一种抗滴落抑烟型环保导热材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种导热材料及其制备方法，具体是一种抗滴落抑烟型环保导热材料 及其制备方法，属于高分子材料技术领域。
【背景技术】
[0002] LED灯具即发光二极管灯具，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中 通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、 白色的光。因其具有高效、节能、长寿、小巧等技术特点，现已在电子显示屏、交通信号、电 子LCD显示屏背光源、电子产品等领域中得到广泛的应用。
[0003] 为了保证LED灯的使用寿命，制造 LED散热外壳所采用的导热复合材料要求具有 较高的导热系数、良好的力学性能及加工性能。传统的三种灯具外壳散热材料主要有铝材、 塑料和陶瓷。铝材导热性能相对较好，但因其具有导电特性而不易过安规；塑料绝缘性好， 但塑料的导热及膨胀系数却比较低；陶瓷兼具前两者的绝缘和散热优点，但陶瓷易碎、加工 成本高。目前所用于制作LED灯塑料散热外壳的树脂导热系数偏低，只有0. 2-04w/m. k，完 全不符合在散热要求严格的环境下的使用要求。LED散热不良容易导致电源损坏、光衰加 快、寿命减短等问题。
[0004] 尼龙，英文名称Polyamide，简称PA，是分子主链上含有重复酰胺基团-[NHC0]-的 热塑性树脂总称，尼龙可用于制备LED灯散热外壳。根据美国阻燃材料标准及测试方法 UL-94指标，普通尼龙仅达到V-2级，而阻燃尼龙要求达到V-O级.阻燃尼龙的应用，降低了 汽车、电子电气、交通运输和航天航空等领域因火灾引起的损失。随着以塑代钢在电子电器 等领域的广泛推广应用，尤其是LED的需求迅速扩大，对其制造材料有了更高的要求：既要 满足欧盟RoHS环保要求，又要符合REACH指令要求，而现有的导热塑料还无法做到同时具 有优良的导热性能及无卤阻燃性能，限制了塑料在电子电器设备领域的应用推广。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种抗滴落抑烟型环保导热材料，该导热材料是由基体树 月旨、无卤阻燃剂、导热填料、抗滴落剂、偶联剂、抗氧剂以及其他加工助剂，通过表面处理、熔 融、挤出、冷却、风干、切粒等工艺制成，可解决塑料高填充后性能劣化、塑料导热易燃、易滴 落的问题，使其阻燃等级提高到UL-VO等级，绝缘性能通过欧盟安规测试O 3750V)。
[0006] 本发明的技术方案如下：一种抗滴落抑烟型环保导热材料，由基体树脂28~55份、 导热填料30~50份、无卤阻燃剂15~25份、抗滴落剂0. 1~6份、偶联剂0. 5~5份、抗氧剂 2~6份、其它助剂0. 1~10份按重量配比组成，采用如下步骤制备： (1)配制水-无水乙醇溶液，该溶液中水的质量百分比为15~20%，将偶联剂溶于配制好 的水-无水乙醇溶液中，配制成偶联剂浓度为5~15wt. %的偶联剂-水-醇溶液；采用喷雾 方法，将偶联剂-水-醇溶液加入到配导热填料中，偶联剂-水-醇溶液喷雾加入过程中， 同时对导热填料进行搅拌； (2) 将导热填料继续搅拌10~20 min，然后将导热填料在0. 05MPa真空、60~80 °C条件 下干燥20~40min，再在80~120°C下干燥2. 5~6h，然后装入双螺杆挤出机侧喂料系统； (3) 将基体树脂原料在80~1201：时鼓风干燥3~6小时后，将干燥后的基体树脂、无卤阻 燃剂、抗滴落剂、抗氧剂及其他加工助剂加入高速混合机中混合均匀，混合后的物料装入双 螺杆挤出机的主喂料系统； (4 )通过双螺杆挤出机将主喂料系统和侧喂料系统的物料经过熔融、挤出、造粒、水 冷、风干、切粒、干燥，制得抗滴落抑烟型环保导热材料；双螺杆挤出机的加工工艺条件 如下：温度为：一区 160~180°C，二区 170~220°C，三区 220~250°C，四区 220~250°C，五区 220~250°C，六区200~250°C，机头200~240°C ;螺杆转速为：300~500转/分；物料在料筒停 留时间控制在2min以内；其中，所述的无卤阻燃剂为膦酸金属盐、三聚氰胺多聚磷酸盐，纳 米粘土、氢氧化铝、氢氧化镁、红磷母粒中的一种或几种。
[0007] 优选的，所述无卤阻燃剂优选含磷量14%-16%的三聚氰胺多聚磷酸盐或含磷量 18. 7% ~ 19. 7%的膦酸金属盐。
[0008] 所述抗滴落剂为硼酸锌、聚四氟乙烯、碳酸钾、有机硅胶、聚苯醚、勃姆石中的一种 或几种组合物。
[0009] 所述导热填料是六方氮化硼、氮化铝、氧化硅、球形氧化铝按质量比2:1:2:14进 行复配。
[0010] 所述基体树脂可以是聚己内酰胺6 (PA6)、聚己二酰己二胺（PA66)、工业化液晶聚 合物（LCP)、聚苯硫醚（PPS)、聚对苯二甲酸乙二酯（PET)、聚对苯二甲酸丁二酯（PBT)、聚醚 醚酮（PEEK)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)、聚丙烯（PP)中的一种或几种。
[0011] 优选的，基体树脂为相对粘度为2.8的半透明或不透明乳白色粒子状聚己内酰 胺。
[0012] 所述偶联剂可以是有机络合物、硅烷类、钛酸酯类或铝酸酯类偶联剂中一种；优选 娃烧偶联剂3_缩水甘油醚氧丙基二甲氧基娃烧(环氧基)。
[0013] 所述抗氧剂可以是四[β- (3,5_二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯 (1010)、Ν，Ν' -双-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺（1098)、β - (3, 5-二 叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（1076)、1，3, 5-三（3, 5-二叔丁基-4-羟基苄基） 异氰尿酸（3114)、三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（168)、双（2. 4-二叔丁基苯基）季戊 四醇二亚磷酸酯（626)中的一种或几种。
[0014] 所述的其它加工助剂可以是紫外线吸收剂、抗静电剂、增韧剂、润滑剂、脱模剂中 的一种或几种。
[0015] 本发明相对于现有技术具有以下有益效果： (1) 氢氧化铝、氢氧化镁本身具有阻燃、消烟、填充三个功能，在本发明中用作导热填 料，因其不挥发、无毒，与膦酸金属盐、三聚氰胺多聚磷酸盐产生协同阻燃作用，显著降低烟 气的产生，在提高阻燃防火等级同时保持基体树脂的韧性，使其具有良好的冲击性能； (2) 高导热复合填料，利用其自身高热扩散性的特点，配以球形导热填料使得复合材料 的辐射散热性能远远好于铝合金，散热的加速大大提高热量的传导，从而具有良好的散热 性能； (3) 利用偶联剂对导热绝缘填料进行表面处理，改善树脂与导热填料的界面性能，增强 填料与树脂基体的相容性，降低合成树脂熔体的粘度，改善填充剂的分散度以提高加工性 能，进而使制品获得良好的表面质量及机械性能； (4)抗滴落剂的使用，使导热塑料在燃烧能促进成碳，在高温下气相阻燃作用效率高， 与阻燃剂相互协同，避免导热塑料在点燃时滴落。
【具体实施方式】
[0016] 下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并 不限制本发明的范围。
[0017] 实施例1采用以下配方（按重量配比组成）：基体树脂(相对粘度为2. 8的半透明 或不透明乳白色粒子状聚己内酰胺）28份、导热填料(六方氮化硼、氮化铝、氧化硅、球形氧 化铝按质量比2:1:2:14进行复配）40份、无卤阻燃剂(膦酸金属盐、三聚氰胺多聚磷酸盐， 纳米粘土、氢氧化铝、氢氧化镁、红磷母粒中的一种或几种。）15份、抗滴落剂(硼酸锌、聚四 氟乙烯、碳酸钾、有机硅胶、聚苯醚、勃姆石）3份、偶联剂（3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基 硅烷）1份、抗氧剂1010 3份、168 1份、增韧剂1份、润滑剂1份、脱模剂1份，按如下步骤 制备： (1) 配制水-无水乙醇溶液，该溶液中水的质量百分比为15%，将偶联剂溶于配制好的 水-无水乙醇溶液中，配制成偶联剂浓度为IOwt. %的偶联剂-水-醇溶液；采用喷雾方法， 将偶联剂-水-醇溶液加入到配导热填料中，偶联剂-水-醇溶液喷雾加入过程中，同时对 导热填料进行搅拌； (2) 将导热填料继续搅拌15 min，然后将导热填料在0. 05MPa真空、80 °C条件下干燥 30min，再在KKTC下干燥4. 5h，然后装入双螺杆挤出机侧喂料系统； (3) 将基体树脂原料在100~110°C鼓风干燥5小时后，将干燥后的基体树脂、无卤阻燃 齐?、抗滴落剂、抗氧剂及其他加工助剂加入高速混合机中混合均匀，