CN1388202A - 一种导热高分子材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导热高分子材料及制备方法,它包含有10～80%的聚烯烃,5～60%的导热助剂,3～15%有耐环境应力开裂助剂,5～15%的抗冲击改性助剂(按重量百分数)。首先在导热助剂中加入其总量的0.5～2.5%偶粘剂进行表面处理,或先将导热助剂进行膨化处理,高温烧结再进行表面处理,或先将导热助剂经高温烧结再进行表面处理;再将聚烯烃中加入其总量的0.1～0.5%的抗氧剂,最后将以上按一定配比进行搅拌、预塑化、破碎,经双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、牵引和切粒。本发明的材料具有优良的力学性能,低填充、高传导,可焊接性能好。

Description

一种导热高分子材料及制备方法

                          技术领域

本发明涉及高分子化合物的组合物，尤其涉及一种导热高分子材料及制备方法。

                          背景技术

塑料与金属主要区别在于它的低导电、导热性能，这就使得塑料不能在一些领域替代金属。如果塑料能够具有电或热的传导作用，那么他们的应用领域会大幅度扩展。同时导热塑料制作可采用模塑和挤出的生产方式，不仅可以减少部件数，降低成本，而且部件可以设计、模塑成薄壁制品，增加制品本身的表面积。这就使得导热塑料广泛应用于商业仪器、自动化设备、齿轮、轴承、移动电话、发电机罩、灯箱、中央空调系统蓄冷系统、大坝工程冷却系统等。近年来，CoolPolymers公司、LNP工程塑料公司、Peregrine工业公司、RTP公司等推出各自开发的新型导热材料。

                          发明内容

本发明的目的是提供一种导热高分子材料及制备方法，以聚烯烃为基体加入导热、耐开裂、抗冲击改性等助剂组成，实现低填充、高传导特性。

本发明采用的技术方案如下：

1、导热高分子材料，它包含有：

10～80％的聚烯烃(A)，采用聚乙烯或聚丙烯；

5～60％的导热助剂(B)，采用陶瓷纤维或石墨粉或炭黑或碳纤维或金属粉；

3～15％的耐环境应力开裂助剂(C)，采用氯化聚乙烯或苯乙烯与丁二烯与苯乙烯三元共聚或乙烯与醋酸乙烯酯二元共聚或其他橡胶类物质共混；

5～15％的抗冲击改性助剂(D)，采用乙、丙橡胶或乙烯与辛烯共聚或其他热塑性弹性体；

加入(A)总量的0.1～0.5％的抗氧剂(E)，采用亚磷酸三苯酯；

加入(B)总量的0.5～2.5％的偶粘剂(F)，采用NDZ系列肽酸酯偶粘剂；

以上均为重量百分数。

2、制备方法：

1)在导热助剂B中加入B总量的0.5～2.5％的偶粘剂F进行表面处理；或将导热助剂B进行膨化处理、高温烧结，加入B总量的0.5～2.5％的偶粘剂E进行表面处理；或将导热助剂B经高温烧结，加入B总量的0.5～2.5％的偶粘剂E进行表面处理；

2)在聚烯烃A中加入A总量的0.1～0.5％的抗氧剂E；

3)处理后的5～60％的导热助剂B，处理后的10～87％的聚烯烃A，3～15％的耐环境应力开裂助剂C，5～15％的抗冲击改性助剂D放在高速混合机中搅拌，将混合料经过密炼机预塑化，再破碎，经双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、牵引和切粒。

发明的导热高分子材料其组成主要为聚烯烃基体、导热助剂和改善聚烯烃耐环境应力开裂(ESCR)和抗冲击性能的其他高分子材料的复合。它的突出优点：1)低填充、高传导；2)具有良好的分散性；3)优异的力学性能和良好的可焊接性；4)可以实现同时具有导热和导电功能。

                       具体实施方式

1、因聚烯烃A是对环境应力开裂极为敏感的材料，在实际应用中，其制品实际寿命因而大为缩短。因此，必须改善聚烯烃耐环境应力开裂(ESCR)。通常氯化聚乙烯(CPE)、乙烯与醋酸乙烯酯(SBS)、苯乙烯与丁烯与苯乙烯三元共聚(EVA)和其他橡胶类物质共混，使之与聚烯烃形成网络结构来牵制聚烯烃分子链滑移。

2、导热高分子材料的导热助剂B，通常选择陶瓷纤维、石墨粉、炭黑、碳纤维和金属粉等作为热传导助剂B，通过对其进行表面处理后，与聚烯烃熔融共混使之在聚烯烃基体中形成导热和导电网络结构来提高材料的导热性，实现低填充、高传导特性。

3、为了改善材料的抗冲击性能，通常选择填加弹性体，并且考虑到改善聚烯烃的耐环境应力开裂性能，选择了乙、丙橡胶(EPDM)、乙烯与辛烯共聚物

(POE)及其他热塑性弹性体用为抗冲击改性剂D。由于弹性体的特殊结构，使得与聚烯烃基体的相容性很好，故分散均匀、细化，同时它可以和聚烯烃之间发生一定的交联，这样当聚烯烃合金在外力场的作用下，通过力的传递，弹性体粒子成为因应力作用点，引发大量的银纹，从而吸收大量的冲击能量。

4、为了使导热助剂能均匀地分散在聚烯烃基体中，使导热助剂在基体中形成导热和导电网络结构，实现低填充、高传导，同时提高导热助剂与聚烯烃的相容性，就必需对填料进行表面处理。对无机填料处理的偶粘剂通常选择肽酸脂类偶粘剂，因本发明的导热高分子材料是聚烯烃，通常选择NDZ系列肽酸脂偶粘剂。

实施例1

首先在5～60％的导热助剂陶瓷纤维中用1％的NDZ101肽酸酯偶粘剂进行表面处理，再用1％(重量分数)NDZ101肽酸酯偶粘进行表面处理，处理的温度为30～70℃、处理时间为3～15min。处理后的陶瓷纤维15％(重量分数)、POE5％(重量分数)、EVA5％(重量分数)和聚乙烯75％(重量分数)放在高速混合机中搅拌10min，把这些混合料经过密炼机预塑化温度为130～150℃，再破碎，经双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、牵引和切粒。

实施例2

首先对导热助剂石墨进行膨胀化处理，烧结温度800～1000℃，烧结时间1～15min，再用1％(重量分数)NDZ101肽酸酯偶粘进行表面处理，处理的温度为30～70℃、处理时间为3～15min。处理后的石墨15％(重量分数)、POE5％(重量分数)、EVA5％(重量分数)和聚乙烯75％(重量分数)放在高速混合机中搅拌10min，把这些混合料经过密炼机预塑化温度为130～150℃，再破碎，经双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、牵引和切粒。

实施例3

导热助剂青铜粉首先要经过高温烧结，烧结温度800～1000℃，烧结时间20～30小时。烧结后的青铜粉再用NDZ101肽酸酯偶粘剂进行表面处理。处理好的青铜粉20％、二硫化钼5％、POE13％(重量分数)、EVA7％(重量分数)和聚丙烯55％(重量分数)放在高速混合机中搅拌10min，把这些混合料经过密炼机预塑化温度为150～170℃，再破碎，经双螺杆挤出熔融挤出、冷却、牵引和切粒。

Claims (4)

1.一种导热高分子材料，其特征是包含有：

10～80％的聚烯烃(A)，采用聚乙烯或聚丙烯；

5～60％的导热助剂(B)，采用陶瓷纤维或石墨粉或炭黑或碳纤维或金属粉；

3～15％的耐环境应力开裂助剂(C)，采用氯化聚乙烯或苯乙烯与丁二烯与苯乙烯三元共聚或乙烯与醋酸乙烯酯二元共聚；

5～15％的抗冲击改性助剂(D)，采用乙、丙橡胶或乙烯与辛烯共聚；

加入(A)总量的0.1～0.5％的抗氧剂(E)，采用亚磷酸三苯酯；

加入(B)总量的0.5～2.5％的偶粘剂(F)，采用NDZ系列肽酸酯偶粘剂；

以上均为重量百分数。

2.根据权利要求1所述的一种导热高分子材料的制备方法，其特征在于：

1)在导热助剂(B)中加入(B)总量的0.5～2.5％的偶粘剂(F)进行表面处理，处理温度为30～70℃，处理时间为3～15min；

2)在聚烯烃(A)中加入(A)总量的0.1～0.5％的抗氧剂(E)；

3)处理后的5～60％的导热助剂(B)，处理后的10～80％的聚烯烃(A)，3～15％的耐环境应力开裂助剂(C)，5～15％的抗冲击改性助剂(D)放在高速混合机中搅拌，将混合料经过密炼机预塑化，再破碎，经双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、牵引和切粒。

3.根据权利要求2所述的一种导热高分子材料的制备方法，其特征在于：将导热助剂(B)进行膨化处理，烧结温度300～1000℃，烧结时间1～15min，加入(B)总量的0.5～2.5％的偶粘剂(F)进行表面处理，处理温度30～70℃，处理时间为3～15min。

4.根据权利要求2所述的一种导热高分子材料的制备方法，其特征在于：将导热助剂(B)经高温烧结，烧结温度800～1000℃，烧结时间20～30小时，加入(B)总量的0.5～2.5％的偶合剂(F)进行表面处理，处理温度为30～70℃，处理时间为3～15min。