一種高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料，包括重量百分比的以下組分，35%導(dǎo)熱填料、60?61%主體塑料、2?3%偶聯(lián)劑和2?3%分散劑。本發(fā)明采用間歇微波方法制備的導(dǎo)熱填料表面負載了氧化物，其不同形狀的導(dǎo)熱粒子在聚合物基體中分散均勻，能形成完整的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，使制備的復(fù)合材料具有良好的熱傳導(dǎo)性、加工性能、耐候性和外觀光澤；制備的高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料能夠滿足模壓、注塑和擠出成型等加工方式，經(jīng)注塑成型后可廣泛應(yīng)用于電子電器、手機外殼及LED燈具等制品,可以提高產(chǎn)品在高溫時的散熱性能,延長使用壽命。
【專利說明】
-種高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料及其制備方法，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 高分子材料由于具有密度小、耐腐蝕、設(shè)計自由度高、系統(tǒng)成本低等優(yōu)點，使其具 有其他材料不可比擬的優(yōu)異性能，從而廣泛用于科學(xué)技術(shù)、國防建設(shè)和國民經(jīng)濟等各個領(lǐng) 域，并已成為現(xiàn)代社會生活中衣食住行用各個方面不可缺少的材料。但是，單純的高分子材 料導(dǎo)熱性能較低，一般熱導(dǎo)率僅有0.2~0.3W/(m . K)左右，在有較高導(dǎo)熱要求的場合，比如 電子信息等相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，其應(yīng)用將會受到制約。
[0003] 高導(dǎo)熱塑性復(fù)合材料具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，因此，受到越來越多的重視。目前提高 塑料導(dǎo)熱性能常用的方式是添加入導(dǎo)熱性的填料，W增加其導(dǎo)熱能力。填充效果的好壞很 大程度上取決于導(dǎo)熱填料與主體塑料相融的程度，因此改善導(dǎo)熱填料與主體塑料相融問題 成為目前制備改性導(dǎo)熱塑料的關(guān)鍵點。
[0004] 在我們國家的實際生產(chǎn)中，塑料改性的制備一般采用共混法，即將無機填料直接 加入到聚合物基體中進行混合。共混法操作簡單，但是顆粒容易團聚，無機納米粒子在導(dǎo)電 聚合物基體中難W分散均勻，使復(fù)合材料結(jié)構(gòu)具有不確定性，因此運種方法通常需要在共 混前對納米粒子的表面進行改性處理。目前常用的表面處理方法有:添加表面活性劑降低 納米粒子的表面張力和表面自由能，W改善納米粒子的分散狀況;添加偶聯(lián)劑，使納米粒子 與基體之間有較強的相互作用力，運一相互作用可W是共價鍵結(jié)合，可W是吸附在粒子上 的偶聯(lián)劑使基體聚合物的鏈段形成環(huán)狀，將納米粒子捕捉在其中，也可W是聚合物的鏈段 和表面改性劑的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)互相貫穿。而現(xiàn)在，一般，我們的實際生產(chǎn)都是直接添加硅烷偶聯(lián) 劑和添加劑共混，但運種表面處理具有分布不均勻和選擇性單一的缺點，會造成生產(chǎn)出的 導(dǎo)熱塑料局部導(dǎo)熱系數(shù)不均一，得不到穩(wěn)定的產(chǎn)品。
[0005] 申請?zhí)枮镃N200810010571.8的專利公開了一種新型高分子導(dǎo)熱塑料的合成方法， 但是由于其中沒有加入偶聯(lián)劑，也沒有對碳材料表面進行修飾，所W合成效果不佳，內(nèi)部碳 材料聚積嚴重。
[0006] 申請?zhí)枮镃N 201310491873.2的專利公開了一種新型絕緣導(dǎo)熱塑料及制備方法， 其方法是選用新型導(dǎo)熱填料制備具有較高熱導(dǎo)率和加工流動性的絕緣導(dǎo)熱塑料。此專利方 法較為簡單，但由于是將塑料基體、絕緣導(dǎo)熱填料和加工助劑物理共混擠出注塑，無法形成 穩(wěn)定大面積的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，因此導(dǎo)熱系數(shù)較低，為2.05W/m.K。
[0007] 因此，要尋求一種合成效果好、導(dǎo)熱系數(shù)高的塑性復(fù)合填充材料及其制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明采用間歇微波法制備了表面含有與聚酷胺(PA)基材相容的官能團并負載 氧化物的碳材料。本發(fā)明不用去除過量的非共價功能化修飾碳材料的聚合物小分子和有機 小分子，利用歇微波法直接將其碳化，生成具有導(dǎo)熱性的碳，同時其相應(yīng)的官能團保留在碳 材料表面，將負載氧化物的碳材料作為導(dǎo)熱填料添加到PA基材中，然后用雙螺桿擠出機擠 出，即得到本發(fā)明的高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料。本發(fā)明獲得的高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料可 W作為L邸燈具的半導(dǎo)體忍片散熱器件的導(dǎo)熱材料，該方法簡單易操作，有效解決了導(dǎo)熱填 料與主體塑料相融問題，進而制備得到高導(dǎo)熱塑性的復(fù)合填充材料。
[0009] 本發(fā)明的目的在于解決上述問題，通過改善導(dǎo)熱填料與主體塑料的相融性，提供 一種合成效果好、導(dǎo)熱性能優(yōu)異的高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料及其制備方法。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料，包括重量百分比的W下組 分： 導(dǎo)熱填料 35% 主體塑料 60-61%
[0011] 偶聯(lián)劑 2-3% 分散劑 2-3%
[0012] 其中，導(dǎo)熱填料是將聚乙締亞胺、1-氨基巧和四氨巧喃浸泡于醋酸儀氧化物前驅(qū) 體溶液中，取出干燥，再經(jīng)間歇微波法加熱而制得。該導(dǎo)熱填料是一種新型碳材料。
[0013] 將一定比例的聚乙締亞胺、1-氨基巧和四氨巧喃小分子，浸泡在醋酸儀氧化物前 驅(qū)體溶液中。依靠非共價鍵(離子鍵、金屬鍵和分子間作用力）作用把儀離子組裝在小分子 表面，然后干燥，置于微波爐中用間歇微波法加熱，讓醋酸儀氧化物前驅(qū)體分解為氧化物， 相應(yīng)的小分子碳化成為碳材料，但同時小分子官能團保持在碳材料表面上。
[0014] 優(yōu)選的，所述的主體塑料是聚酷胺(PA)基材，為PA6和PA66中的一種或兩種。
[0015] 優(yōu)選的，所述的偶聯(lián)劑是馬來酸酢接枝相容劑和KH-550硅烷偶聯(lián)劑的一種或兩 種。
[0016] 優(yōu)選的，所述的分散劑是聚乙締化咯燒酬。
[0017]優(yōu)選的，聚乙締亞胺、1-氨基巧和四氨巧喃的質(zhì)量比是1:1-3:1-3。
[0018] 優(yōu)選的，所述的醋酸儀氧化物前驅(qū)體溶液與聚乙締亞胺、1-氨基巧和四氨巧喃= 者總和的質(zhì)量比是1:2.5-6，氧化物前驅(qū)體溶液選自醋酸儀。
[0019] 優(yōu)選的，歇微波法加熱的操作如下:微波加熱15s，停頓10s，重復(fù)4次。
[0020] 制備高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料的方法，包括W下步驟：
[0021 ] 1)將導(dǎo)熱填料、主體塑料、偶聯(lián)劑和分散劑混合均勻，得到混合物；
[0022] 2)將步驟1)得到的混合物置于雙螺桿擠出機中，擠出造粒，即可得到高導(dǎo)熱塑性 復(fù)合填充材料。
[0023] 優(yōu)選的，擠出造粒過程，控制溫度為200-270°C，加工扭矩為30-70N ? m。
[0024] 可W將本發(fā)明的到的高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料進一步加工，經(jīng)過制巧，理巧，加熱 巧，預(yù)吹氣，拉伸巧，高壓吹，冷卻吹，脫模程序形成產(chǎn)品，最后整合統(tǒng)一包裝;也可W在雙螺 桿擠出機中混合反應(yīng)后直接進行制巧，理巧，加熱巧，預(yù)吹氣，拉伸巧，高壓吹，冷卻吹，脫模 程序形成產(chǎn)品。
[0025] 本發(fā)明的有益效果是，采用間歇微波方法制備得到的導(dǎo)熱填料表面負載了氧化 物，其不同形狀的導(dǎo)熱粒子在聚合物基體中分散均勻，能形成完整的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，使制備的復(fù) 合材料具有良好的熱傳導(dǎo)性、加工性能、耐候性和外觀光澤;制備的高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材 料能夠滿足模壓、注塑和擠出成型等加工方式;該高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料經(jīng)過注塑成型 后可廣泛應(yīng)用于電子電器、手機外殼及LED燈具等制品，可W提高產(chǎn)品在高溫時的散熱性 能，延長使用壽命。
【具體實施方式】 [00%] 實施例1
[0027] -種高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料，包括重量百分比的W下組分： 導(dǎo)熱填料 35%;^ 尼龍6 21%, 痕龍滿 銷％，
[002引 馬來酸酢接枝相容劑 1嘴， 娃焼偶聯(lián)劑 1常， 分散劑 攤，
[0029] 其中，35%的導(dǎo)熱填料中，分別是：10%陽I、10%1-AP、10%THF和5%醋酸儀。
[0030] 導(dǎo)熱填料是將PEI、I-AP和THF按1:1:1的質(zhì)量比浸泡于醋酸儀氧化物前驅(qū)體溶液 中1小時，其中，醋酸儀前驅(qū)體溶液與PEI、I-AP和THF混合物的質(zhì)量比是1:6，取出干燥，置于 微波爐中用間歇微波法，每加熱15s，停頓10s，重復(fù)4次，則制得導(dǎo)熱填料。
[0031] 制備高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料的方法，包括W下步驟：
[0032] 1)將導(dǎo)熱填料、主體塑料、偶聯(lián)劑和分散劑混合均勻，得到混合物；
[0033] 2)將步驟1)得到的混合物置于雙螺桿擠出機中，擠出造粒，其中，控制擠出溫度為 240-250°C，加工扭矩為40N ? m，即可得到高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料。
[0034] 實施例2
[0035] -種高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料，包括重量百分比的W下組分： 導(dǎo)熱填料 35% 尼姥6 40%, 尼龍66 21%,
[0036] 馬來酸巧接枝相容劑 1%， 珪婉偶聯(lián)劑 1%， 分散劑 2%，
[0037] 其中，35%的導(dǎo)熱填料中，分別是:5%陽I、5%1-AP、15%THF和10%醋酸儀。
[003引其中，導(dǎo)熱填料是將陽I、I-AP和THF按1:1:3的質(zhì)量比浸泡于醋酸儀氧化物前驅(qū)體 溶液中1小時，其中，醋酸儀前驅(qū)體溶液與PEI、1-AP和THF混合物的質(zhì)量比是1:2.5，取出干 燥，置于微波爐中用間歇微波法加熱15s，停頓10s，重復(fù)4次，則制得導(dǎo)熱填料。
[0039]高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料的制備方法與實施例1的制備方法相同。
[0040] 實施例3
[0041] -種高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料，包括重量百分比的W下組分： 導(dǎo)熱填料 3:目藏， 尼龍6 4(城, 尼龍㈱ 21說，
[0042] 馬來糜醉接枝相容劑 鞋綻偶聯(lián)劑 1%:， 分散劑 激，
[0043] 其中，35%的導(dǎo)熱填料中，分別是:5%陽I、10%1-AP、15%THF和5%醋酸儀。
[0044] 其中，導(dǎo)熱填料是將陽I、I-AP和THF按1:2:3的質(zhì)量比浸泡于醋酸儀氧化物前驅(qū)體 溶液中1小時，其中，醋酸儀氧化物前驅(qū)體與PEI、I-AP和THF混合物的質(zhì)量比是1:6，取出干 燥，置于微波爐中用間歇微波法加熱15s，停頓10s，重復(fù)4次，則制得導(dǎo)熱填料。
[0045] 制備高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料的方法，包括W下步驟：
[0046] 1)將導(dǎo)熱填料、主體塑料、偶聯(lián)劑和分散劑混合均勻，得到混合物；
[0047] 2)將步驟1)得到的混合物置于雙螺桿擠出機中，擠出造粒，其中，控制擠出溫度為 220-230°C，加工扭矩為70N ? m，即可得到高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料。
[004引實施例4
[0049] -種高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料，包括重量百分比的W下組分： 導(dǎo)巧填料 35%， 尼龍6 辨％， 尼龍66 30%，
[(K)加] 馬來酸巧接枝相容劑 2%, 硅烷偶聯(lián)劑 1%， 分散劑 2%，
[0051] 其中，35%的導(dǎo)熱填料中，分別是:5%陽I、10%1-AP、10%THF和10%醋酸儀。
[0052] 其中，導(dǎo)熱填料是將PEI、1-AP和THF按1:2:2的質(zhì)量比浸泡于醋酸儀氧化物前驅(qū)體 溶液中1小時，其中，醋酸儀前驅(qū)體溶液與PEI、1-AP和THF混合物的質(zhì)量比是1:2.5，取出干 燥，置于微波爐中用間歇微波法加熱15s，停頓10s，重復(fù)4次，則制得導(dǎo)熱填料。
[0053] 高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料的制備方法與實施例3的制備方法相同。
[0054] 實施例1-4中，制備高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料的各組分重量百分比和所制備的高 導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料的性能測試結(jié)果如表1所示。
[0055] 表1實施例1-4的各組分重量百分比和性能測試結(jié)果
[0化6]
【主權(quán)項】
1. 一種高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料，其特征在于，包括重量百分比的以下組分： 導(dǎo)熱填料 35%， 主體塑料 60-61%， 偶聯(lián)劑 2-3%， 分散劑 2-3%， 其中，導(dǎo)熱填料是將聚乙烯亞胺、1-氨基芘和四氫呋喃浸泡于氧化物前驅(qū)體溶液中，取 出干燥，再經(jīng)間歇微波法加熱而制得。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料，其特征在于，所述的主體塑料是尼 龍6和尼龍66中的一種或兩種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料，其特征在于，所述的偶聯(lián)劑是馬來 酸酐接枝相容劑和KH-550硅烷偶聯(lián)劑中的一種或兩種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料，其特征在于，所述的分散劑是聚乙 烯吡咯烷酮。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料，其特征在于，聚乙烯亞胺、1-氨基 芘和四氫呋喃的質(zhì)量比是1:1-3:1-3。6. 據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料，其特征在于，所述的氧化物前驅(qū)體溶 液與聚乙烯亞胺、1-氨基芘和四氫呋喃三者總和的質(zhì)量比是1:2.5-6,氧化物前驅(qū)體溶液選 自醋酸鎂。7. 據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料，其特征在于，歇微波法加熱的操作如 下:微波加熱15 s，停頓10 s，重復(fù)4次。8. 制備權(quán)利要求1-7中任一項所述的高導(dǎo)熱塑性復(fù)合填充材料的方法，其特征在于，包 括以下步驟： 1) 將導(dǎo)熱填料、主體塑料、偶聯(lián)劑和分散劑混合均勻，得到混合物； 2) 將步驟1)得到的混合物置于雙螺桿擠出機中，擠出造粒，即可得到高導(dǎo)熱塑性復(fù)合 填充材料。9. 據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，擠出造粒過程，控制溫度為200-270°C，加工 扭矩為30-70N.m。
【文檔編號】C08K9/12GK105924961SQ201610514783
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】徐常威, 梁杰聰
【申請人】廣州大學(xué)