CN114381114B - 绝缘导热复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

绝缘导热复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114381114B
CN114381114B CN202011116451.3A CN202011116451A CN114381114B CN 114381114 B CN114381114 B CN 114381114B CN 202011116451 A CN202011116451 A CN 202011116451A CN 114381114 B CN114381114 B CN 114381114B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat
composite material
filler
carbon
conducting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011116451.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114381114A (zh
Inventor
张敏
王浩然
赵露华
易伟
刘婷婷
李秀莉
李金来
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xinao Group Co ltd
Original Assignee
Xinao Group Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xinao Group Co ltd filed Critical Xinao Group Co ltd
Priority to CN202011116451.3A priority Critical patent/CN114381114B/zh
Publication of CN114381114A publication Critical patent/CN114381114A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114381114B publication Critical patent/CN114381114B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • C08J3/226—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques using a polymer as a carrier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2377/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2377/06—Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2423/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2423/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2423/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2423/08—Copolymers of ethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2451/00—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers
    • C08J2451/06—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers grafted on to homopolymers or copolymers of aliphatic hydrocarbons containing only one carbon-to-carbon double bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2453/00—Characterised by the use of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers
    • C08J2453/02—Characterised by the use of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers of vinyl aromatic monomers and conjugated dienes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K13/00—Use of mixtures of ingredients not covered by one single of the preceding main groups, each of these compounds being essential
    • C08K13/06—Pretreated ingredients and ingredients covered by the main groups C08K3/00 - C08K7/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2217—Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
    • C08K2003/222—Magnesia, i.e. magnesium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2296—Oxides; Hydroxides of metals of zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24—Acids; Salts thereof
    • C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
    • C08K2003/267—Magnesium carbonate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/28—Nitrogen-containing compounds
    • C08K2003/282—Binary compounds of nitrogen with aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C08K2003/382—Boron-containing compounds and nitrogen
    • C08K2003/385—Binary compounds of nitrogen with boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/004—Additives being defined by their length
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/005—Additives being defined by their particle size in general
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/014—Additives containing two or more different additives of the same subgroup in C08K
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/041—Carbon nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/06—Elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/10—Encapsulated ingredients

Abstract

本发明公开了绝缘导热复合材料及其制备方法和应用。其中，绝缘导热复合材料包括：导热浓缩母粒、PA66树脂和助剂，其中，所述导热浓缩母粒包括热塑性弹性体、无机导热填料和碳系导热填料，所述无机导热填料和所述碳系导热填料为经偶联剂表面改性得到的，所述助剂包括分散剂和/或抗氧剂，所述导热浓缩母粒和所述PA66树脂的质量比为1：9～5：1。该绝缘导热复合材料不仅力学强度和导热系数更高，同时加工性能也更好，能够更好的满足下游的各项应用要求。

Description

绝缘导热复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于复合材料领域，具体而言，涉及绝缘导热复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
在电子技术领域，由于电子线路的集成度越来越高，热量的聚积越来越多，热量的集聚导致器件温度升高，工作稳定性降低。根据Arhennius公式，温度每升高10度，电子器件的寿命降低1/2。因此，要求用于电子器件的封装材料具有高导热性能，以便热量迅速传导出来，达到降温的目的。其中用于电子器件的封装材料包括电路板绝缘材料、散热器件(如CPU散热器)、CPU风扇、电子隔离板、移动通信设备的外壳等，这些产品都要求材料既兼具绝缘和导热性能，又具有加工容易且成本低的优点。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出绝缘导热复合材料及其制备方法和应用。该绝缘导热复合材料不仅力学强度和导热系数更高，同时加工性能也更好，能够更好的满足下游的各项应用要求。
本申请主要是基于以下问题提出的：
金属材料虽然导热性较好，可用于散热器、热交换材料、余热回收、刹车片及印刷电路板等场合。但金属材料的耐腐蚀性不好，限制了其在化工生产、废水处理及冷却等领域的应用，包括热交换器、导热管、太阳能热水器及蓄水池冷却器等。而同金属材料相比，塑料的绝缘、耐腐蚀及耐化学药品性能好，且具有质轻、价廉、易加工、成型能耗低等优点。例如，聚己二酰己二胺(PA66)具有电绝缘性好、耐磨、机械性能好、耐热、耐碱、耐油、耐弱酸、耐候性好、熔融态树脂的流动性高等优点，相对密度1.05～1.15，大都无毒，PA66树脂在电子电器制品的设计和生产中具有广阔应用前景。近些年针对PA66基导热材料有大量的报道，但是这些导热材料导热系数不高，加工性能不好，而且成本较高，难以满足实际需要。
为此，根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种绝缘导热复合材料。根据本发明的实施例，该复合材料包括：导热浓缩母粒、PA66树脂和助剂，其中，所述导热浓缩母粒包括热塑性弹性体、无机导热填料和碳系导热填料，所述无机导热填料和所述碳系导热填料为经偶联剂表面改性得到的，所述助剂包括分散剂和/或抗氧剂，所述导热浓缩母粒和所述PA66树脂的质量比为1：9～5：1。
根据本发明上述实施例的绝缘导热复合材料，一方面，经偶联剂表面改性后的无机导热填料和碳系导热填料与高分子基体亲和性更强，克服了传统填料的表面无官能团难以与高分子链键合的缺点。具有活性的填料经过混炼后，可以很好的分散在热塑性弹性体及PA66树脂中，解决了填料添加量较高时在高分子基体中分散性较差的问题，确保了复合材料的各项性能；另一方面，该复合材料实际上是预先将热塑性弹性体、无机导热填料和碳系导热填料制备为导热浓缩母粒后再与PA66树脂造粒，可以使得后续加工性能更为简单，更有利于避免填料添加量较高时导致的下料不匀、架桥、填料飘飞等加工问题，能够更好地进行大规模生产，并有利于其在其他改性行业推广；此外，发明人还发现，若PA66树脂与导热浓缩母粒的质量比过大，则复合材料的导热性很难满足散热要求，而若PA66树脂与导热浓缩母粒的质量比过小，又会导致复合材料的机械性能差，尤其是抗冲击性能较差，而控制导热浓缩母粒和所述PA66树脂的质量比为1：9～5：1，可以使复合材料兼具较好的导热性能和机械性能。综上，该绝缘导热复合材料不仅力学强度和导热系数更高，同时加工性能也更好，能够更好的满足下游的各项应用要求。
另外，根据本发明上述实施例的绝缘导热复合材料还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，绝缘导热复合材料至少满足以下条件之一：所述无机导热填料与碳系导热填料的质量比为(1～20)：1；以所述无机导热填料和所述碳系导热填料的总质量为基准，所述偶联剂的用量为0.01～0.5wt％；所述偶联剂为选自二甲基硅油、聚甲基丙烯酸乙酯、钛酸酯和铝酸酯中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，所述导热浓缩母粒包括：20～80wt％的所述热塑性弹性体、10～35wt％的所述碳系导热填料、10～40wt％的所述无机导热填料和0.1～1wt％的抗氧剂。
在本发明的一些实施例中，绝缘导热复合材料至少满足以下条件之一：所述热塑性弹性体为选自POE、SEBS、MAH-POE和MAH-SEBS中的至少一种；所述无机导热填料为选自α-氧化铝、氮化铝、氮化硼、氧化锌、氧化镁和碳酸镁中的至少一种；所述碳系导热填料为选自石墨烯、石墨烯微片、超细石墨、碳纳米管、碳纤维和碳化硅中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，绝缘导热复合材料至少满足以下条件之一：所述无机导热填料的粒径为1～10μm，优选5～8μm；所述石墨烯、所述石墨烯微片和所述超细石墨的片径分别独立地为4～15μm，优选6～10μm；所述碳纳米管的长径比为300～1000，优选500～800；所述碳纤维的直径为0.5～2μm，长度为1～5μm；所述碳化硅尺寸为8～15μm。
在本发明的一些实施例中，绝缘导热复合材料至少满足以下条件之一：所述复合材料的表面电阻≥1013Ω、体积电阻≥1014Ω；所述复合材料的悬臂梁冲击强度≥3KJ/m2；所述复合材料的熔融指数≥10g/10min；所述复合材料的拉伸强度≥55MPa、断裂伸长率≥10％；所述复合材料的弯曲强度≥70MPa，弯曲模量≥4000MPa；所述复合材料的导热系数≥0.90W/m·K，热变形温度≥235℃。
根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种制备上述绝缘导热复合材料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)采用所述偶联剂对所述无机导热填料和所述碳系导热填料进行包覆改性；
(2)将所述热塑性弹性体与改性后的无机导热填料和碳系导热填料混合进行混炼、造粒，以便得到导热浓缩母粒；
(3)将所述导热浓缩母粒与所述PA66树脂进行造粒，以便得到绝缘导热复合材料。
根据本发明上述实施例的制备绝缘导热复合材料的方法，一方面，可以预先采用偶联剂对无机导热填料填料、碳系导热填料进行接枝改性，再用热塑性弹性体与改性后的填料进行混炼制备高浓缩的母粒，偶联剂的包覆使得填料的表面与高分子基体亲和性更强，克服了传统填料的表面无官能团难以与高分子链键合的缺点。具有活性的填料经过混炼后，可以很好的分散在热塑性弹性体中，解决了填料添加量较高时在高分子基体中分散性较差的问题，确保了复合材料的各项性能。另一方面，高导热浓缩母粒使得后续加工性能更为简单，更有利于避免填料添加量较高时导致的下料不匀、架桥、填料飘飞等加工问题，能够更好地进行大规模生产，并有利于其在其他改性行业推广。综上所述，相较于传统的双螺杆一步法制备工艺，采用该方法制得的材料力学强度更高、导热系数更好，同时加工性能更好，具体地，相对于双螺杆一步法制备的绝缘导热复合材料，在相同的配方下，采用本发明的制备方法得到的绝缘导热复合材料的拉伸强度可提高20～35％，导热系数可提高15～50％左右。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)和/或步骤(3)中加入所述助剂。
在本发明的一些实施例中，所述混炼的温度为120～250℃、时间为12～20min。
在本发明的一些实施例中，步骤(2)和步骤(3)中所述的造粒分别独立地采用双螺杆、单螺杆、锥双、往复式双螺杆或者双螺杆-单螺杆组合进行。
根据本发明的第三个方面，本发明提出了上述复合材料或采用上述制备方法制备得到的复合材料在汽车、机械和电子电器领域中的用途。由此不仅有利于降低材料成本，还能延长汽车部件、机械产品和电子电器等产品的使用寿命。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的制备绝缘导热复合材料的方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种绝缘导热复合材料。根据本发明的实施例，该复合材料包括：导热浓缩母粒、PA66树脂和助剂，其中，导热浓缩母粒包括热塑性弹性体、无机导热填料和碳系导热填料，无机导热填料和碳系导热填料为经偶联剂表面改性得到的，助剂包括分散剂和/或抗氧剂，导热浓缩母粒和PA66树脂的质量比为1：9～5：1。若PA66树脂与导热浓缩母粒的质量比过大，则复合材料的导热性很难满足散热要求，而若PA66树脂与导热浓缩母粒的质量比过小，又会导致复合材料的机械性能差，尤其是抗冲击性能较差，而控制导热浓缩母粒和所述PA66树脂的质量比为1：9～5：1，可以使复合材料兼具较好的导热性能和机械性能。该绝缘导热复合材料不仅力学强度和导热系数更高，同时加工性能也更好，能够更好的满足下游的各项应用要求，具体地，绝缘导热复合材料可以达到以下指标：复合材料的表面电阻≥1013Ω、体积电阻≥1014Ω；复合材料的悬臂梁冲击强度≥3KJ/m2；复合材料的熔融指数≥10g/10min；复合材料的拉伸强度≥55MPa、断裂伸长率≥10％；复合材料的弯曲强度≥70MPa，弯曲模量≥4000MPa；复合材料的导热系数≥0.90W/m·K，热变形温度≥235℃。
下面对本发明上述实施例的绝缘导热复合材料进行详细描述。
根据本发明的实施例，绝缘导热复合材料的制备方法实际上包括两部分，一部分是采用偶联剂对无机导热填料和碳系导热填料进行包覆改性，然后将热塑性弹性体与改性后的无机导热填料和碳系导热填料混合进行混炼、造粒，以便得到导热浓缩母粒；另一部分是将导热浓缩母粒与PA66树脂进行造粒，以便得到绝缘导热复合材料，其中，制备导热浓缩母粒或将导热浓缩母粒与PA66树脂混炼时均可以选择性的加入助剂。由此，一方面，经偶联剂表面改性后的无机导热填料和碳系导热填料与高分子基体亲和性更强，克服了传统填料的表面无官能团难以与高分子链键合的缺点。具有活性的填料经过混炼后，可以很好的分散在热塑性弹性体及PA66树脂中，解决了填料添加量较高时在高分子基体中分散性较差的问题，确保了复合材料的各项性能；另一方面，预先将热塑性弹性体、无机导热填料和碳系导热填料制备为导热浓缩母粒后再与PA66树脂混炼造粒，可以使得后续加工性能更为简单，更有利于避免填料添加量较高时导致的下料不匀、架桥、填料飘飞等加工问题，能够更好地进行大规模生产，并有利于其在其他改性行业推广。
根据本发明的一个具体实施例，无机导热填料与碳系导热填料的质量比可以为(1～20)：1，例如可以为1/1、2/1、5/1、10/1、12/1、15/1、18/1或20/1等。发明人发现，若无机导热填料与碳系导热填料的质量比过小，则会造成复合材料电阻值降低而不能满足绝缘性要求，而若无机填料和碳系导热填料的质量比过大，则会造成复合材料的导热系数偏低而无法满足导热性要求，由此，本发明中通过控制无机导热填料与碳系导热填料为上述质量比范围，可以使最终制备得到的复合材料兼具较好的导热性和绝缘性。
根据本发明的再一个具体实施例，导热浓缩母粒中可以包括一定量的助剂，例如分散剂和/或抗氧剂，由此可以进一步提高导热浓缩母粒的均一性和抗氧化性能。
根据本发明的又一个具体实施例，以无机导热填料和碳系导热填料的总质量为基准，偶联剂的用量可以为0.01～0.5wt％，例如可以为0.05wt％、0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％、0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％或0.5wt％等，发明人发现，若偶联剂的用量过少，难以发挥较好的接枝改性效果，无机导热填料和碳系导热填料在热塑性弹性体和绝缘导热复合材料中的分散性较差，严重影响复合材料的力学强度和加工性能；而若偶联剂的用量过多，则会在与PA66复合造粒过程中出现析出现象，影响复合材料的力学性能和表面光洁度；本发明中通过控制偶联剂为上述用量，不仅可以显著提高无机导热填料和碳系导热填料在复合材料中的分散性和与高分子材料的相容性，还能进一步提高复合材料的导热系数和力学强度。
根据本发明的又一个具体实施例，本发明中偶联剂的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。例如，偶联剂可以为选自二甲基硅油、聚甲基丙烯酸乙酯、钛酸酯和铝酸酯中的至少一种，由此可以进一步提高无机导热填料和碳系导热填料的表面活性，从而显著改善二者在导热浓缩母粒和绝缘导热复合材料中的分散性和与高分子材料的相容性，进而进一步提高复合材料的导热系数和力学强度。
根据本发明的又一个具体实施例，可以将偶联剂按照一定的配比配成溶液，将偶联剂溶液喷向无机导热填料和碳系导热填料，此过程可以伴随搅拌，由此可以使偶联剂均匀的包覆在无机导热填料和碳系导热填料表面，从而能够进一步提高偶联剂对无机导热填料和碳系导热填料的包覆改性效果。
根据本发明的又一个具体实施例，导热浓缩母粒可以包括：20～80wt％的热塑性弹性体、10～35wt％的碳系导热填料、10～40wt％的无机导热填料和0.1～1wt％的抗氧剂，例如，导热浓缩母粒可以包括24～70wt％的热塑性弹性体、10～35wt％的碳系导热填料、10～35wt％的无机导热填料和0.1～1wt％的抗氧剂，或可以包括30～60wt％的热塑性弹性体、10～25wt％的碳系导热填料、20～35wt％的无机导热填料和0.1～1wt％的抗氧剂等。由此可以进一步提高导热浓缩母粒的导热系数和加工性能。
根据本发明的又一个具体实施例，本发明中热塑性弹性体、无机导热填料和碳系导热填料的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。例如，热塑性弹性体可以为选自POE、SEBS、MAH-POE和MAH-SEBS中的至少一种；无机导热填料可以为选自α-氧化铝、氮化铝、氮化硼、氧化锌、氧化镁和碳酸镁中的至少一种；碳系导热填料可以为选自石墨烯、石墨烯微片、超细石墨、碳纳米管、碳纤维和碳化硅中的至少一种。由此可以使导热浓缩母粒兼具较好的导热性能和加工性能，从而更有利于制备绝缘导热复合材料，并使绝缘导热复合材料兼具较好的导热性能、机械性能和加工性能。
根据本发明的又一个具体实施例，无机导热填料的粒径可以为1～10μm；石墨烯、石墨烯微片和超细石墨的片径可以分别独立地为4～15μm；碳纳米管的长径比可以为300～1000；碳纤维的直径可以为0.5～2μm，长度可以为1～5μm；碳化硅尺寸可以为8～15μm。发明人发现，若无机导热填料和碳系导热填料的尺寸过小，会造成加料困难以及难分散的缺点；而若无机导热填料和碳系导热填料的尺寸过大，不仅存在分散困难的问题，还会影响材料的表面光洁度和力学性能；本发明中通过控制无机导热填料和碳系导热填料为上述尺寸，可以进一步提高在热塑性弹性体和复合材料中的分散性，使复合材料兼具较好的导热性能和机械性能。优选地，无机导热填料的粒径可以为5～8μm；石墨烯、石墨烯微片和超细石墨的片径可以分别独立地为6～10μm；碳纳米管的长径比可以为500～800；碳纤维的直径为0.5～2μm，长度为1～5μm；碳化硅尺寸为8～15μm。由此可以进一步提高无机导热填料和碳系导热填料的分散性，使复合材料的导热系数更高、力学强度更好。
根据本发明的又一个具体实施例，本发明中分散剂和抗氧剂的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，分散剂可以为选自EBS、AC6A、AC400A、PETS、EVA中的至少一种；抗氧剂可以为选自IRGANOX 1035、IRGANOX 245、IRGANOX1908、IRGANOX 1330、IRGANOX 1550、IRGANOX 3441中的至少一种。
根据本发明的又一个具体实施例，采用传统双螺杆方法制备复合材料时，高添加量的填料会造成下料不匀、架桥、填料飘飞等加工问题，难以进行大规模生产，而本发明中通过预先将热塑性弹性体、无机导热填料和碳系导热填料制成导热浓缩母粒再与PA66树脂混炼，可以有效解决该技术问题，使在采用双螺杆、单螺杆、锥双、往复式双螺杆或者双螺杆-单螺杆组合的方法下均可实现复合材料的制备。
综上所述，根据本发明上述实施例的绝缘导热复合材料，一方面，经偶联剂表面改性后的无机导热填料和碳系导热填料与高分子基体亲和性更强，克服了传统填料的表面无官能团难以与高分子链键合的缺点。具有活性的填料经过混炼后，可以很好的分散在热塑性弹性体中，解决了填料添加量较高时在高分子基体中分散性较差的问题，确保了复合材料的各项性能；另一方面，预先将热塑性弹性体、无机导热填料和碳系导热填料制备为导热浓缩母粒后再与PA66树脂混炼造粒，可以使得后续加工性能更为简单，更有利于避免填料添加量较高时导致的下料不匀、架桥、填料飘飞等加工问题，能够更好地进行大规模生产，并有利于其在其他改性行业推广；此外，发明人还发现，若PA66树脂的添加量过多，则复合材料中导热浓缩母粒的用量相对较少，复合材料的导热性很难满足散热要求，而若PA66树脂的添加量过少时，又会导致复合材料的机械性能差，尤其是抗冲击性能较差，而控制导热浓缩母粒和PA66树脂的质量比为1：9～5：1，可以使复合材料兼具较好的导热性能和机械性能。综上，该绝缘导热复合材料不仅力学强度和导热系数更高，同时加工性能也更好，能够更好的满足下游的各项应用要求。
根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种制备上述绝缘导热复合材料的方法。根据本发明的实施例，如图1所示，该方法包括：(1)采用偶联剂对无机导热填料和碳系导热填料进行包覆改性；(2)将热塑性弹性体与改性后的无机导热填料和碳系导热填料混合进行混炼、造粒，以便得到导热浓缩母粒；(3)将导热浓缩母粒与PA66树脂按照预定比例进行混合造粒混炼造粒，以便得到绝缘导热复合材料。综上，相较于传统的双螺杆一步法制备工艺，采用该方法制得的材料力学强度更高、导热系数更好，同时加工性能更好，具体地，相对于双螺杆一步法制备的绝缘导热复合材料，在相同的配方下，采用本发明的制备方法得到的绝缘导热复合材料的拉伸强度可提高20～35％左右，导热系数可提高15～50％左右。需要说明的是，针对上述绝缘导热复合材料所描述的特征及方法同样适用于该制备绝缘导热复合材料的方法，此处不再一一赘述。
根据本发明的一个具体实施例，可以在步骤(2)和/或步骤(3)中加入助剂，助剂可以包括分散剂和/或抗氧剂，由此可以进一步提高最终制备得到的绝缘导热复合材料的均一性、导热性和加工性能。
根据本发明的再一个具体实施例，混炼的温度为120～250℃、时间为12～20min。发明人人发现，若混炼温度过低或混炼时间过短，不利于各物料的均匀混合以及无机导热填料、碳系导热填料和助剂的均匀分散，影响复合材料的稳定性及力学强度，而若混炼温度过高或混炼时间过长，则会造成弹性体热分解，当含有热分解弹性体的浓缩母粒与PA66造粒后，会严重影响材料的力学性能。本发明中通过控制上述混炼条件，可以进一步提高最终制备得到的复合材料的均一性、导热性和加工性能。
根据本发明的又一个具体实施例，步骤(2)和步骤(3)中的造粒可以分别独立地采用双螺杆、单螺杆、锥双、往复式双螺杆或者双螺杆-单螺杆组合进行。
根据本发明上述实施例的制备绝缘导热复合材料的方法，一方面，可以预先采用偶联剂对无机导热填料填料、碳系导热填料进行接枝改性，再用热塑性弹性体与改性后的填料进行混炼制备高浓缩的母粒，偶联剂的包覆使得填料的表面与高分子基体亲和性更强，克服了传统填料的表面无官能团难以与高分子链键合的缺点。具有活性的填料经过混炼后，可以很好的分散在热塑性弹性体中，解决了填料添加量较高时在高分子基体中分散性较差的问题，确保了复合材料的各项性能。另一方面，高导热浓缩母粒使得后续加工性能更为简单，更有利于避免填料添加量较高时导致的下料不匀、架桥、填料飘飞等加工问题，能够更好地进行大规模生产，并有利于其在其他改性行业推广。综上，相较于传统的双螺杆一步法制备工艺，采用该方法制得的材料力学强度更高、导热系数更好，同时加工性能更好，具体地，相对于双螺杆一步法制备的绝缘导热复合材料，在相同的配方下，采用本发明的制备方法得到的绝缘导热复合材料拉伸强度提高20～35％左右，导热系数提高15～50％左右。
根据本发明的第三个方面，本发明提出了上述复合材料或采用上述制备方法制备得到的复合材料在汽车、机械和电子电器领域中的用途，例如绝缘导热复合材料可以用于汽车部件、LED灯壳体、电脑外壳、电视机外壳的散热等。由此不仅有利于降低材料成本，还能延长汽车部件、机械产品和电子电器等产品的使用寿命。需要说明的是，针对上述绝缘导热复合材料和制备绝缘导热复合材料的方法所描述的特征及方法同样适用于该制备绝缘导热复合材料在汽车、机械和电子电器领域中的用途，此处不再一一赘述。
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
1)导热浓缩母粒的制备
采用二甲基硅油对无机填料进行表面包覆：称取α-氧化铝，粒径为7μm，80份；石墨烯，片径为10μm，20份，置于高混机中进行混合；称取无机填料质量的0.5wt％的硅烷偶联剂，配置硅烷偶联剂溶液，溶剂为丙酮；将偶联剂溶液置于雾化机中进行雾化，并喷向无机填料，在此过程中进行搅拌，以使得无机导热填料能充分被包覆，雾化速率为1mL/min；
称取20份POE，9.5份EBS，0.5份抗氧剂和70份经过包覆的导热填料，置于密炼机中进行密炼处理。密炼条件为200℃、15min；经过单螺杆造粒即得浓缩导热母粒。
2)制备绝缘导热复合材料
将50份步骤1)制得的浓缩导热母粒、50份PA66在高混机中进行混合，然后经过双螺杆进行造粒，即得导热绝缘PA66。
经过检测该材料的表面电阻为(1.8-2.3)×1013Ω、体积电阻为(1.3-1.7)×1014Ω，悬臂梁冲击强度为4.3KJ/m2；导热系数为1.9W/m·K；熔融指数为10.9g/10min；拉伸强度为58MPa、断裂伸长率为12％；弯曲强度为78MPa，弯曲模量为4890MPa，热变形温度为240℃。
实施例2
1)导热浓缩母粒的制备
称取氮化硼，粒径为8.3μm，55份；氧化镁，粒径为5μm，20份；石墨烯，片径4.5μm，5份；石墨烯微片，片径为4.6μm，20份，置于高混机中进行混合；称取无机填料质量的0.35wt％的偶联剂聚甲基丙烯酸乙酯，配置聚甲基丙烯酸乙酯的溶液，溶剂为丙酮；将偶联剂溶液置于雾化机中进行雾化，并喷向导热填料，在此过程中进行搅拌，以使得无机导热填料能充分被包覆，雾化速率为10mL/10min；
称取30份POE，9份EBS，1份抗氧剂和60份经过包覆的导热填料，置于密炼机中进行密炼处理。密炼条件为190℃、18min；经过单螺杆造粒即得浓缩导热母粒。
2)制备绝缘导热复合材料
将30份步骤1)制得的浓缩导热母粒、70份PA66在高混机中进行混合，然后经过双螺杆进行造粒，即得导热绝缘PA66。
经过检测该材料的表面电阻＞1014Ω、体积电阻＞1014Ω，悬臂梁冲击强度为7.8KJ/m2；导热系数为1.37W/m·K；熔融指数为13.78g/10min；拉伸强度为76MPa、断裂伸长率为18.94％；弯曲强度为85MPa，弯曲模量为4700MPa，热变形温度为238℃。
实施例3
1)导热浓缩母粒的制备
称取氮化硼，粒径为8.3μm，80份；石墨烯，片径为10μm，20份置于高混机中；称取无机填料质量的0.35wt％的偶联剂聚甲基丙烯酸乙酯，配置聚甲基丙烯酸乙酯的溶液，溶剂为丙酮；将偶联剂溶液置于雾化机中进行雾化，并喷向导热填料，在此过程中进行搅拌，以使得无机导热填料能充分被包覆，雾化速率为10mL/min；
称取40份SEBS，9份EBS，1份抗氧剂和50份经过包覆的氮化硼、石墨烯，置于密炼机中进行密炼处理。密炼条件为190℃、18min；经过单螺杆造粒即得浓缩导热母粒。
2)制备绝缘导热复合材料
将30份步骤1)制得的浓缩导热母粒、70份PA66在高混机中进行混合，然后经过双螺杆进行造粒，即得导热绝缘PA66。
经过检测该材料的表面电阻＞1014Ω、体积电阻＞1014Ω，悬臂梁冲击强度为5.4KJ/m2；导热系数为0.92W/m·K；熔融指数为13.65g/10min；拉伸强度为56MPa、断裂伸长率为13.5％；弯曲强度为48MPa，弯曲模量为4400MPa，热变形温度为236℃。
实施例4
1)导热浓缩母粒的制备
称取α-氧化铝，粒径6μm，30份；氧化锌，粒径3μm，15份；氮化铝，粒径5.7μm，30份；石墨烯，片径8μm，5份；超细石墨，片径5.7μm，20份；置于高混机中；称取无机填料质量的0.5wt％的偶联剂钛酸酯，配置钛酸酯的溶液，溶剂为丙酮；将偶联剂溶液置于雾化机中进行雾化，并喷向导热填料，在此过程中进行搅拌，以使得无机导热填料能充分被包覆，雾化速率为5mL/min；
称取25份MAH-POE，9.4份PETS，0.6份抗氧剂和65份经过包覆的导热填料，置于密炼机中进行密炼处理。密炼条件为190℃、18min；经过单螺杆造粒即得浓缩导热母粒。
2)制备绝缘导热复合材料
将50份步骤1)制得的浓缩导热母粒、50份PA66在高混机中进行混合，然后经过双螺杆进行造粒，即得导热绝缘PA66。
经过检测该材料的表面电阻＞1014Ω、体积电阻＞1014Ω，悬臂梁冲击强度为6.7KJ/m2；导热系数为1.89W/m·K；熔融指数为10.2g/10min；拉伸强度为65MPa、断裂伸长率为10.7％；弯曲强度为73MPa，弯曲模量为5400MPa，热变形温度为243℃。
实施例5
1)导热浓缩母粒的制备
称取氧化锌，粒径3μm，10份；氧化镁，粒径5μm，40份；碳酸镁，粒径4.7μm，7份；石墨烯，片径6.8μm，3份；石墨烯微片，片径7μm，15份；碳纳米管，长径比为500，5份；碳纤维直径0.5mm，长度为1mm，10份；碳化硅，1200目，10份置于高混机中；称取无机填料质量的0.5wt％的偶联剂聚钛酸酯，配置0.5％聚钛酸酯的溶液，溶剂为丙酮；将偶联剂溶液置于雾化机中进行雾化，并喷向导热填料，在此过程中进行搅拌，以使得无机导热填料能充分被包覆，雾化速率为5mL/min；
称取60份MAH-POE，9.8份PETS，0.2份抗氧剂和30份经过包覆的导热填料，置于密炼机中进行密炼处理。密炼条件为190℃、18min；经过单螺杆造粒即得浓缩导热母粒。
2)制备绝缘导热复合材料
将50份步骤1)制得的浓缩导热母粒、50份PA66在高混机中进行混合，然后经过双螺杆进行造粒，即得导热绝缘PA66。
经过检测该材料的表面电阻＞1014Ω、体积电阻＞1014Ω，悬臂梁冲击强度为8.9KJ/m2；导热系数为0.93W/m·K；熔融指数为10.02g/10min；拉伸强度为68MPa、断裂伸长率为15％；弯曲强度为76MPa，弯曲模量为5700MPa，热变形温度为257℃；
实施例6
1)导热浓缩母粒的制备
称取α-氧化铝，粒径6μm，30份；氧化锌，粒径3μm，10份；氧化镁，粒径5μm，5份；氮化铝，粒径5.7μm，5份；氮化硼，粒径为8.3μm，10份；碳酸镁，粒径4.7μm，5份；石墨烯，片径为10μm，5份；石墨烯微片，片径7μm，10份；超细石墨，片径5.7μm,5份；碳纳米管，长径比为500，5份；碳纤维直径0.5mm,长度为1mm,5份；碳化硅，1200目，5份置于高混机中；称取无机填料质量的0.5wt％的偶联剂钛酸酯，配置钛酸酯的溶液，溶剂为丙酮；将偶联剂溶液置于雾化机中进行雾化，并喷向导热填料，在此过程中进行搅拌，以使得无机导热填料能充分被包覆，雾化速率为10mL/min；
称取25份MAH-SEBS，9份PETS，1份抗氧剂和70份经过包覆的导热填料，置于密炼机中进行密炼处理。密炼条件为190℃、18min；经过单螺杆造粒即得浓缩导热母粒。
2)制备绝缘导热复合材料
将45份步骤1)制得的浓缩导热母粒、55份PA66在高混机中进行混合，然后经过双螺杆进行造粒，即得导热绝缘PA66。
经过检测该材料的表面电阻＞1014Ω、体积电阻＞1014Ω，悬臂梁冲击强度为10.9KJ/m2；导热系数为2.36W/m·K；熔融指数为11.42g/10min；拉伸强度为77MPa、断裂伸长率为13％；弯曲强度为81MPa，弯曲模量为5100MPa，热变形温度为253℃。
实施例7
与实施例5区别在于，步骤2)中，将10份步骤1)制得的浓缩导热母粒、90份PA66在高混机中进行混合，然后经过双螺杆进行造粒，即得导热绝缘PA66。
实施例8
与实施例5区别在于，步骤2)中，将50份步骤1)制得的浓缩导热母粒、10份PA66在高混机中进行混合，然后经过双螺杆进行造粒，即得导热绝缘PA66。
实施例9
与实施例5区别在于，步骤1)中，无机导热填料与碳系导热填料的质量比为1:1。
实施例10
与实施例5区别在于，步骤1)中，无机导热填料与碳系导热填料的质量比为20:1。
对比例1
将28份粒径为7μm的α-氧化铝，7份石墨烯，片径为10μm，10份POE，4.75份EBS、0.25份抗氧剂和50份的PA66置于高混机中进行混合，混合条件为低速2min，高速3min。混合好后用双螺杆进行造粒，即得绝缘高导热PA66。
经过检测该材料的表面电阻(1.2-5.7)×1013Ω、体积电阻为8×1013Ω，悬臂梁冲击强度为2.9KJ/m2；熔融指数为8.7g/10min；导热系数为1.52W/m·K拉伸强度为45MPa、断裂伸长率为7.8％；弯曲强度为69MPa，弯曲模量为4400MPa，热变形温度为237℃。
对比例2
与实施例5的区别在于，将氧化锌、氧化镁、碳酸镁、石墨烯、石墨烯微片、碳纳米管、碳纤维、碳化硅、抗氧剂、MAH-POE、PETS和PA66置于高混机中进行混合，混合条件为低速2min，高速3min。混合好后用双螺杆进行造粒，即得绝缘高导热PA66。
经过检测该材料的表面电阻＞1×1013Ω、体积电阻为＞3×1014Ω，悬臂梁冲击强度为3.21KJ/m2；熔融指数为9.57g/10min；导热系数为0.72W/m·K拉伸强度为49.7MPa、断裂伸长率为15％；弯曲强度为72MPa，弯曲模量为4231MPa，热变形温度为243℃。
对比例3
与实施例5的区别在于，步骤2)中，将10份步骤1)制得的浓缩导热母粒、100份PA66在高混机中进行混合，然后经过双螺杆进行造粒，即得导热绝缘PA66。
对比例4
与实施例5的区别在于，步骤2)中，将60份步骤1)制得的浓缩导热母粒、10份PA66在高混机中进行混合，然后经过双螺杆进行造粒，即得导热绝缘PA66。
表1实施例1～10及对比例3～4参数对比
表2实施例1～6及对比例1～2的性能对比
表3实施例5、7～10及对比例2～4的性能对比
结果与结论：
采用本发明上述实施例的制备方法可以显著提高绝缘导热复合材料的力学强度和导热系数，具体地：结合实施例1和对比例1，以及实施例5和对比例2可知，与现有双螺杆一步法制备工艺相比，采用本发明上述实施例的制备方法可以显著提高绝缘导热复合材料的力学强度和导热系数；结合实施例5、对比例3～4以及表1～3可知，浓缩母粒与PA66质量比过小时，最终制得的复合材料的力学强度较高但导热性能较差；而当二者的质量比过大时，最终制得的复合材料的表面电阻和力学强度较低，但导热性能较好，由此说明只有控制浓缩母粒与PA66的质量比为适宜的范围才可以使制得的复合材料兼具较好的绝缘性能、力学强度和导热系数。结合实施例2和3以及实施例1和5可知，当浓缩母粒中弹性体与导热填料的质量比变大时，最终制备得到的复合材料的力学强度变大，但导热性能下降。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种绝缘导热复合材料，其特征在于，包括：导热浓缩母粒、PA66树脂和助剂，其中，所述导热浓缩母粒包括：20~80wt%的热塑性弹性体、10~35wt%的碳系导热填料、10~40wt%的无机导热填料和0.1~1wt%的抗氧剂，以上原料总计不超过100wt%，所述无机导热填料和所述碳系导热填料为经偶联剂表面改性得到的，所述助剂包括分散剂和/或抗氧剂，所述导热浓缩母粒和所述PA66树脂的质量比为1：9~5：1；
所述碳系导热填料包括石墨烯、石墨烯微片、碳纳米管、碳纤维和碳化硅；
所述石墨烯的片径为6.8μm，所述石墨烯微片的片径为7μm；
所述无机导热填料与碳系导热填料的质量比为（1~20）：1；
所述无机导热填料为选自α-氧化铝、氮化铝、氮化硼、氧化锌、氧化镁和碳酸镁中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，至少满足以下条件之一：
以所述无机导热填料和所述碳系导热填料的总质量为基准，所述偶联剂的用量为0.01~0.5wt%；
所述偶联剂为选自二甲基硅油、聚甲基丙烯酸乙酯、钛酸酯和铝酸酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，至少满足以下条件之一：
所述热塑性弹性体为选自POE、SEBS、MAH-POE和MAH-SEBS中的至少一种；
所述碳系导热填料还包括超细石墨。
4.根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于，至少满足以下条件之一：
所述无机导热填料的粒径为1~10μm；
所述超细石墨的片径为4~15μm；
所述碳纳米管的长径比为300~1000；
所述碳纤维的直径为0.5~2μm，长度为1~5μm；
所述碳化硅尺寸为8~15μm。
5.根据权利要求4所述的复合材料，其特征在于，所述无机导热填料的粒径为5~8μm。
6.根据权利要求4所述的复合材料，其特征在于，所述超细石墨的片径为6~10μm。
7.根据权利要求4所述的复合材料，其特征在于，所述碳纳米管的长径比为500~800。
8.根据权利要求1或4所述的复合材料，其特征在于，至少满足以下条件之一：
所述复合材料的表面电阻≥1013Ω、体积电阻≥1014Ω；
所述复合材料的悬臂梁冲击强度≥3KJ/m2；
所述复合材料的熔融指数≥10g/10min；
所述复合材料的拉伸强度≥55MPa、断裂伸长率≥10%；
所述复合材料的弯曲强度≥70MPa，弯曲模量≥4000MPa；
所述复合材料的导热系数≥0.90W/m·K，热变形温度≥235℃。
9.一种制备权利要求1~8中任一项所述的复合材料的方法，其特征在于，包括：
（1）采用所述偶联剂对所述无机导热填料和所述碳系导热填料进行包覆改性；
（2）将所述热塑性弹性体与改性后的无机导热填料和碳系导热填料混合进行混炼、造粒，以便得到导热浓缩母粒；
（3）将所述导热浓缩母粒与所述PA66树脂进行造粒，以便得到绝缘导热复合材料。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤（3）中加入所述助剂。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述混炼的温度为120~250℃、时间为12~20min。
12.根据权利要求9~11任一项所述的方法，其特征在于，步骤（2）和步骤（3）中所述的造粒分别独立地采用双螺杆、单螺杆或者双螺杆-单螺杆组合进行。
13.权利要求1~8中任一项所述的复合材料或采用权利要求9~12中任一项所述的方法制备得到的复合材料在汽车、机械和电子电器领域中的用途。
CN202011116451.3A 2020-10-19 2020-10-19 绝缘导热复合材料及其制备方法和应用 Active CN114381114B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011116451.3A CN114381114B (zh) 2020-10-19 2020-10-19 绝缘导热复合材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011116451.3A CN114381114B (zh) 2020-10-19 2020-10-19 绝缘导热复合材料及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114381114A CN114381114A (zh) 2022-04-22
CN114381114B true CN114381114B (zh) 2023-11-07

Family

ID=81194198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011116451.3A Active CN114381114B (zh) 2020-10-19 2020-10-19 绝缘导热复合材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114381114B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115895245A (zh) * 2022-11-28 2023-04-04 安特普工程塑料（苏州）有限公司 一种高抗冲击导热尼龙材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103435998A (zh) * 2013-09-11 2013-12-11 四川大学 一种制备高韧导热功能复合材料的方法
CN106832898A (zh) * 2015-12-07 2017-06-13 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种高导热绝缘塑料及其制备方法和应用
CN108485224A (zh) * 2018-03-30 2018-09-04 上海信耀电子有限公司 一种高弯曲模量导热高分子复合材料及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10385250B2 (en) * 2016-06-14 2019-08-20 Nano And Advanced Materials Institute Limited Thermally conductive composites and method of preparing same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103435998A (zh) * 2013-09-11 2013-12-11 四川大学 一种制备高韧导热功能复合材料的方法
CN106832898A (zh) * 2015-12-07 2017-06-13 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种高导热绝缘塑料及其制备方法和应用
CN108485224A (zh) * 2018-03-30 2018-09-04 上海信耀电子有限公司 一种高弯曲模量导热高分子复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
石安富等.《工程塑料手册》.2003,第436-437页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114381114A (zh) 2022-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101914288B (zh) 汽车发动机罩盖用尼龙6矿纤复合材料及其制备方法
CN109486155B (zh) 一种石墨烯改性无卤阻燃pc/abs材料及其制备方法
CN104559150A (zh) 一种抗静电己内酰胺导热材料及其制备方法
CN103862589B (zh) 一种熔融共混制备聚酰胺基导热复合材料的方法
CN109161167B (zh) 一种氮化硼-银/环氧树脂复合材料及其制备方法和应用
CN101679745A (zh) 聚芳硫醚树脂组合物以及由该组合物构成的成形品
CN106675008B (zh) 高导热尼龙6复合材料及其制备方法
CN114381114B (zh) 绝缘导热复合材料及其制备方法和应用
CN108250699B (zh) 一种高导热绝缘聚对苯二甲酸丁二醇酯合金及其制备方法
CN107541049B (zh) 一种石墨烯协同连续玻纤增强无卤阻燃耐候ppo/hips合金材料及其制备方法
CN111518388A (zh) 一种高强度耐高温导电尼龙复合材料及其制备方法
CN115216130A (zh) 高导电、高平整度且低微气孔的碳纳米管改性聚碳酸酯复合材料及其制备方法和制品
CN112552604B (zh) 一种导热绝缘聚丙烯复合材料及其制备方法和应用
CN107418197B (zh) 一种导热尼龙工程塑料及其制备方法
CN111019337A (zh) 一种具有超高热导率的树脂组合物及其制备方法
JP2009108424A (ja) 熱伝導性フィラー及びそれを用いた成形体
WO2006025555A1 (en) Electrically conductive composites with resin and vgcf, production process, and use thereof
CN110452479B (zh) 一种导电导热耐磨pvc管材及其制备方法
JP2009108425A (ja) 炭素繊維およびそれを用いた複合材料
CN109161225A (zh) 一种用于cpu处理器上的液晶高分子材料及其制备方法
CN115572477B (zh) 一种高导热尼龙复合材料及其制备方法
CN111393744A (zh) 具有抗菌导电性的tpe材料及其制备方法
CN110951236A (zh) 基于聚苯醚的激光直接成型材料及其制备方法
CN114196069B (zh) 一种高分散炭黑及其制备方法和应用
JP2009108423A (ja) 熱伝導性フィラー及びそれを用いた成形体

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230629

Address after: 065000 Huaxiang Road, Langfang Economic and Technological Development Zone, Langfang City, Hebei Province

Applicant after: XINAO GROUP Co.,Ltd.

Address before: 065001 East Huaxiang Road, North Hongrun Road, Langfang Economic and Technological Development Zone, Hebei Province

Applicant before: ENN GRAPHENE TECHNOLOGY Co.,Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant