量份数过大，热固性团状聚酯模塑料无法成型；若热固性团状聚酯模塑料中不含单斜晶系氢氧化铝晶体，同时高温氧化铝的重量份数为110份(对比例2)，则制备得到的热固性团状聚酯模塑料的导热性较差，导热系数为0.85W/(m·K)；若热固性团状聚酯模塑料中不含高温氧化铝(对比例3)，则制备得到的热固性团状聚酯模塑料的导热性较差，导热系数为0.85W/(m·K)。由此可见，若热固性团状聚酯模塑料中不含单斜晶系氢氧化铝晶体或高温氧化铝，则制备得到的热固性团状聚酯模塑料的导热性较差，说明单斜晶系氢氧化铝晶体和高温氧化铝之间存在协同增效作用。
与实施例1相比，若热固性团状聚酯模塑料中不含增强纤维(对比例4)，则制备得到的热固性团状聚酯模塑料的力学性能较差，其冲击强度为8.6kJ/m2。由此可见，增强纤维对热固性团状聚酯模塑料的冲击强度的影响至关重要。
综上所述，本发明通过阻燃剂与导热填料之间的协同增效作用以及导热填料和增强纤维的配合使用，并进一步通过控制阻燃剂和导热填料的质量比以及增强纤维与导热填料的质量比在特定的比例范围内，使热固性团状聚酯模塑料既具有较好的导热性和较好的阻燃性，又具有较好的力学性能，同时具有优异的绝缘性，适用于制备电器塑料配件。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (39)
1.一种高导热、高阻燃的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述热固性团状聚酯模塑料包括如下重量份数的原料组分：不饱和聚酯树脂60～70份、低收缩添加剂30～40份、阻燃剂160～180份、导热填料60～70份和增强纤维30～40份；
所述阻燃剂为单斜晶系氢氧化铝晶体；
所述导热填料为高温氧化铝；
所述阻燃剂与导热填料的质量比为(2.4～2.8):1；
所述增强纤维为无碱玻璃纤维；
所述无碱玻璃纤维的直径为12～15μm。
2.根据权利要求1所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述不饱和聚酯树脂选自邻苯型不饱和聚酯树脂、二丙二醇型不饱和聚酯树脂或间苯型不饱和聚酯树脂中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述不饱和聚酯树脂的固含量为60～65％。
4.根据权利要求1所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述不饱和聚酯树脂的羟值为15～20mgKOH/g。
5.根据权利要求1所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述低收缩添加剂选自聚苯乙烯型低收缩剂和/或聚醋酸乙烯型低收缩添加剂。
6.根据权利要求5所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述聚苯乙烯型低收缩剂中聚苯乙烯的质量百分含量为35～45％。
7.根据权利要求1所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述单斜晶系氢氧化铝晶体的粒度为18～22μm。
8.根据权利要求1所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述单斜晶系氢氧化铝晶体的吸油率20～25％。
9.根据权利要求1所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述高温氧化铝的粒度为2.5～3.5μm。
10.根据权利要求1所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述增强纤维与导热填料的质量比为1:(1.7～2.2)。
11.根据权利要求1所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述热固性团状聚酯模塑料中还包括4～5份脱模剂。
12.根据权利要求11所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述脱模剂选自硬脂酸钙和/或硬脂酸锌。
13.根据权利要求11所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述脱模剂的粒径为190～210目。
14.根据权利要求1所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述热固性团状聚酯模塑料中还包括1～1.2份引发剂。
15.根据权利要求14所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述引发剂选自过氧化苯甲酸叔丁酯和/或过氧化-2-乙基已酸叔丁酯。
16.根据权利要求1所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述热固性团状聚酯模塑料中还包括1～2份浸润剂。
17.根据权利要求16所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述浸润剂选自丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物和/或醋酸丁酯嵌段共聚物。
18.根据权利要求1所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述热固性团状聚酯模塑料中还包括0.5～0.7份增稠剂。
19.根据权利要求18所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述增稠剂选自氢氧化钙和/或氢氧化镁。
20.根据权利要求18所述的热固性团状聚酯模塑料，其特征在于，所述增稠剂的粒径为310～340目。
21.一种如权利要求1-20任一项所述的热固性团状聚酯模塑料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂以及任选的引发剂、浸润剂捏合，得到树脂糊；
(2)将步骤(1)得到的树脂糊、阻燃剂、导热填料、任选的脱模剂和任选的增稠剂捏合，得到中间产物；
(3)将步骤(2)得到的中间产物与增强纤维捏合，得到所述热固性团状聚酯模塑料。
22.根据权利要求21所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述捏合的温度为20～45℃。
23.根据权利要求21所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述捏合的时间为5～8min。
24.根据权利要求21所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述捏合前还包括预处理的步骤。
25.根据权利要求24所述的制备方法，其特征在于，所述预处理的方法为混合。
26.根据权利要求25所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方法为搅拌。
27.根据权利要求26所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的转速为750～850r/min。
28.根据权利要求25所述的制备方法，其特征在于，所述混合的温度为15～28℃。
29.根据权利要求25所述的制备方法，其特征在于，所述混合的时间为5～10min。
30.根据权利要求21所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述捏合的温度为20～45℃。
31.根据权利要求21所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述捏合的时间为8～12min。
32.根据权利要求21所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述捏合前还包括预处理的步骤。
33.根据权利要求32所述的制备方法，其特征在于，所述预处理的方法为：将步骤(1)得到的树脂糊、阻燃剂、导热填料和任选的脱模剂进行捏合。
34.根据权利要求33所述的制备方法，其特征在于，预处理所述捏合的温度为20～45℃。
35.根据权利要求33所述的制备方法，其特征在于，预处理所述捏合的时间为20～25min。
36.根据权利要求21所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述捏合的温度为20～45℃。
37.根据权利要求21所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述捏合的时间为7～10min。
38.根据权利要求21所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
(1)在750～850r/min的转速下，将不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂以及任选的引发剂、浸润剂在15～28℃下混合5～10min后，在20～45℃下，捏合5～8min，得到树脂糊；
(2)在20～45℃下，将步骤(1)得到的树脂糊、阻燃剂、导热填料和任选的脱模剂捏合20～25min后，加入任选的增稠剂，继续捏合8～12min，得到中间产物；
(3)在20～45℃下，将步骤(2)得到的中间产物与增强纤维捏合7～10min，得到所述热固性团状聚酯模塑料。
39.一种如权利要求1-20任一项所述的热固性团状聚酯模塑料在制备电器塑料配件中的应用。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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