导热塑料及其制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种导热塑料及其制造方法。具体地，一种导热塑料，所述导热塑料包括质量百分比为20～80％的塑料基体、质量百分比为0～20％的增韧填料、质量百分比为5～60％的导热填料、质量百分比为0.5～5％的偶联剂、质量百分比为0.5～5％的抗氧化剂、质量百分比为0.5～5％的流动改性剂。
【专利说明】导热塑料及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通用塑料【技术领域】，尤其涉及导热塑料制备领域。
【背景技术】
[0002]目前，市场上传统防腐设备中的导热材料存在导热性能与防腐性能互相矛盾的问题，如金属、陶瓷等材料很难满足酸碱性防腐需求，陶瓷制管道、反应釜等化工设备极易被碱性腐蚀。钢铁虽然导热性优异，但是防腐蚀性能差，我国每年由于钢铁腐蚀造成的直接经济损失至少为200亿元。高分子材料具有轻质，耐化学腐蚀，易加工成型，电绝缘性能优异，因此导热性塑料的研发势在必行。
[0003]为了获得高热传导率的塑料，现有的专利技术着重于对导热填料的选择以及表面改性等方面。通常的方法为添加高热传导率的填料，如以高长径比的碳纤维和氮化硼配合以高密度的金属、金属氧化物作为填料，其制得的产品的导热系数为20W/m.K(ZL99815810.0);或以金属氧化物、碳化硅等绝缘填料作为填料，其制得的产品的导热系数在2~4W/m.K之间(ZL200510101700.0);或者以各种陶瓷纤维或石墨粉或炭黑或碳纤维或金属粉组合作为填料(ZL02112481.7)。
[0004]在当前导热复合材料的研究中，填料与塑料基体的亲和性差，即与基体的结合力差，且分散不匀，热导率提高的同时机械强度下降制约了导热复合材料在实际中的应用，增韧填料经超细化和表面活 化后，可以很大程度上克服其原有缺点。
[0005]有鉴于此，确有必要提供一种具有高导热性能和良好力学性能的导热塑料。
【发明内容】
[0006]本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。
[0007]本发明的目的之一是提供一种同时具备良好的导热性能和力学性能的导热塑料。
[0008]本发明的还一目的是提供一种制造如上所述的导热塑料的方法。
[0009]根据本发明的一个方面，提供了一种导热塑料，所述导热塑料包括塑料基体、导热填料、增韧填料、偶联剂、流动改性剂、抗氧化剂以及溶剂，且它们的质量百分比含量分别为:
[0010]塑料基体 20~80%，
[0011]导热填料 5~60%,
[0012]增韧填料 O~20 %，
[0013]偶联剂 0.5~5%，
[0014]流动改性剂0.5~5%，
[0015]抗氧化剂 0.5~5%,和
[0016]溶剂O ~80%。
[0017]优选地，所述塑料基体为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚氯乙烯、尼龙6、尼龙66、聚丙烯中的一种或它们的任意组合。[0018]优选地，所述导热填料为石墨、硅粉、二氧化硅粉、铜粉、铝粉、铁粉、氧化铝粉、氧化铜粉、氧化铁中的一种或它们的任意组合，且导热填料的粒径为0.5~50μπι。
[0019]优选地，所述增韧填料为玻璃纤维、贝壳粉、乙烯和辛烯的共聚物中的一种或它们的任意组合，增韧填料的粒径为0.5~50 μ m。
[0020]优选地，所述溶剂为液体石蜡、异丙醇、丙酮中的一种或它们的任意组合。
[0021]根据本发明的另一个方面，提供了一种制造所述的导热塑料的制备方法，包括步骤:
[0022](I)将溶剂和偶联剂按照体积量比10: I混合成溶液，按照导热填料和所述溶液的体积比为70%~80%: 20%~30%，在温度为80°C~110°C、搅拌速度为100-500r/min的条件下搅拌10~40分钟，然后抽滤处理过的填料；
[0023](2)将塑料基体与处理过的填料、抗氧化剂、流动改性剂混合，以得到混合物；
[0024](3)将混合物转移到挤出机，在温度为190~220°C挤出制造颗粒，
[0025]其中，所述导热塑料包括质量百分比为20~80%的塑料基体、质量百分比为O~20%的增韧填料、质量百分比为5~60%的导热填料、质量百分比为0.5~5%的抗氧化剂、质量百分比为0.5~5% 的流动改性剂。
[0026]优选地，将所得的颗粒注射成型，所得试样的机械强度在10~40MPa的范围内。
[0027]优选地，将所得的颗粒模压成型，所得试样的导热系数在0.2~2W/(m -k)的范围内。
[0028]与现有技术不同，一般选用单一导热填料提高塑料基体的导热系数，本发明采用两种或多种导热填料协同作用提高塑料的导热性能。通常添加导热填料后会造成机械强度明显下降，在本发明中通过偶联剂处理填料与填充超细增韧填料来解决这一技术问题。
[0029]由于塑料分子链无规则缠结并具有很高的相对分子质量，故难以完全结晶。由于相对分子质量的多分散性，分子大小不完全相等，也难以形成完整晶格。加之分子链的振动对声子有散射作用，所以塑料的导热系数很小。
[0030]目前国外高导热绝缘高分子材料仍是掺混型的，就是将某种导热的无机填料掺混到具有特定要求的树脂材料中。用无机导热填料代替部分高分子，其结果将会使整个绝缘系统的导热性能全面提高。
[0031]导热复合材料的机械强度不仅取决于塑料基体和导热填料的本身，而且取决于颗粒表面湿润的程度。这是因为填料表面的润湿程度影响填料与基体的粘结程度、基体与填料界面的热障、填料的分散性、填料的加入量等，从而影响体系的机械强度。
[0032]本发明的有益效果为:所述导热塑料包括质量百分比为20~80%的塑料基体、质量百分比为O~20%的增韧填料、质量百分比为5~60%的导热填料、质量百分比为0.5~5%的偶联剂、质量百分比为0.5~5%的抗氧化剂、质量百分比为0.5~5%的流动改性剂。本发明所获得的导热塑料不但具有高的导热性能和良好的流动性，而且机械强度高，抗弯曲抗折扭性能好。所选的增韧填料具有成本低、环保、效果明显等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]本发明的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:[0034]图1为根据本发明的实施例的导热塑料的制备流程图。
【具体实施方式】
[0035]下面通过实施例，并结合附图1，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
[0036]本发明所述的导热塑料，由下列组份(按重量份计)制备而成:所述导热塑料包括质量百分比为20~80%的塑料基体、质量百分比为O~20%的增韧填料、质量百分比为5~60%的导热填料、质量百分比为0.5~5%的偶联剂、质量百分比为O~80%的溶剂、质量百分比为0.5~5%的抗氧化剂、质量百分比为0.5~5%的流动改性剂。
[0037]本发明所采用的主要原料和试剂参见表1。
[0038]表1主要原料和试剂
[0039]
【权利要求】
1.一种导热塑料，其特征在于，所述导热塑料包括塑料基体、导热填料、增韧填料、偶联剂、流动改性剂、抗氧化剂以及溶剂，且它们的质量百分比含量分别为: 塑料基体 20~80%， 导热填料 5~60%， 增韧填料 O~20%， 偶联剂 0.5~5%， 流动改性剂0.5~5%， 抗氧化剂 0.5~5%，和 溶剂O~80%。
2.根据权利要求1所述的导热塑料，其特征在于，所述塑料基体为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚氯乙烯、尼龙6、尼龙66、聚丙烯中的一种或它们的任意组合。
3.根据权利要求1所述的导热塑料，其特征在于，所述导热填料为石墨、硅粉、二氧化硅粉、铜粉、铝粉、铁粉、氧化铝粉、氧化铜粉、氧化铁中的一种或它们的任意组合，且导热填料的粒径为0.5~50 μ m。
4.根据权利要求1所述的导热塑料，其特征在于，所述增韧填料为玻璃纤维、贝壳粉、乙烯和辛烯的共聚物中的一种或它们的任意组合，增韧填料的粒径为0.5~50 μ m。
5.根据权利要求1所述的导热塑料，其特征在于，所述溶剂为液体石蜡、异丙醇、丙酮中的一种或它们的任意组合。
6.一种制造根据如权利要求1所述的导热塑料的制备方法，其特征在于，包括步骤: (1)将溶剂和偶联剂按照体积量比10: I混合成溶液，按照导热填料和所述溶液的体积比为70%~80%: 20%~30%，在温度为80°C~110°C、搅拌速度为100_500r/min的条件下搅拌10~40分钟，然后抽滤处理过的填料； (2)将塑料基体与处理过的填料、抗氧化剂、流动改性剂混合，以得到混合物； (3)将混合物转移到挤出机，在温度为190~220°C挤出制造颗粒， 其中，所述导热塑料包括质量百分比为20~80%的塑料基体、质量百分比为O~20%的增韧填料、质量百分比为5~60%的导热填料、质量百分比为0.5~5%的抗氧化剂、质量百分比为0.5~5%的流动改性剂。
7.根据权利要求6所述的颗粒，其特征在于:将所得的颗粒注射成型，所得试样的机械强度在10~40MPa的范围内。
8.根据权利要求6所述的颗粒，其特征在于:将所得的颗粒模压成型，所得试样的导热系数在0.2~2W/ (m.k)的范围内。
【文档编号】C08K3/26GK103897241SQ201210596290
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月27日 优先权日:2012年12月27日
【发明者】徐德平, 许明亮, 陈啟虎, 梁奉柱, 杨玉芬 申请人:山西博亮硅业有限公司