TW201437283A - 具低磨耗高導熱之塑膠材料 - Google Patents

Abstract

本發明具低磨耗高導熱之塑膠材料包含有聚醯胺，該聚醯胺為尼龍6、尼龍66或其之組合，而該聚醯胺所占的重量百分比為17.7至27.7%，潤滑劑，該潤滑劑所占的重量百分比為0.1至2.5%，抗氧化劑，該抗氧化劑所占的重量百分比為0.1至2.5%，表面活性劑，該表面活性劑所占的重量百分比為0.1至2.5%，導熱增強改質劑，該導熱增強改質劑中具有氧化鎂，而該導熱增強改質劑所占的重量百分比為65至75%，當塑膠材料中添加有氧化鎂時，除能夠提高塑膠材料的導熱係數，有效改善塑膠材料導熱性不佳的問題之外，還能夠維持塑膠材料的低摩擦係數，避免塑膠材料在射出成形的過程中磨損機台而導致機台零件壽命減短的問題。

Description

具低磨耗高導熱之塑膠材料

本發明主要係揭示一種塑膠材料，尤指具有低磨耗且高導熱特性而能夠減少射出機台磨耗的塑膠材料。

一般現有的發光二極體（Light-Emitting Diode，LED）燈具皆是採用金屬材質作為燈座，因LED在使用時會產生大量的熱量，並且當LED的溫度升高時，會使LED的發光效率下降，如此惡性循環最終會導致多餘電力的浪費，同時高溫的環境下運作會造成LED損壞。因此，LED的燈座必須具備良好的散熱特性，故一般LED燈座採用金屬材質製成。

然而，LED燈座以金屬材料製成時，需要耗費昂貴的材料成本，同時因LED燈座的形狀複雜，使用金屬材料亦不利於加工，使LED燈座在製作時的困難度增加，提高製造時的成本，並且一般金屬皆具有會導電的特性，因此將LED裝設於金屬燈座時，必須在LED的基板與金屬燈座之間設置絕緣的措施，以避免LED在使用的過程中由金屬燈座而產生漏電的情形。

為此，技術領域中的有識人士研發出一種具有高導熱係數的塑膠燈座，塑膠材質的燈座材料成本低廉，並且以塑膠材質製成燈座能夠使用射出成型的加工方式，使塑膠燈座加工容易且快速，有利於塑膠燈座大量生產，同時塑膠材質為絕緣體，能夠有效避免漏電的問題產生，尤其一般會因為考量環保因素而採用熱塑性樹脂製成塑膠燈座，使塑膠燈座能夠回收再利用，而避免使用熱固性樹脂。

然而，一般現有以熱塑性樹脂製成的塑膠燈座皆是在塑膠原料中添加玻璃纖維、碳化矽或氧化鋁以增進塑膠原料的導熱特性，在塑膠原料中添加上述添加物後，會提高塑膠原料的磨擦係數，增加機台進行射出成型加工時的困難度，塑膠原料中的上述添加物會與機台產生摩擦，而導致機台零件容易磨損，當零件容易磨損時則必須經常性的更換新零件，使加工成本無法確實的降低。

有鑑於上述習知結構之缺失，本發明人乃發明出一種具低磨耗高導熱之塑膠材料，其係可克服上述習知結構之所有缺點。

本發明具低磨耗高導熱之塑膠材料其主要目的在於，提供一種添加有氧化鎂的塑膠材料，當塑膠材料中添加有氧化鎂時，除能夠提高塑膠材料的導熱係數，有效改善塑膠材料導熱性不佳的問題之外，還能夠維持塑膠材料的低摩擦係數，避免塑膠材料在射出成形的過程中磨損機台而導致機台零件壽命減短的問題。

其他目的、優點和本發明之新穎性將從以下詳細的描述與相關的附圖更加明顯。

有關本發明所採用之技術、手段及其功效，茲舉四較佳實施例並配合圖式詳述如後，此僅供說明之用，在專利申請上並不受此種結構之限制。

參照圖一所示，為本發明具低磨耗高導熱之塑膠材料之原料配方表。本發明塑膠材料的成分包含有聚醯胺、潤滑劑、抗氧化劑、表面活性劑和導熱增強改質劑；其中：

在本發明具低磨耗高導熱之塑膠材料的第一個實施例中，該聚醯胺為尼龍6、尼龍66或其之組合，而該聚醯胺所占的重量百分比為17.7至27.7%，該聚醯胺在本實施例中為尼龍6且所占重量百分比為24.1%。該潤滑劑所占的重量百分比為0.1至2.5%，該潤滑劑在本實施例中所占重量百分比為0.2%。該抗氧化劑所占的重量百分比為0.1至2.5%，該抗氧化劑在本實施例中所占重量百分比為0.2%。該表面活性劑所占的重量百分比為0.1至2.5%，該表面活性劑在本實施例中為矽氧樹脂且所占重量百分比為0.5%。

該導熱增強改質劑中具有氧化鎂，該氧化鎂包含有粗粒氧化鎂及細粒氧化鎂，而該導熱增強改質劑所占的重量百分比為65至75%，且該粗粒氧化鎂所占的重量百分比少於該細粒氧化鎂所占的重量百分比，在本實施例中該粗粒氧化鎂所占重量百分比為35%，而該細粒氧化鎂所占重量百分比為40%。該粗粒氧化鎂的平均粒徑為40至100um，在本實施例中該粗粒氧化鎂的平均粒徑為40至70um為最佳。該細粒氧化鎂的平均粒徑為5至35um，在本實施例中該細粒氧化鎂的平均粒徑為5至20um為最佳。

在本發明具低磨耗高導熱之塑膠材料的第二個實施例中，該聚醯胺在本實施例中為尼龍6且所占重量百分比為24.1%，該潤滑劑所占重量百分比為0.2%，該抗氧化劑所占重量百分比為0.2%，該矽氧樹脂所占重量百分比為0.5%，而該細粒氧化鎂所占重量百分比為40%，以上大致與第一個實施例相同，第二個實施例與第一個實施例的差異主要在於該粗粒氧化鎂所占重量百分比變更為30%，同時該導熱增強改質劑還包含有石墨，該石墨所占的重量百分比為5至12%，該石墨在本實施例中所占重量百分比為5%，該石墨的平均粒徑小於300um，該石墨在本實施例中的平均粒徑小於150um為最佳。

在本發明具低磨耗高導熱之塑膠材料的第三個實施例中，該聚醯胺為尼龍6與尼龍66之組合，該尼龍6在本實施例中所占重量百分比為17.8%，而該尼龍66所占重量百分比為4.3%，該潤滑劑所占重量百分比為0.2%，該抗氧化劑所占重量百分比為0.2%，該矽氧樹脂所占重量百分比為0.5%，第三個實施例與第一個實施例的差異主要在於該粗粒氧化鎂所占重量百分比變更為30%，而該細粒氧化鎂所占重量百分比變更為35%，在本實施例中該塑膠材料還包含有阻燃劑，該阻燃劑在本實施例中為磷氮無鹵阻燃劑抑或是鹵素阻燃劑，該阻燃劑所占重量百分比為7至12%，該阻燃劑在本實施例中所占重量百分比為12%。

在本發明具低磨耗高導熱之塑膠材料的第四個實施例中，該聚醯胺為尼龍6且所占重量百分比為27.1%，該潤滑劑所占重量百分比為0.2%，該抗氧化劑所占重量百分比為0.2%，該矽氧樹脂所占重量百分比為0.5%，第三個實施例與第一個實施例的差異主要在於該粗粒氧化鎂所占重量百分比變更為23%，而該細粒氧化鎂所占重量百分比變更為30%，同時該導熱增強改質劑還包含有石墨，該石墨在本實施例中所占重量百分比為12%，該塑膠材料還包含有阻燃劑，該阻燃劑在本實施例中為磷氮無鹵阻燃劑抑或是鹵素阻燃劑，該阻燃劑在本實施例中所占重量百分比為7%。

本發明具低磨耗高導熱之塑膠材料具有四個比較例，所述的四個比較例分別為純尼龍6及在尼龍6中分別添加玻璃纖維、碳化矽、氧化鋁的塑膠材料，玻璃纖維所占重量百分比為60%，碳化矽所占重量百分比為75%，氧化鋁所占重量百分比為75%。

請繼續參照圖二所示，為本發明具低磨耗高導熱之塑膠材料之複合材料性能參數表。押出機螺旋磨耗時間的定義為試驗機台的標準螺旋尺寸為31.8mm，而當試驗機台的螺旋尺寸磨損至30.5mm時，便無法正常生產，此時則應做出需更換新零件的判斷，押出機螺旋磨耗時間即為試驗機台開始使用至需更換零件的時間。而射出機射嘴磨損時間的定義為射出機的噴嘴經一段時間的使用後會出現裂縫，當射嘴出現裂縫時射嘴則會在裂縫處產生溢料噴出的情形，該射嘴則無法繼續正常射出成品，此時則應做出更換新射嘴的判斷，射出機射嘴磨損時間即為射出機開始使用至需更換新射嘴的時間。

在比較例1中的純尼龍6因其中未添加有添加物，故摩擦係數低，並不會造成機台磨損，但也不具有良好的導熱性能。在比較例2中添加玻璃纖維後雖導熱係數有略微提升，但導熱性能仍然不佳。在比較例3及4中為改善塑膠材料的熱傳導係數而添加碳化矽及氧化鋁，然而比較例3及4添加此兩種材料的結果為使押出機螺旋磨耗時間及射出機射嘴磨損時間大大的縮短，使塑膠成品在製造時必須經常性的更換機台的零件，增加製造成本。

由本案第一個實施例可知，本案的該塑膠材料添加該氧化鎂後，除能夠增加該塑膠材料的熱傳導係數以外，還能夠延長押出機螺旋磨耗時間及射出機射嘴磨損時間，讓使用該塑膠材料的成品在製造時，能夠有效避免機台的零件磨損或破壞，延長機台零件的使用壽命，有效降低使用該塑膠材料製造成品時的製造成本。

並且由本案第二個實施例可知，當在該導熱增強改質劑中添加石墨時，能夠進一步改善該塑膠材料的熱傳導係數，同時還有效改善押出機螺旋磨耗時間及射出機射嘴磨損時間。

再由本案第三個實施例可知，在該塑膠材料中還能夠添加阻燃劑，該塑膠材料中添加該阻燃劑後能夠對該塑膠材料的阻燃性進行改善，使該塑膠材料的阻燃性提升，同時亦保有該塑膠材料的高熱傳導係數並延長押出機螺旋磨耗時間及射出機射嘴磨損時間。

最後由本案的第四個實施例可知，該塑膠材料中同時添加有特定比例的該阻燃劑、該石墨及該氧化鎂時，能夠同時對該塑膠材料的阻燃性、熱傳導係數、押出機螺旋磨耗時間及射出機射嘴磨損時間進行改善。

經改善熱傳導係數後的該塑膠材料能夠用來製造LED的燈座，LED在使用時會產生大量的熱能，該塑膠材料具有良好的熱傳導性能時，能夠迅速排除LED所產生的熱量，有效避免LED因自身產生的高溫而損壞，同時LED燈座使用該塑膠材料製造時，使LED燈座製造時非常容易且迅速，有效減低製造的成本及時間，同時該塑膠材料成本低廉，同時具有降低材料成本的功效。再者因該塑膠材料中添加該氧化鎂後能夠維持該塑膠材料的低摩擦係數，避免該塑膠材料在射出成形的過程中磨損機台而導致機台零件壽命減短的問題，延長機台零件的使用壽命。

就以上所述可以歸納出本發明具有以下優點：

1.為本發明具低磨耗高導熱之塑膠材料，其中塑膠材料添加有氧化鎂，當塑膠材料中添加有氧化鎂時，除能夠提高塑膠材料的導熱係數，有效改善塑膠材料導熱性不佳的問題之外，還能夠維持塑膠材料的低摩擦係數，避免塑膠材料在射出成形的過程中磨損機台而導致機台零件壽命減短的問題。

惟上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍，故舉凡數值之變更或等效元件之置換，或依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範疇。

圖1：為本發明具低磨耗高導熱之塑膠材料之原料配方表。圖2：為本發明具低磨耗高導熱之塑膠材料之複合材料性能參數表。

Claims (13)

1. 一種具低磨耗高導熱之塑膠材料，其包含有：聚醯胺，該聚醯胺為尼龍6、尼龍66或其之組合，而該聚醯胺所占的重量百分比為17.7至27.7%；潤滑劑，該潤滑劑所占的重量百分比為0.1至2.5%；抗氧化劑，該抗氧化劑所占的重量百分比為0.1至2.5%；表面活性劑，該表面活性劑所占的重量百分比為0.1至2.5%；導熱增強改質劑，該導熱增強改質劑中具有氧化鎂，而該導熱增強改質劑所占的重量百分比為65至75%。
2. 如請求項1所述之具低磨耗高導熱之塑膠材料，其中該氧化鎂包含有粗粒氧化鎂及細粒氧化鎂，該粗粒氧化鎂的平均粒徑為40至100um，該細粒氧化鎂的平均粒徑為5至35um。
3. 如請求項2所述之具低磨耗高導熱之塑膠材料，其中該粗粒氧化鎂的平均粒徑為40至70um為最佳，該細粒氧化鎂的平均粒徑為5至20um為最佳。
4. 如請求項3所述之具低磨耗高導熱之塑膠材料，其中該粗粒氧化鎂所占的重量百分比少於該細粒氧化鎂所占的重量百分比。
5. 如請求項4所述之具低磨耗高導熱之塑膠材料，其中該聚醯胺為尼龍6且所占重量百分比為24.1%，該粗粒氧化鎂所占重量百分比為35%，該細粒氧化鎂所占重量百分比為40%。
6. 如請求項4所述之具低磨耗高導熱之塑膠材料，其中該導熱增強改質劑還包含有石墨，該石墨所占的重量百分比為5至12%，該石墨的平均粒徑小於300um。
7. 如請求項6所述之具低磨耗高導熱之塑膠材料，其中該石墨的平均粒徑小於150um為最佳。
8. 如請求項7所述之具低磨耗高導熱之塑膠材料，其中該聚醯胺為尼龍6且所占重量百分比為24.1%，該石墨所占重量百分比為5%，該粗粒氧化鎂所占重量百分比為30%，該細粒氧化鎂所占重量百分比為40%。
9. 如請求項4所述之具低磨耗高導熱之塑膠材料，其中該塑膠材料還包含有阻燃劑，該阻燃劑為磷氮無鹵阻燃劑抑或是鹵素阻燃劑，該阻燃劑所占重量百分比為7至12%。
10. 如請求項9所述之具低磨耗高導熱之塑膠材料，其中該聚醯胺為尼龍6與尼龍66之組合，該尼龍6所占重量百分比為17.8%，而該尼龍66所占重量百分比為4.3%，該阻燃劑所占重量百分比為12%，該粗粒氧化鎂所占重量百分比為30%，而該細粒氧化鎂所占重量百分比為35%。
11. 如請求項7所述之具低磨耗高導熱之塑膠材料，其中該塑膠材料還包含有阻燃劑，該阻燃劑為磷氮無鹵阻燃劑抑或是鹵素阻燃劑，該阻燃劑所占重量百分比為7至12%。
12. 如請求項11所述之具低磨耗高導熱之塑膠材料，其中該聚醯胺為尼龍6且所占重量百分比為27.1%，該石墨所占重量百分比為12%，該阻燃劑所占重量百分比為7%，該粗粒氧化鎂所占重量百分比為23%，而該細粒氧化鎂所占重量百分比為30%。
13. 如請求項5、8、10或12中任一項所述之具低磨耗高導熱之塑膠材料，其中該潤滑劑所占重量百分比為0.2%，該抗氧化劑所占重量百分比為0.2%，該表面活性劑為矽氧樹脂且所占重量百分比為0.5%。