一种导热增韧阻燃增强的pbt塑料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料领域，涉及一种PBT塑料，具体涉及一种导热增韧阻燃增强 的PBT塑料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚对苯二甲酸丁二醇酯（Polybutylene terephthalate，简称PBT)是由对苯二甲 酸与1，4丁二醇的缩聚而成的乳白色半透明、结晶型热塑性聚酯树脂。最早由美国Celanese 公司于1970年进行工业开发，目前已成为发展最快的工程塑料之一。PBT具有优良的耐热 性、耐摩擦磨损性、耐化学药品性以及尺寸稳定性好、成型加工性好等特点，被广泛应用于 电子电气、汽车工业以及家用电器等领域。
[0003] 现代电子技术主要是微电子技术，微电子技术为现代科技、军事、国民经济及人们 的日常工作和生活开创了前所未有的发展基础和条件。微电子技术的关键是电子封装技 术，封装技术是指在保证绝缘可靠性的前提下提高传输速度、功率和散热能力，增加输入/ 输出端口数，减小器件尺寸，降低生产成本。因此电子封装正向着高集成度、高密度、芯片的 大功率化、高频和布线细微化方向发展。这使得在有限的体积内会产生更多的热量，如果热 量不能及时导出，积累过多，会造成集成电路和芯片温度升高，影响其工作，甚至烧毁电子 元器件。电子封装技术的快速发展要求封装材料具有优良的导热性。早期应用于电子封装 的材料多为无机导热绝缘材料，如金属氧化物、氮化物陶瓷及其它非金属材料，由于材料自 身的局限性，如价格昂贵、难以加工成型等，已无法满足现代电子封装技术的发展要求。聚 合物材料由于自身密度小并且具有优良的电气绝缘性、介电性能、成型加工性，已广泛应用 于封装领域，并逐步取代传统陶瓷封装材料。
[0004] 但是聚合物材料都是热的不良导体，导热系数一般都低于O.SWm^T1(如PBT的导 热系数约为O^SWm^T 1)，因此制备具有优良综合性能的高导热聚合物材料正成为封装材 料领域的关键问题。目前市场开发的导热PBT主要是采用金属氧化物进行共混改性，但金属 氧化物的导热系数较低，并且添加量非常大，使得PBT的性能降低严重，限制了其应用。
【发明内容】
[0005] 本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种导热增韧阻燃增强的PBT塑 料。
[0006] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种导热增韧阻燃增强的PBT塑料， 它由下述组分按重量百分比组成： PBT树脂 40~65%;
[0007] 玻璃纤维 ]5~30%; 导热填料 4~9%; 阻燃剂 10~15%: 抗氧化剂 0.K0.3%;
[0008] 增籾剂 1~8%; 润滑剂 0,2~丨％; 相容剂 1~7%;
[0009] 所述导热填料由氧化石墨烯、碳纳米管和氮化铝混合而成。
[0010] 本发明中氧化石墨烯、碳纳米管和氮化铝的质量比优选为1~10:1~10:0.2~5。
[0011] 本发明中PBT树脂的数均分子量优选为60000~100000
[0012] 本发明中阻燃剂优选为硼酸盐与金属氢氧化物的复配阻燃剂，其质量比为1:1~ 1.5, 更进一步地优选为1: 1。
[0013] 本发明中增韧剂优选为POE-g-GMA，EBA-g-GMA、AX8900中的一种或多种组成的混 合物。
[0014] 本发明中抗氧化剂优选为抗氧剂1076与抗氧剂168复配而成，其质量比为1:1~ 1.5, 更进一步地优选为1: 1。
[0015] 本发明中，所述润滑剂优选为聚乙烯蜡、脂肪酸皂、脂肪酰胺中的一种或多种组成 的混合物，而相容剂优选为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸水甘油酯、脂肪酸皂、脂肪酰胺中的 一种或多种组成的混合物。
[0016] 本发明的又一目的在于提供一种上述导热增韧阻燃增强的PBT塑料的制备方法， 它包括以下步骤：（1)将配方量的导热填料和阻燃剂加入高速混料机中，以200~500转/分 钟的速度混合5~10分钟，再加入配方量的抗氧化剂和增韧剂继续混合5~10分钟，再加入 配方量的润滑剂与相容剂继续混合5~lOmin得第一混合物料；（2)将配方量的PBT树脂投入 干燥塔中，在1 〇〇~150°C干燥2~3小时，随后将其投入双螺杆挤出机内，再向双螺杆挤出机 内加入所述第一混合物料和配方量的玻璃纤维，共混后挤出、冷却、切粒和计量包装即可。
[0017] 优化地，所述双螺杆挤出机的各段温度为：240°C、240°C、205°C、185°C、185°C、180 °C、180°C、225°C，其转速为350~400转/分钟。
[0018] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明导热增韧 阻燃增强的PBT塑料，一方面选择由氧化石墨烯、碳纳米管以及氮化铝混合而成的导热填 料，使其不仅具有超高的导热系数、优异的机械性能，更有利于有效导热网络的形成，可以 实现导热填料的少量添加而大幅度提高材料导热系数并且保持PBT材料良好的力学性能的 目的；另一方面添加了增韧剂、相容剂，改善了 PBT树脂与其它组分的相容性，有效平衡了高 填充量与材料的机械性能，使材料具有优良的导热性、阻燃性的同时具有优良的力学性能， 拓宽了材料的应用范围。
[0019] 本发明导热增韧阻燃增强的TOT塑料的制备方法，通过控制物料的加料顺序，能够 有效改善PBT塑料中各组分的分散均匀性，从而最终改善PBT塑料的性能。
【具体实施方式】
[0020]本发明导热增韧阻燃增强的PBT塑料，它由下述组分按重量百分比组成:PBT树脂 40~65% ;玻璃纤维15~30% ;导热填料4~9% ;阻燃剂10~15% ;抗氧化剂0· 1~0.3% ;增 韧剂1~8% ;润滑剂0.2~1% ;相容剂1~7% ;所述导热填料由氧化石墨烯、碳纳米管和氮 化铝混合而成。二维结构的氧化石墨烯导热系数在SOOOWm^T1左右，一维结构的碳纳米管 导热率为βδΟΟΙπ^ΙΓ 1，三维结构的微米级氮化铝导热系数为SOOWm^T1，这些填料的导热系 数比传统使用的金属氧化物导热填料的导热系数高一到两个数量级;更重要是碳纳米管和 氧化石墨烯在氮化铝中起到导热桥梁的作用，更有利于有效导热网络的形成，只需少量添 加即可大幅度提高材料导热系数并且保持PBT材料良好的力学性能。另外，在配方中添加增 韧剂、相容剂，改善了PBT树脂与其它组分的相容性，有效平衡了高填充量与材料的机械性 能，使材料具有优良的导热性、阻燃性的同时具有优良的力学性能，拓宽了材料的应用范 围。氧化石墨烯、碳纳米管和氮化铝的质量比优选为1~10:1~10:0.2~5,平衡成本的同时 进一步改善PBT塑料的性能。
[0021 ] PBT树脂选用常规的即可，例如珠海中福5022、江苏何氏701、sabicPBT357、 crasiinj吓BT等，数均分子量优选为60000~100000,以有利于与其它组分的混合均匀。阻燃 剂优选为硼酸盐与金属氢氧化物的复配阻燃剂，硼酸盐与金属氢氧化物能够产生协同阻燃 效应，提高阻燃性能，避免了传统聚磷酸盐阻燃剂耐水性差、热稳定性不高的缺点，并且实 现了无卤、无磷绿色环保生产，它们的质量比为1:1~1.5,具体优选为1:1，如硼酸钙与氢氧 化铝按质量比1:1复配。增韧剂优选为P0E-g-GMA，EBA-g-GMA、AX8900中的一种或多种组成 的混合物，如 AX8900 和 ΡΟΕ-g-GMA按 1:1复配、BA-g-GMA和 AX8900按1:1复配以及P0E-g-GMA、 EBA-g-GMA与AX8900按1:1:1复配等。抗氧化剂优选为不同抗氧剂的复配，如由抗氧剂1076 与抗氧剂168复配而成，其质量比为1:1~1.5,具体优选为1:1。润滑剂选用常规的那些即 可，如聚乙烯蜡、脂肪酸皂、脂肪酰胺中的一种或多种组成的混合物;相容剂选用常规的那 些即可，如苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸水甘油酯(SAG)、脂肪酸皂、脂肪酰胺中的一种或多 种组成的混合物。
[0022]下面将结合实施例对本发明进行进一步说明。
[0023] 实施例1
[0024] 本发明提供一种导热增韧阻燃增强的PBT塑料，按其重量百分数包括以下组分