一種聚碳酸酯導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及改性復(fù)合材料制備領(lǐng)域，具體涉及本發(fā)明涉及一種聚碳酸酯導(dǎo)熱復(fù)合 材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚碳酸酯（PC)是一種綜合性能優(yōu)越的工程塑料，也是近年來增長速度最快的通 用工程塑料，具有優(yōu)異的沖擊韌性、電氣絕緣性、耐蠕變性、透明性和無毒性等優(yōu)點(diǎn)，目前廣 泛應(yīng)用于汽車、運(yùn)動(dòng)器材、辦公設(shè)備等的外殼和電子電器零部件等方面。在上述一些應(yīng)用設(shè) 備的部件中常帶有固定、散熱的金屬嵌件，然而PC與金屬的成型收縮率差異大，這樣在注 塑過程中由于收縮率不同容易發(fā)生應(yīng)力開裂，或是成型后的塑件中殘存大的應(yīng)力而在后續(xù) 工藝中發(fā)生開裂，所以報(bào)廢率高、成本高昂；同時(shí)，隨著電子電器產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，集成電路 正向著小型化、高密度、大功率的方向發(fā)展，此時(shí)設(shè)備的熱量在迅速的積累、溫度也在不斷 的升高，而溫度又對(duì)設(shè)備穩(wěn)定性和使用壽命有致命的影響?；谏鲜鰞牲c(diǎn)，就要求PC材料 具有低應(yīng)力、低熱膨脹、尚熱傳導(dǎo)率和尚耐熱等性能特征，以提尚成型良率和保證微電子電 路及時(shí)散熱，防止出現(xiàn)翹曲、剝離或裂紋現(xiàn)象而影響產(chǎn)品的性能及壽命。因此，如能在保持 PC材料原有優(yōu)良性能的基礎(chǔ)上，改善其應(yīng)力開裂并大幅度提高其導(dǎo)熱性，對(duì)于滿足市場(chǎng)對(duì) 該材料的需求和擴(kuò)展PC材料的應(yīng)用領(lǐng)域意義重大。
[0003] 目前，涉及采用金屬氧化物等導(dǎo)熱粉體來對(duì)PC進(jìn)行共混改性的專利技術(shù)已有很 多，例如中國專利CN 101418116A、CN 104004328A、CN 103289342A等，但金屬氧化物的導(dǎo) 熱率低，添加量非常大，而且絕大部分的金屬氧化物會(huì)催化氧化PC，使得PC的性能降低非 常嚴(yán)重，幾乎是沒有實(shí)用價(jià)值，所以市面上還沒有量產(chǎn)的具有實(shí)用價(jià)值的PC導(dǎo)熱材料；本 專利采用特殊的分散方法，使得導(dǎo)熱介質(zhì)添加量少；通過玻纖增強(qiáng)、釋放內(nèi)應(yīng)力、同時(shí)也有 利于導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的建立；所制得的導(dǎo)熱PC不僅導(dǎo)熱率高而且力學(xué)強(qiáng)度大，目前還沒有專利同 時(shí)具有高導(dǎo)熱率與良好力學(xué)性能的碳纖玻纖增強(qiáng)PC導(dǎo)熱材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聚碳酸酯導(dǎo)熱復(fù)合材料，其具 有低應(yīng)力、較高的熱傳導(dǎo)率，同時(shí)此材料具有剛性高、尺寸穩(wěn)定性好、耐疲勞等特性，可被廣 泛用于設(shè)備殼體、電子零件、配電板、電動(dòng)工具罩等。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供聚碳酸酯導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法
[0006] 通過以下方案來實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種聚碳酸酯導(dǎo)熱復(fù)合材料，包括聚碳酸酯、導(dǎo)熱母粒、抗氧劑和潤滑劑，其特征 在于：各組分的重量份數(shù)為：
[0008] 聚碳酸酯100; 導(dǎo)熱母粒40-70; 玻璃纖維10-30; 主抗氧劑0.2-0.8; 輔抗氧劑0.3-1.2; 潤滑劑 0.5-2.0;
[0009] 導(dǎo)熱母粒，包括如下組分，各組分的重量份數(shù)為：
[0010] 多孔聚碳酸酯粉末30; 炭黑 10-20; 石墨烯 5-20; 碳納米管5-10; 相容劑 5-15。
[0011] 所述的聚碳酸酯導(dǎo)熱復(fù)合材料，各組分的優(yōu)選重量份數(shù)為：
[0012] 聚碳fe醋1.00; 導(dǎo)熱母粒50-70; 玻璃纖維15-25; 主抗氧劑0.2-0.8; 輔抗氧劑0.3-1.2: 潤滑劑 0.5-2.0;
[0013] 導(dǎo)熱母粒，各組分優(yōu)選重量份數(shù)為：
[0014] 多孔聚碳酸酯粉末30; 炭黑 10-20； 石墨i布 10-20； 碳納米管5-8; 相容劑 5-12。
[0015] 所述的聚碳酸酯導(dǎo)熱復(fù)合材料，各組分的較優(yōu)選重量份數(shù)為：
[0016] 聚碳酸酯]00; 導(dǎo)熱母粒60; 玻璃纖維20; 主抗氧劑0.5; 輔抗氧劑0.8; 潤滑劑 1.5;
[0017] 導(dǎo)熱母粒，各組分較優(yōu)選重量份數(shù)為：
[0018] 多孔聚碳酸酯粉末30; 炭黑 15, 石墨烯 15; 碳納米管7; 相容劑 8。
[0019] 所述的聚碳酸酯為注塑級(jí)聚碳酸酯，優(yōu)選熔融指數(shù)為10?20g/10min(300°C， 1.2k g，ASTM D1238)的聚碳酸酯樹脂，流動(dòng)性和機(jī)械性能適中。
[0020] 所述的玻璃纖維為無堿短切玻纖，單絲直徑7?13,短切長度3?24。
[0021] 所述主抗氧劑為抗氧劑1076或抗氧劑1010的任一種，所述輔抗氧劑為抗氧劑 168、抗氧劑626、抗氧劑PEPQ和抗氧劑412S中的任一種及以上。
[0022] 所述潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯、阿科瑪L-1000和聚合蠟的任一種及以上。季戊 四醇硬脂酸酯類對(duì)于聚碳酸酯屬于內(nèi)潤滑劑，它起到削弱分子鏈間的相互作用力的作用， 能引起分子間的滑動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，減低分子間的摩擦力，避免過多的剪切力產(chǎn)生熱導(dǎo)致材料發(fā) 生降解，同時(shí)能提高材料的流動(dòng)性；阿科瑪L-1000或聚合蠟對(duì)于聚碳酸酯屬于外潤滑劑， 它會(huì)附著在熔體或加工機(jī)械、模具的表面，形成潤滑界面，降低熔體與加工機(jī)械的摩擦力， 可以提尚加工性能。
[0023] 所述相容劑為苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物，苯乙烯-丙烯 腈-馬來酸酐共聚物，POE接枝馬來酸酐和POE接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯的任一種及以 上。
[0024] 一種聚碳酸酯導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，包括:A、導(dǎo)熱母粒的制備：a、將石墨烯 和碳納米管按比例準(zhǔn)確稱量，通過強(qiáng)氣流分散法使石墨烯和碳納米管均勻的分散、吸附到 分散載體炭黑上，制得導(dǎo)熱介質(zhì)；b、將多孔狀聚碳酸酯粉末、導(dǎo)熱介質(zhì)和相容劑按一定的 配比準(zhǔn)確稱量，投入至高速混合機(jī)中充分混合，然后經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到導(dǎo)熱母 粒，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度為230?260°C ;B、導(dǎo)熱復(fù)合材料的加工：將純聚碳酸酯粉料 在IKTC下干燥4h，然后將聚碳酸醋、A步驟得到的導(dǎo)熱母粒、主抗氧劑、輔抗氧劑和潤滑 劑按劑按一定的配比準(zhǔn)確稱量，在高速混合機(jī)中充分混合，玻璃纖維經(jīng)過準(zhǔn)確標(biāo)定通過側(cè) 喂料，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到了本發(fā)明所述的聚碳酸酯導(dǎo)熱復(fù)合材料，擠出溫度為 250 ?280 °C。
[0025] -種聚碳酸酯導(dǎo)熱復(fù)合材料，包括聚碳酸酯、導(dǎo)熱母粒、抗氧劑和潤滑劑，其特征 在于：各組分的重量份數(shù)為：
[0026] 聚碳酸酯】00; 導(dǎo)熱母粒40-70; 導(dǎo)熱炭纖維10-30; 主抗氧劑0.2-0.8; 輔抗氧劑0.3-1.2; 潤滑劑 0.5-2.0;
[0027] 導(dǎo)熱母粒，以重量份數(shù)計(jì)，包括如下組分：
[0028] 多孔聚碳酸酯30; 炭黑 10-20; 石墨烯 5-20; 碳納米管5-10; 相容劑 5-15"
[0029] 所述的聚碳酸酯導(dǎo)熱復(fù)合材料，各組分的優(yōu)選重量份數(shù)為：
[0030] 聚碳酸酯100; 導(dǎo)熱母粒50-70; 導(dǎo)熱碳纖維15-25; 主抗氧劑0.2-0.8; 輔抗氧劑0.3-1.2; 潤滑劑 0.5-2.0;
[0031] 導(dǎo)熱母粒，各組分優(yōu)選重量份數(shù)為：
[0032] 多孔聚碳酸酯30; 炭 1:( 10-20,
[0033] 石墨鋪i 10-20； 碳納米管5-8; 相容劑 5-12。
[0034] 所述的聚碳酸酯導(dǎo)熱復(fù)合材料，各組分的較優(yōu)選重量份數(shù)為：
[0035] 聚碳酸酯100; 導(dǎo)熱母粒60; 導(dǎo)熱碳纖維20; 主抗氧劑0.5; 輔抗氧劑0.8; 潤滑劑 1.5;
[0036] 導(dǎo)熱母粒，各組分較優(yōu)選重量份數(shù)為：
[0037] 多孔聚碳酸酯30; 炭黑 15; 石墨烯 15; 碳納米管7; 相容劑 8。
[0038] 所述的聚碳酸酯為注塑級(jí)聚碳酸酯，所述的玻璃纖維為無堿短切玻纖，單絲直徑 7?13,短切長度3?24。
[0039] 所述主抗氧劑為抗氧劑1076或抗氧劑1010的任一種，所述輔抗氧劑為抗氧劑 168、抗氧劑626、抗氧劑PEPQ和抗氧劑412S中的任一種及以上。
[0040] 所述潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯、阿科瑪L-1000和聚合蠟的任一種及以上。
[0041] 所述相容劑為苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物，苯乙烯-丙烯 腈-馬來酸酐共聚物，POE接枝馬來酸酐和POE接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯的任一種及以 上。
[0042] 一種聚碳酸酯導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，包括:A、導(dǎo)熱母粒的制備：a、將石墨烯 和碳納米管按比例準(zhǔn)確稱量，通過強(qiáng)氣流分散法使石墨烯和碳納米管均勻的分散、吸附到 分散載體炭黑上，制得導(dǎo)熱介質(zhì)；b、將多孔狀聚碳酸酯粉末、導(dǎo)熱介質(zhì)和相容劑按一定的 配比準(zhǔn)確稱量，投入至高速混合機(jī)中充分混合，然后經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到導(dǎo)熱母 粒，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度為230?260°C ;B、導(dǎo)熱復(fù)合材料的加工：將純聚碳酸酯粉料在 IKTC下干燥4h，然后將聚碳酸酯、A步驟得到的導(dǎo)熱母粒、主抗氧劑、輔抗氧劑和潤滑劑 按劑按一定的配比準(zhǔn)確稱量，在高速混合機(jī)中充分混合，導(dǎo)熱碳纖維經(jīng)過準(zhǔn)確標(biāo)定通過側(cè) 喂料，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到了本發(fā)明所述的聚碳酸酯導(dǎo)熱復(fù)合材料，擠出溫度為 250 ?280 °C。
[0043] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0044] 1、利用具有高導(dǎo)熱率的石墨烯和碳納米管二元組合為導(dǎo)熱介質(zhì)來構(gòu)筑致密的導(dǎo) 熱路徑，以使復(fù)合材料具備良好的導(dǎo)熱性能；
[0045] 2、本發(fā)明采用主抗氧劑和輔抗氧劑相結(jié)合，提高了制備過程中材料的穩(wěn)定性；
[0046] 3、本發(fā)明所述的潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯、阿科瑪L-1000、聚合蠟的任一種或 兩種；季戊四醇硬脂酸酯類對(duì)于聚碳酸酯屬于內(nèi)潤滑劑，它起到削弱分子鏈間的相互作用 力的作用，能引起分子間的滑動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，減低分子間的摩擦力，避免過多的剪切力產(chǎn)生熱導(dǎo) 致材料發(fā)生降解，同時(shí)能提高材料的流動(dòng)性；阿科瑪L-IOOO或聚合蠟對(duì)于聚碳酸酯屬于外 潤滑劑，它會(huì)附著在熔體或加工機(jī)械、模具的表面，形成潤滑界面，降低熔體與加工機(jī)械的 摩擦力，可以提尚加工性能；
[0047] 4、本發(fā)明采用了強(qiáng)氣流分散法，這種簡單、有效的分散方法能使兩種導(dǎo)熱填料充 分的分散；同時(shí)采用了炭黑為分散載體，其能有效吸附導(dǎo)熱填料，從而防止導(dǎo)熱填料重新聚 集；采用了兩種不同結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱填料進(jìn)行了復(fù)配，很好的填補(bǔ)了導(dǎo)熱路徑中的空隙從而優(yōu) 化了復(fù)合材料中的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，使PC復(fù)合材料具備了良好的導(dǎo)熱性。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 以下實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)的說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于這種實(shí)施例。
[0049] 實(shí)施例1
[0050] 一種聚碳酸酯導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，A、導(dǎo)熱母粒的制備：a、稱取200g石墨 稀、50g碳納米管、200g炭黑、150g苯乙稀-丙稀腈-馬來酸酐共聚物和300g多孔狀聚碳酸 酯粉末，通過強(qiáng)氣流分散法使200g石墨烯和50g碳納米管均勻的分散、吸附到200g的分散 載體-炭黑上，制得450g導(dǎo)熱介質(zhì)；b、將300g多孔狀聚碳酸醋粉末、450g導(dǎo)熱介質(zhì)和相容 劑150g苯乙烯-丙烯腈-馬來