包含核-壳型填料的导热电绝缘性组合物的制作方法_3

文档序号:9466174阅读:来源:国知局
材料受刀体转动引起的剪切力作用,在腔体内壁和刀片的空隙间重复的挤压,最 终在核体材料的表面形成含有壳体材料的涂层。通常机械融合的工艺参数如下:腔体温度 为约25°C或更低,刀片的转速为约1000 rpm至约SOOOrpm,而机械融合的加工时间为约1分 钟至约60分钟。
[0078] 在本发明的一个实施方案中,在所述组分(ii)的核-壳型填料中,所述核体材料 的含量为约70体积%至约97体积%,所述壳体材料的含量为约3体积%至约30体积%, 其中所述体积%是基于所述核-壳型填料的总体积。
[0079] 在一个实施方案中,在本发明的组合物中,所述组分(ii)的核-壳型填料的含量 为所述组合物总重量的约30重量%至约70重量%。
[0080] 本发明的组合物是呈烙融-混合的共混物形式,可使用任何烙融-混合方法通过 将组分(i)和(ii)混合得到所述具导热电绝缘性的组合物。所使用的烙融混合器,例如单 螺杆或双螺杆挤出机、共混机、捏合机、班伯里密炼机等,可将所述组分材料混合而得到所 述组合物。或者,可在烙融-混合机中混合所述材料中的一部分,并然后将所述材料中的剩 余部分加入,并进一步烙融-混合。
[0081] 制备本发明的组合物中的混合次序可W是将各组分一次进料并烙融,或者可将组 分(ii)的核-壳型填料从侧面进料机进料等,送是本领域技术人员所理解的。
[0082] 在优选的实施方案中,将所述组分直接W粉末或颗粒形式烙融共混,将该共混物 挤出,并切割成粒料或其他合适的形状。术语"粒料"在此作广义使用,其与形状无关,有时 可被称为"切屑"、"片料"等。另外还包括将所述成分先干式混合,然后在挤出机中W烙融 状态混合。
[0083] 所述共混的温度应高于组分(i)的烙点,但低于其最低分解温度,并且必须针对 组分(i)和组分(ii)的任何具体的组成进行相应地调整。
[0084] 本发明的组合物,在热塑性聚合物中添加W较高导热率的金属粒子作为核及较低 导热率的氮化测作为壳的核-壳型填料,与添加不具有核-壳型结构但等量的组分(a)的 金属粒子和组分化)的氮化测的对比组合物相比,前者的介电强度提高至少50%,而且其 平均导热系数基本保持不变或降低不多过4%。换句话说,即在保持本发明的组合物的导热 性的同时,其电绝缘性也获得意想不到的显著提高。
[0085] 本领域技术人员可使用已知的方法将本文所述的组合物制成为模制品,所述方法 包括注塑、挤塑、吹塑、共注塑、压塑、过模塑和型材挤塑。优选地,所述模制品通过注塑或挤 塑成型而制得。
[0086] 由本发明的组合物制得的模制品适合于各种应用,包括电气设备、电子设备和储 能设备的部件或外壳、包装材料、或建筑材料。具体实例可W包括:L邸节能灯灯罩、开关 外壳,手提电脑外壳,手机壳体、仪表盘外壳、水箱、马达线圈骨架、地热软管、热交换器(例 女口,地板供暖器具、用于机动车的热交换器、散热器)、垫片和热接口、封装设备、发动机罩机 下的动车部件、发动机的封装、通风部件、用于电动车的电池箱、用于刹车片的摩擦材料、恒 温控制器、太阳能板、石墨双极板或碳刷。
[0087] 无需进一步详述,相信通过上述说明本领域技术人员可W充分地应用本发明。因 此,W下实施例应理解为仅是示例性的,而绝非对公开内容的限制。
[008引 实施例
[0089] 缩写"E"表示"实施例","CE"表示"对比例",其后的数字表示在哪个实施例或对 比例中制备了所述组合物。所有的实施例和对比例都W相似的方法进行制备和测试。除非 另外指出,百分数均基于重量计。
[0090] 表2中列出了实施例及对比例中所使用的各成分。
[00川表2
[0092]
[0093] 连施例E1-E15及对比例CE7体巧的核-蒂巧填料的制各方法
[0094]采用 Nobiltia 机械融合系统(NOB-Mini, Hosokawa Micron Coloration,大阪,日 本),在核体材料(如铅或铜)的表面形成作为壳体材料(如氮化测)的包覆层。在机械 融合处理前,将核体材料和壳体材料按照表3-4所列的比例进行预混和,然后把混合好的 粉体倒入机械融合系统的加工腔体。将腔体密封后,通入氮气3分钟,使腔体内从空气环境 变为氮气环境,W防止金属粒子因为受到强大剪切力发热而被氧化。通过冷凝水循环带走 腔体内产生的热量。在机械融合过程中,腔体温度通常保持在不超过25C。刀片的转速设 定在2000-700化pm之间,机械融合的加工时间则控制在1-60分钟,优选为3-30分钟。在 机械融合过程中,受剪切力作用在腔体内壁和刀片的空隙间重复的挤压,小粒径的氮化测 自动地包覆在大粒径的铜或铅的表面并形成包覆层,从而制得实施例及对比例中所使用的 核-壳型填料。所述BN包覆层的厚度则根据核体材料和壳体材料的用量比例,与机械融合 时的工艺参数而改变;其相应的导热绝缘性效果也会有所不同。
[00巧]连施例E1-E15巧对比例CEl-CElO的配混方法
[0096] 在配混之前,在8(TC下将PA粒料干燥约24小时。按照表3-4,将各实施例和对比 例的成分分批投入具有8个加热模块构造的HAKKI迷你双螺杆挤出机(螺杆直径为Ilmm, 购自Thermo Fisher Scientific Inc. ),W得到相应的组合物的粒料。所用的挤出机的温度 设置为 200/265/265/265/265/265/265/265°C,螺杆速度设置为 150-200巧m。
[0097] 连施例E1-E15巧对比例CEl-CElO的导热巧郷I试
[0098] 在本文中,应当认为组合物的导热系数是一种材料特性,为了测量组合物的导热 系数,必须将所述材料成型为适合进行导热系数测量的形状。根据组合物的组成、用于测量 的形状、成型方法W及成型方法中应用的条件,组合物的导热系数可W有方向依赖性,即可 W显示各向同性或各向异性。当组合物被成型为圆片形,其方向依赖性的导热系数可W用 W下两个参数来描述:
[0099] 入//=面内(in plane)导热系数;
[0100] A丄=过面(t虹OU曲plan)导热系数;
[0101] 面内导热系数通常与材料的流动方向平行。
[0102] 面内导热系数和过面导热系数的测量方法如下:
[0103]义用压片机(P/N0016-010, Hiermo Fisher Scientific Inc.)在 250°C 的条件下将 各实施例和对比例的组合物的粒料预热1分钟,然后在两吨的压力下,热压1分钟W制成厚 度为0. 25mm,直径为20mm的圆片形样品。
[0104] 按照ASTME1461的方法,采用激光导热仪(LFA447,肥TZSCH-Ge减ebauGm地)来 测量样品的面内热扩散率a//(mm2/s)(即沿着样品的圆盘平面或在所述圆片平面中的热 扩散率)和过面热扩散率a^ (mm2/s)(即垂直于样品的圆片平面的热扩散率)。
[0105] 样品的面内导热系数A // (W/mK)和过面导热系数A ^ (W/mK)则按照W下公式(1) 和似计算:
[0106] A//=a//PCp(1)
[0107]入丄=a丄PCp(2)
[0108] 其中P为材料的密度(g/cm3) ;Cp为材料的比热(J/巧)。
[0109] 在本发明中,术语"平均导热系数"是用来表征所述组合物的导热性能。平均导热 系数在本文中通过如下公式(3),带入前述公式(1)和(2)得到的两个参数计算而得:
[0110] AaVB=(2 入//+ 入丄)/3 做
[0111] 最后,平均导热系数的提高率(AAwg)通过W下公式(4)计算可得:
[0…](A入aw) % =[(入avg-入。avg) / 入。aJXlOO(4)
[011引其中
[0114] A 是参照组合物的平均导热系数,
[0115]AWg是与参照组合物作对比的组合物的平均导热系数。 。"引连施例E1-E15巧对比例CEl-CElO的由绝缘巧郷I试
[0117]采用热压机(GT-7014-H, GOTECH TESTING MACHI肥S INC.)在 265 °C 的条件下,将 各实施例和对比例的组合物的粒料预热5分钟,在20kg/cm2的压强下,热压1分钟,然后在 40kg/cm 2的压强下热压2分钟,制成150mmX200mmX Imm的长方形的样品。
[om] 采用介电强度测试仪(H'ip〇!T〇nics'i" 970,HiAbell)按照ASTMD149-09的方法测 量各个样品的介电强度。在本发明中,术语"介电强度"用来表征组合物的电绝缘性能,即 该组合物所能承受的最大电场强度,当所施加的电场的强度超过该组合物所能承受的最大 电场强度,所述组合物就会产生绝缘崩溃,测试所得的介电强度越大,意味着该组合物的绝 缘性能越好。
[0119] 介电强度的提高率(AO通过W下公式计算可得:
[0120] (Ae) %= [(e-eVe°]xl〇〇 巧)
[0121] 其中
[0122]e°是参照组合物的介电强度,
[0123]
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1