专利名称：一种绝缘导热树脂组合物及其塑胶制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种绝缘导热树脂组合物及其塑胶制品。
背景技术：
对于大部分含有放热部件电子设置，需要采用导热材料，金属材料由于其高机械 强度和导热性，常用以作热辐射元件的材料。但是，金属的缺点在于其难以轻量化、单价高、 不绝缘且难以形成复杂较小的结构。而树脂材料几乎渗透了所有的行业和领域。树脂材料，就其基本性能来说，是阻热 材料。但是，将树脂通过合成制得导热树脂可以代理金属来导热。目前，普遍采用的导热树 脂是依靠添加大量的导热填料来实现塑料的导热效果，而大量导热填料的添加必然导致材 料机械性能的降低，尤其是冲击强度。现有技术一般通过在树脂基体中加入导热填料提交塑胶制品的导热系数，但是单 纯的导热粒子不能更好的提高体系的导热系数，导热效果较差，另外颗粒状的导热粒子对 塑胶制品的机械性能有不利影响，如使得塑胶制品变脆；专利CN101225231A通过在聚苯硫 醚(PPQ树脂基体中加入玻璃纤维，以及导热填料实现了较高的机械强度和导热系数，但 添加玻纤虽然提高了体系的机械性能，但由于玻纤本身导热率不高，导致体系导热率不高。
发明内容
本发明为解决现有技术的导热树脂机械强度、导热性和绝缘性难以同时满足的技 术问题，提供一种具有优良机械强度的导热绝缘树脂。本发明采用的技术方案如下—种绝缘导热树脂组合物，包括热塑性树脂基体，还包括导热绝缘填料和导热晶 须，所述导热晶须的长径比为10-400，其各组分组成如下热塑性树脂基体100重量份、导 热绝缘填料100-400重量份、导热晶须20-200重量份。进一步的所述导热晶须的长径比为200-400。所述导热绝缘填料的粒径为0. 05-600微米。所述导热绝缘填料包括粒径为0. 05-20微米的导热绝缘填料50-200份、粒径为 20-600微米的导热绝缘填料50-200份。所述组合物按质量还包括偶联剂1-50份、润滑剂1-5份。所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂；所述润滑剂是硬脂 酸盐、硬脂酸酰胺、低分子量聚合物或石蜡。所述热塑性树脂基体选自聚酰胺、聚苯硫醚、液晶高分子、丙烯腈-丁二烯-苯乙 烯共聚物、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯的任 一种或一种以上混合物。所述导热绝缘填料选自三氧化二铝、氧化镁、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化铋、氮化硅的一种或一种以上混合物。所述导热晶须选自三氧化二铝晶须、氮化铝晶须、碳化硅晶须、氧化镁晶须、氮化 硅晶须的一种或一种以上混合物。本发明的另一个方案，提供了一种由上述绝缘导热树脂组合物制得的塑料制品。根据本发明，通过在热塑性塑胶基体中添加了适量绝缘导热填料和导热晶须，由 于晶须有较高的导热性和较优的长径比，他们在塑胶基体与导热填料形成导热路径，较大 幅度的提高了组合物的的导热系数，并且提高了产品的机械强度。另外，通过控制填料的含 量，从而减少了其对组合物机械强度的不利影响。
具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明，并不用于限定本发明。根据本发明提供的绝缘导热树脂组合物，包括热塑性树脂基体、导热绝缘填料和 导热晶须，其各组分按照质量组成如下热塑性树脂基体100份、导热绝缘填料100-400份、 导热晶须20-200份。所述导热绝缘填料和导热晶须的含量不能太低，否则会被塑胶基体阻隔，难以形 成导热路径，导热晶须含量太高会影响产品成本，而导热绝缘填料太多则会不利于材料的 机械强度。根据本发明优选，所述导热绝缘填料的粒径为0. 05-600微米。所述导热绝缘填料 包括0. 05-20微米的导热绝缘填料(下称小粒径导热绝缘填料)50-200份、20-600微米的 导热绝缘填料(下称大粒径导热绝缘填料)50-200份。进行大小颗粒复配可以适当提高导 热率。所述导热绝缘填料可以为三氧化二铝、氧化镁、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化铋、氮化 硅的一种或一种以上混合物。其中，所述粒径是指导热绝缘填料的某种物理特性或物理行 为与某一直径的同质球体(或组合)最相近时，就把该球体的直径(或组合)作为导热绝 缘填料颗粒的等效粒径。所述绝缘导热树脂组合物按质量还可以包括偶联剂1-50份、润滑剂1-5份。偶 联剂在该组合物中的作用在于它既能与导热绝缘填料和导热晶须这些增强材料表面的某 些基团反应，又能与树脂基体反应，在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层，界面层能 传递应力，从而增强了增强材料与树脂之间粘合强度，提高了复合材料的性能，同时还可以 防止不与其它介质向界面渗透，改善了界面状态，有利于制品的耐老化、耐应力及电绝缘性 能。润滑剂可以改进组合物的流动性和脱模性。所述偶联剂可以为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联 剂或铝酸酯偶联剂。所述润滑剂可以为硬脂酸盐、硬脂酸酰胺、低分子量聚合物或石蜡。在本发明的所述绝缘导热树脂组合物中，所述热塑性树脂基体可以为聚酰胺 (PA)、聚苯硫醚(PPQ、液晶高分子(LCP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABQ、聚碳酸 酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚乙烯 (PE)等的一种或一种以上混合物。所述导热绝缘填料可以为三氧化二铝(A1203)、氧化镁(MgO)、氮化铝(AlN)、氮化 硼(BN)、碳化硅(SiC)、氧化铋(BeO)、氮化硅(Si3N4)等的一种或一种以上混合物。
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所述导热晶须的长径比为10-400，进一步优选为200-400。所述晶须类似须状，其 截面形状为圆形或者椭圆形。所述长径比是指长度与直径的比，高的长径比有利于提高导 热性和机械性能。所述导热晶须可以是三氧化二铝(A1203)、氧化镁(MgO)、氮化铝(AlN)、、碳化硅 (SiC)、氮化硅(Si3N4)的一种或一种以上混合物。可以将上述材料通过共混挤出成型为绝缘导热树脂组合物，具体包括如下步骤1、绝缘导热填料以及导热晶须加入高混机中搅拌3分钟，若是填料包括大粒径和 小粒径，则将大、小粒径绝缘导热填料一起混入；2、将适量偶联剂喷入高速搅拌的填料中，继续搅拌2分钟；加入树脂基体和各种 助剂，如抗氧化剂、分散剂、润滑剂等，搅拌3分钟；将上述共混好的物料通过主加料口喂入 双螺杆挤出机中；将挤出机口模出来的物料冷却，切粒即得绝缘导热树脂组合物。将上述切粒后的粒料通过注塑机注入模具中，即得具有绝缘导热性能的塑料制 品，该制品具有高强度、高导热、绝缘等性能，适用于要求热传导的场合。如汽车、电子、医 药和航空等领域。下面通过实施例更详细的说明本发明的组成和作用。实施例1先用3份硅烷偶联剂处理AlN绝缘导热填料粒子(其中大粒径80份和小粒径50 份)和AIN晶须20份，然后称取PA66 (杜邦公司Zytel IOlL Dupont牌号塑胶)100份，硬 脂酸酰胺润滑剂1. 0份。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出 造粒成绝缘导热树脂组合物。其中，螺杆各加温区温度设置分别为一区260-28(TC;二区 260-2800C ；三区265-285°C ；四区265_285°C ；五区270-290°C ；六区270-290°C ；七区 270-2900C ；八区:280-2950C ；九区=280-295°C ；机头295°C ；停留时间 2_3min，压力 3MPa。 并且，将该绝缘导热树脂组合物挤出并注塑以制得用于测试的样品。实施例2 先用3份硅烷偶联剂处理SiC绝缘导热填料粒子(其中大粒径80份和小粒径40 份)和SiC晶须30份，然后称取PPS (宝理公司产品)100份，硬脂酸酰胺润滑剂1. 0份。 将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混后，挤出造粒成绝缘导热树脂 组合物。其中，螺杆各加温区温度设置分别为一区260-280°C ；二区260-280°C ；三区 265-2850C ；四区265-285°C ；五区270-290°C ；六区270-290°C ；七区270-290°C ；八区 280-2950C ；九区:280-295°C ；机头295°C ；停留时间2_;3min，压力3MPa。并且，将该绝缘导 热树脂组合物挤出并注塑以制得用于测试的样品。实施例3 先用3份硅烷偶联剂处理BN绝缘导热填料粒子，其中大粒径130份和小粒径150 份，和BN晶须100份，然后称取PA66 (杜邦公司Zytel IOlL Dupont牌号塑胶)100份，硬 脂酸酰胺润滑剂1.0份。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混后，挤 出造粒成绝缘导热树脂组合物。其中，螺杆各加温区温度设置分别为一区260-280°C;二 区260-280°C ；三区265-285°C ；四区265_285°C ；五区270-290°C ；六区270-290°C ；七 区270-2900C ；八区:280-2950C ；九区=280-295°C ；机头295°C ；停留时间 2_3min，压力3MPa。并且，将该绝缘导热树脂组合物挤出并注塑以制得用于测试的样品。对比例1 先用3份硅烷偶联剂处理AlN绝缘导热填料粒子，其中大粒径100份和小粒径50 份，然后称取PA66(杜邦公司Zytel IOlL Dupont牌号塑胶)100份，硬脂酸酰胺润滑剂1. 0 份。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成绝缘导热树脂 组合物。其中，螺杆各加温区温度设置分别为一区260-280°C ；二区260-280°C ；三区 265-2850C ；四区265-285°C ；五区270-290°C ；六区270-290°C ；七区270-290°C ；八区 280-2950C ；九区:280-2950C ；机头295°C ；停留时间2_;3min，压力3MPa。并且，将该绝缘导 热树脂组合物挤出并注塑以制得用于测试的样品。对比例2:先用3份硅烷偶联剂处理AlN绝缘导热填料粒子，其中大粒径80份和小粒径70 份，然后称取PA66(杜邦公司Zytel IOlL Dupont牌号塑胶)100份，硬脂酸酰胺润滑剂 1. 0份。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，通过侧喂料加入玻璃纤维30份， 经熔融共混，挤出造粒成绝缘导热树脂组合物。其中，螺杆各加温区温度设置分别为一区 260-2800C ；二区260-280°C ；三区265_285°C ；四区265_285°C ；五区270-290°C ；六区 270-2900C ；七区=270-2900C ；八区=280-295°C ；九区=280-295°C ；机头295°C ；停留时间 2-aiiin，压力3MPa。并且，将该绝缘导热树脂组合物挤出并注塑以制得用于测试的样品。通过以下方法测试实施例和对比例中制备的样品的各项性嫩。采用ASTM E1530方法测试样品的导热性。采用ASTM D257方法测试样品的绝缘性。采用ASTM D638方法测试样品的拉伸性能。采用ASTM D790方法测试样品的弯曲性能。采用ASTM D256方法测试样品的缺口冲击强度。得到结果如表1所示。表 权利要求
1.一种绝缘导热树脂组合物，包括热塑性树脂基体，其特征在于，还包括导热绝缘填料 和导热晶须，所述导热晶须的长径比为10-400，其各组分组成如下热塑性树脂基体100重 量份、导热绝缘填料100-400重量份、导热晶须20-200重量份。
2.如权利要求1所述的绝缘导热树脂组合物，其特征在于，所述导热晶须的长径比为 200-400。
3.如权利要求1所述的绝缘导热树脂组合物，其特征在于，所述导热绝缘填料的粒径 为0. 05-600微米。
4.如权利要求3所述的绝缘导热树脂组合物，其特征在于，所述导热绝缘填料包括粒 径为0. 05-20微米的导热绝缘填料50-200份、粒径为20-600微米的导热绝缘填料50-200份。
5.如权利要求1所述的绝缘导热树脂组合物，其特征在于，所述组合物按质量还包括 偶联剂1-50份、润滑剂1-5份。
6.如权利要求5所述的绝缘导热树脂组合物，其特征在于，所述偶联剂选自硅烷偶联 剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂；所述润滑剂是硬脂酸盐、硬脂酸酰胺、低分子量聚合物 或石蜡。
7.如权利要求1所述的绝缘导热树脂组合物，其特征在于，所述热塑性树脂基体选自 聚酰胺、聚苯硫醚、液晶高分子、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸 丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯的任一种或一种以上混合物。
8.如权利要求1所述的绝缘导热树脂组合物，其特征在于，所述导热绝缘填料选自三 氧化二铝、氧化镁、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化铋、氮化硅的一种或一种以上混合物。
9.如权利要求1所述的绝缘导热树脂组合物，其特征在于，所述导热晶须选自三氧化 二铝晶须、氮化铝晶须、碳化硅晶须、氧化镁晶须、氮化硅晶须的一种或一种以上混合物。
10.一种塑料制品，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述的绝缘导热树脂组合物所 制得。
全文摘要
本发明提供了一种绝缘导热树脂组合物，包括热塑性树脂基体，还包括导热绝缘填料和导热晶须，所述导热晶须的长径比为10-400，其各组分组成如下热塑性树脂基体100重量份、导热绝缘填料100-400重量份、导热晶须20-200重量份。本发明还提供了有该导热树脂制得的塑胶制品，通过在热塑性塑胶基体中添加了适量绝缘导热填料和导热晶须，他们在塑胶基体中形成导热路径，较大幅度的提高了组合物的导热系数，另外由于晶须优于其他材料具有更高的长径比，从而提高了产品的机械强度。
文档编号C08K7/10GK102079864SQ20091018846
公开日2011年6月1日 申请日期2009年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者周翔磊, 常明珠, 张家鑫, 彭程, 李江辉, 罗林露, 赵红振 申请人:比亚迪股份有限公司