专利名称：一种绝缘导热高分子聚合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高分子聚合物，特别涉及一种绝缘导热高分子聚合物及其制备方法。
背景技术：
导热材料广泛应用于需要及时散热的散热器、热交換器、中央空调系统、刹车片、垫片、供热导热管、加热器、太阳能热 水器、商业仪器、蓄电池冷却器、自动化设备、轴承、齿轮、移动电话、电子器件、印刷线路板、发电机罩、灯罩、灯支架等等。大多数金属材料的导热性都比较好，尤其是铝材，其导热率最高达到600W/(m .k)。但铝材的价格比较昂贵，且金属的耐腐蚀性差，绝缘性能不好，这就局限了金属材料在导热材料应用上的领域。而塑料材料多数是绝缘材料并具备耐腐蚀性和力学性能。且质地较轻,加工性能优良，价格也实惠。但其导热率偏低，最好的HPPE导热率才0.44W(m . k).因此在导热领域上的应用也受到局限。将以上两种材料结合形成既是具备良好的力学性能又有较好的耐腐蚀性能的复合材料。这方面的技术和工艺已基本得到掌握和运用。比如PE+铝粉，PP+石墨等，导热率已基本达到要求，唯一是不可能绝缘，存在导电和半导电的缺陷尚无法解决。在现代飞跃发展的超导技术、抗电波传导的国防科技、隐形战机、航天航空领域等的高科技产品上、还有民用生活上的电器电子产品，如LED产品一超细电子零件、灯具底座、底板等必須是散热又绝緣的，因而受到局限。所以解决导热不导电功能，追寻导热不导电的材料，尤其LED灯大功率化急需解决绝缘散热底座材料和材料价格合理化、市场化便成当今世界科学家急需研发的课题，企业家们急迫需求的一种材料。
发明内容
本发明提供了一种绝缘导热高分子聚合物，其包括聚苯硫醚、PA、绝缘陶瓷粉体，、纳米材料、偶联剂，其各组分重量百分比为=PPS占23-57%、PA占5-10%、SiC占30_63%、纳米材料占1_3%、偶联剂占0. 1-1%。本发明采用高耐热高结晶度的高分子树脂(PPS)作为新聚合物的基材，选择完全不导电的陶瓷粉末这一无机物作为主填充料，共混其他各种高分子材料和助剂等，经过预精制，然后在特殊结构的特制双螺杆挤出机中塑化去灰造粒，从而达到各种物质的分子产生充分重新结合，形成物性的升华——导热不导电新聚合物材料。优选的，绝缘陶瓷粉体为SiC或ALN或A1203中的一种或多种。优选的，，偶联剂是娃烧、y-氨基丙基二乙氧基娃烧或Y-丙基二甲氧基娃烧，中的一种或多种。优选的，其还包括润滑剂，所述润滑剂为硬脂酸锌、甲基硅油或聚四氟乙烯中的一种或者多种。
优选的，所述纳米材料为Si02、聚碳酸脂粉或聚醚砜粉中的一种或者多种。本发明还提供了一种绝缘导热高分子聚合物的制备方法，其包括如下步骤
步骤I :将偶联剂与乙醇溶剂混合稀释，再放入纳米材料，均匀混合后，将乙醇基本烘
干，得到第一混合物；
步骤2 :将基本烘干第一混合物和绝缘陶瓷粉体混合后投入搅拌机中充分搅拌，得到第二混合物；
步骤3 :将所述第二混合物与PPS、PA 一起投入搅拌机中充分搅拌，混合均匀。优选的，其还包括如下步骤
步骤4 :将上述步骤3中搅拌均匀的共混物料双螺杆挤出机中进行塑化造粒。优选的，所述塑化造粒温度控制在260°C _300°C之间。优选的，将偶联剂与乙醇溶剂混合稀释后与纳米材料在超音波振荡器中震荡30-80min，温度控制在 30_50°C。优选的，所述搅拌机为高速搅拌机，所述双螺杆挤出机螺杆的长径比40 :1。
无。
具体实施例方式本发明提供了一种绝缘导热高分子聚合物，其包括聚苯硫醚、PA、绝缘陶瓷粉体，、纳米材料、偶联剂，其各组分重量百分比为聚苯硫醚占23-57%、PA(NyLon)占5_10%、绝缘陶瓷粉体占30-63%、纳米材料占1_3%、偶联剂占0. 1-1%。本实施例中，绝缘陶瓷粉体选用SIC或AlN或AL203中的一种活着多种，纳米材料选用纳米Si02，优选的，也可以选用聚碳酸脂粉或者聚醚砜粉，也可以是各种材料的混合。偶联剂选用娃烧，也可以选用Y-丙基二甲氧基娃烧或y_氛基丙基二乙氧基娃烧，也可以是各种材料的混合。本发明采用高耐热高结晶度的高分子树脂(PPS)作为新聚合物的基材，选择完全不导电的陶瓷粉末这一无机物作为主填充料，共混其他各种高分子材料和助剂等，经过预精制，然后在特殊结构的特制双螺杆挤出机中塑化去灰造粒，从而达到各种物质的分子产生充分重新结合，形成物性的升华——导热不导电新聚合物材料。绝缘导热高分子聚合物中所述的主基材——PPS，即聚苯硫醚树脂是一种高粘度聚合物，分子量达到45000，结晶度达到70%左右，相对密度在I. 36g/cm3吸水率在0. 05%以下；熔融粘度(303°C)为7X103 Pa. s.取PPS作为主基材，是因为该树脂的分子量超大且结晶度高，其导热率则越高.同时PPS具有良好的电绝缘性和抗电弧性，在高温髙湿和宽频率范围内均具有优良的介电性能和流动性能，其熔体流动速率达刭600g/10min(316°C )。绝缘导热高分子聚合物中所述PA(NyLon)优选选用PA6，相对密度I. 13g/cm3，吸水率低于I. 6%,数均分子量(250°C )大于或等于18000，对应粘度300Pa. s, PA和PPS 是两种相容性极好的树脂，PA还能补充PPS的自滑性和韧性及延伸性.同时PA还具有很好的电绝缘性和导热性能。
SiC,是一种绝缘的陶瓷粉体，分子量102，相对密度3. 25g/cm3，熔点2827K，高导热率，常温下不导电。纳米Si02增韧剂，相对密度2. 6g/cm3.纳米级达到IOnm.含水量小于2%，熔点达到1750°C .吸油值2. 6mg/g; PPS树脂因填充进大量无机物而损失一部分冲击物性，利用纳米材料的加入得以修复。偶联剂是硅烷，分子量280. 39，相对密度I. 04g/cm3，沸点285°C无色透明液体.该偶联剂主要作用于该聚合物中的有机材料和无机材料中的不同相之间起到桥樑和连接，从而达到改善两相的相容。本发明的其他实施例中，该绝缘导热高分子聚合物还包括有润滑剂，此处，润滑剂选用硬脂酸锌，对加工过程中起着内外润滑作用，润滑剂也可以选用甲基硅油或聚四氟乙烯.。本发明还提供了绝缘导热高分子聚合物的制备方法，其包括如下步骤· 步骤I :将偶联剂(硅烷)与乙醇溶剂混合稀释，再放入纳米材料，均匀混合后，将乙醇基本烘干，得到第一混合物；目的是使偶联剂能充分地包敷着纳米材料，保证其粒子能和树脂有更好的亲和力。优选的，将偶联剂与乙醇溶剂混合稀释后与纳米材料在超音波振荡器中震荡30-80min，温度控制在30_50°C，此处，偶联剂(娃烷)与乙醇溶剂的体积比为I :5混合，偶后以100:6的重量比投入纳米材料。步骤2 :将第一混合物和绝缘陶瓷粉体(SIC)混合后投入搅拌机中充分搅拌，搅拌时间大概为3-8分钟，得到第二混合物；优选的，搅拌机选用高速搅拌机。使偶联剂也能充分地包敷SiC表面，然后让溶剂挥发掉.取出备用。步骤3 :将所述第二混合物与PPS、PA —起投入搅拌机中充分搅拌，搅拌时间大概为3-8分钟，混合均匀，优选的，搅拌机选用高速搅拌机。各种材料得到充分的混合，均匀地混合。优选的，该发明还包括步骤4 :将上述步骤3中搅拌均匀的共混物料双螺杆挤出机中进行塑化造粒。塑化造粒温度控制在260°C -300°C之间，冷却过程采用输送带配冷风冷却为好，力求不接触水份。同时真空口设量两个，前后段同时进行真空抽干塑化中的水分。所述双螺杆挤出机螺杆的长径比40 :1，挤出机的螺杆必须是经过合金热处理的螺纹套和剪切力组合较强的。
权利要求
1.ー种绝缘导热高分子聚合物，其包括聚苯硫醚、PA、绝缘陶瓷粉体，、纳米材料、偶联剂，其各组分重量百分比为=PPS占23-57%、PA占5_10%、SiC占30_63%、纳米材料占1_3%、偶联剂占O. 1-1%。
2.如权利要求I所述的绝缘导热高分子聚合物，其特征在于，绝缘陶瓷粉体为SiC或AlN或A1203中的ー种或多种。
3.如权利要求I所述的绝缘导热高分子聚合物，其特征在于，偶联剂是硅烷、y_氨基丙基ニこ氧基娃烧或Y-丙基ニ甲氧基娃烧中的一种或多种。
4.如权利要求I所述的绝缘导热高分子聚合物，其特征在于，其还包括润滑剤，所述润滑剂为硬脂酸锌、甲基硅油或聚四氟こ烯中的一种或者多种。
5.如权利要求I所述的绝缘导热高分子聚合物，其特征在于，所述纳米材料为Si02、聚碳酸脂粉或聚醚砜粉中的一种或者多种。
6.一种如权利要求I所述的绝缘导热高分子聚合物的制备方法，其包括如下步骤 步骤I :将偶联剂与こ醇溶剂混合稀释，再放入纳米材料，均匀混合后，将こ醇基本烘干，得到第一混合物； 步骤2 :将基本烘干第一混合物和绝缘陶瓷粉体混合后投入搅拌机中充分搅拌，得到第二混合物； 步骤3 :将所述第二混合物与PPS、PA 一起投入搅拌机中充分搅拌，混合均匀。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，其还包括如下步骤 步骤4 :将上述步骤3中搅拌均匀的共混物料双螺杆挤出机中进行塑化造粒。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述塑化造粒温度控制在260°C-300°C之间。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，将偶联剂与こ醇溶剂混合稀释后与纳米材料在超音波振荡器中震荡30-80min，温度控制在30_50°C。
10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌机为高速搅拌机，所述双螺杆挤出机螺杆的长径比40 :1。
全文摘要
本发明提供了一种绝缘导热高分子聚合物及其制备方法，其包括聚苯硫醚、PA、绝缘陶瓷粉体,、纳米材料、偶联剂，其各组分重量百分比为PPS占23-57%、PA占5-10%、SiC占30-63%、纳米材料占1-3%、偶联剂占0.1-1%。本发明采用高耐热高结晶度的高分子树脂(PPS)作为新聚合物的基材，选择完全不导电的陶瓷粉末这一无机物作为主填充料，共混其他各种高分子材料和助剂等，经过预精制，然后在特殊结构的特制双螺杆挤出机中塑化去灰造粒，从而达到各种物质的分子产生充分重新结合，形成物性的升华——导热不导电新聚合物材料。
文档编号C08K5/098GK102702747SQ20121019570
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月14日 优先权日2012年6月14日
发明者许华 申请人:南京同辉新型材料科技有限公司