专利名称：一种导热型乙烯－醋酸乙烯共聚物热熔胶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种有机黏合剂，具体是一种导热型乙烯一醋酸乙烯共聚物热熔胶及 其制备方法。
背景技术：
电子设备如太阳能光伏电池、整流器、计算器等，在使用过程中散发的热量会损坏 电子元件，因此需要把产生的热量散发以延长电子组件的使用寿命。通常在电子组件的背 面安装一个金属背板或散热器用于热量的扩散，电子组件与背板或散热器之间通过具有高 导热性能的密封黏合剂连接。EVA热熔胶在室温下为固体，加热到一定程度时熔融，一旦冷 却到熔点以下，又迅速成为固体，具有固化快、粘着力强、胶层既有一定柔性和硬度又有一 定韧性、使用工艺简单成熟的特点，是电子设备中通用的密封黏合剂。但是，EVA是无规聚 合物，导热性能差，室温下导热系数仅为0. 32W/ (m ·Κ)。通过在EVA基体中填充无机导热填 料粉末是一种提高EVA基体导热性能的有效方法。无机填料粉末如硅粉、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮化铝、氧化镁、金刚石、铁粉、铜 粉都可以作为导热填料用于提高高分子材料的导热性能。其中，金属粉末和碳粉由于具有 导电性，不能应用于电绝缘设备；氮化硅、氮化铝、氮化镁粉末易水解，长期稳定性差；碳化 硅和金刚石的硬度太高，且金刚石的价格昂贵(见US 5，530，060)。在电子组件中，上述导 热填料都不是提高EVA热熔胶导热性能的理想填料。固体氧化物粉末，尤其是α-Al2O3粉 末，具有好的热传导性和电绝缘性，填充EVA基体后，在保持EVA电绝缘性的同时，赋予EVA 高的导热性能。关于导热EVA热熔胶的专利较少，中国专利文献CN 101240157Α利用硅烷偶联剂 或钛酸酯偶联剂处理导热无机填料以提高填料在EVA基体中的分散性。CN 101358009Α将 氮化铝、氧化锌、碳化硅和氮化硼经纳米化改性处理后填充EVA，制备导热防静电无卤阻燃 型温敏探测光缆用高分子复合绝缘材料，导热系数为1. 3ff/(m · K)。在导热填料填充聚合 物形成的导热高分子复合材料中，材料的导热性能随填充量的增加而提高，填料的填充量 存在一个逾渗域值，高于逾渗域值时聚合物的导热性能迅速增加，即在聚合物体系中形成 填料的导热网链。换句话说，只有当填料互相接触形成网链才能显著提高聚合物的导热性 能。因此，虽然偶联剂对填料的处理可以改善填料在EVA中的分散性，但是仍需加入大量的 填料以达到填料紧密堆积的程度。而无机填料的大量加入往往伴随EVA加工性能和注塑成 型性能的恶化。填料的纳米化处理可以增大填料的表面积，有助于填料的紧密堆积，但是纳 米尺度的填料若与聚合物无强的相互作用，极易发生团聚，结构稳定性差。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，采用至少两种不同粒径的固体氧化物粉末填充 EVA热熔胶，利用共混过程中小颗粒对大颗粒间隙的填充，减小形成导热网链的逾渗域值， 克服上述背景技术两种方式的不足，形成的复合材料在不明显降低加工和注塑成型性能的
3同时，具有高的导热性能。本发明的导热型的乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)热熔胶，其特征在于由乙烯一醋 酸乙烯共聚物，抗氧剂，交联剂，和质量百分含量为10 75% (优选为35 65%)的导热填 料经熔融共混得到。填充量较小时，填料间没有接触和相互作用，此时填料对整个体系的导 热性能贡献不大，当填料量达到一定程度时，填料间相互作用，形成导热网链，不同粒径大 小时，填料在EVA中形成导热网链的逾渗域值不同，导热填料的用量也将随之改变；填料的 形态优选为球形或接近球形。在所述的乙烯一醋酸乙烯共聚物中，醋酸乙烯的质量百分含量为19 36% (优选 为28 33%)，余为乙烯；且乙烯一醋酸乙烯共聚物的重均分子量为5000 100000 (优选 为50000 80000)；在70°C时的熔融指数为2. 5 70. 0 (优选为7. 0 20. 0)；
所述的抗氧剂选自四[β _(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸 三(壬基苯基)酯、二叔丁基对甲基苯酚，其用量为乙烯一醋酸乙烯共聚物质量的0. 0Γ1. 5% (优选为0. 5%)；
所述的交联剂选自2，5- 二甲基-2，5- 二 (叔丁基过氧化)己烷或过氧化二叔丁基，其用 量为乙烯一醋酸乙烯共聚物质量的0. 2^2. 5% (优选为1. 5%)。所述的导热填料为粒径范围在0. 5 50 μ m的固体氧化物粉末，即α -Al2O3粉末、 ZnO粉末、MgO粉末，优选α晶型Al2O3粉末(α-Al2O3),导热填料中加有抗氧剂、交联剂；所 述的固体氧化物粉末至少由两种不同粒径的粉末颗粒组成，其中小颗粒与大颗粒的直径比 小于0. 741。这是因为大粒径的填料以一定形式堆积，在间隙中填入小粒径的颗粒，使填料 颗粒间形成致密堆砌，当其中小颗粒与大颗粒的粒径大小比小于0. 741，形成导热性佳且加 工性能好的导热热熔胶。为了提高热熔胶的粘接性，在一起熔融共混的还有增黏剂，增黏剂选自萜烯树脂 或松香树脂，增黏剂的用量为乙烯一醋酸乙烯共聚物质量的5 30% (优选为15 20%)。本发明的制备方法，采用熔融共混的方法，即利用混炼机(或双螺杆挤出机)将乙 烯一醋酸乙烯共聚物熔融，并与抗氧剂、交联剂、增黏剂，以及作为导热填料的固体氧化物 粉末共混。与已有技术相比，本发明的优点是利用至少两种不同粒径大小的固体氧化物粉末 填充EVA热熔胶，得到的EVA/导热填料复合材料在不明显降低加工和注塑成型性能的同 时，具有较高的导热性能，导热系数达到1.0 W/(Hi-K)0这种材料可以用作电子元件与金属 背板、散热器的黏合剂，有效的将电子组件在使用过程中产生的热量散发，延长电子组件的 使用寿命。
具体实施例方式下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。但实施例不是对本 发明保护范围的限制。实施例1
实施例中所采用的固体氧化物为α-Al2O3，但本发明所适用的导热填料并不局限于 α -Al2O3。将100质量份的EVA(醋酸乙烯质量百分含量28%、重均分子量7. 6 X 104、70°C熔融
4指数7. 72)和20质量份萜烯树脂、0. 6质量份[β -(3，5- 二叔丁基_4_羟基苯基)丙酸] 季戊四醇酯、1. 8质量份2，5- 二甲基-2，5- 二 (叔丁基过氧化)己烷在混炼机中90°C加热熔 融，并搅拌均勻后，加入经预先干燥的90质量份粒径为4. 7 μ m的α -Al2O3粉末和90质量 份粒径为0. 9 μ m的α -Al2O3粉末，共混30 min后出料。得到导热系数为0. 88 W/ (m -K)、 70°C熔融指数为6. 31的EVAAl2O3复合材料，即导热型EVA热熔胶。直径为13 mm、厚度为2 mm的样片在平板硫化机上压模成型，用于材料导热性能的 测试。对比例1
实施方法与实施例1相同，改变加入α -Al2O3粉末的组成，即加入180质量份粒径为 4.7 μ m的α -Al2O3粉末。得到导热系数为0. 66 ff/(m · K)、70°C熔融指数为4. 28的导热 型EVA热熔胶。对比例2
实施方法与实施例1相同，改变加入α -Al2O3粉末的组成，即加入180质量份粒径为 0.9 μ m的α -Al2O3粉末。得到导热系数为0. 63 ff/(m · K)、70°C熔融指数为6. 58的导热 型EVA热熔胶。 实施例2
实施方法和步骤同实施例1，改变两种不同粒径α -Al2O3粉末的质量份数，即加入126 质量份粒径为4. 7 μ m的α -Al2O3粉末和54质量份粒径为0. 9 μ m的α -Al2O3粉末，得到 导热系数为1.02 W/(m*K)、70°C熔融指数为6.01的导热型EVA热熔胶。 实施例3
实施方法和步骤同实施例1，改变两种不同粒径α -Al2O3粉末的质量份数，即加入144 质量份粒径为4. 7 μ m的α -Al2O3粉末和36质量份粒径为0. 9 μ m的α -Al2O3粉末，得到导 热系数为0. 74 ff/(m · K)、70°C熔融指数为5. 41的导热型EVA热熔胶。 实施例4
实施方法和步骤同实施例1，改变两种不同粒径α -Al2O3粉末的质量份数，即加入36质 量份粒径为4. 7 μ m的α -Al2O3粉末和144质量份粒径为0. 9 μ m的α -Al2O3粉末，得到导 热系数为0. 93 ff/(m · K)、70°C熔融指数为6. 53的导热型EVA热熔胶。
实施例5
实施方法和步骤同实施例1，改变α -Al2O3粉末的组成，即加入108质量份粒径为 39 μ m的α -Al2O3粉末和72质量份粒径为4. 7 μ m的α -Al2O3粉末，得到导热系数0. 78 W/ (m · K)、70°C熔融指数为4. 45的导热型EVA热熔胶。
实施例6
实施方法和步骤同实施例5，改变两种不同粒径α-Al2O3粉末的质量份数，S卩加入72质 量份粒径为39 μ m的α -Al2O3粉末和108质量份粒径为4. 7 μ m的α -Al2O3粉末，得到导热系数为0. 72 ff/(m · K)、70°C熔融指数为5. 98的导热型EVA热熔胶。
权利要求
一种导热型的乙烯－醋酸乙烯共聚物热熔胶，其特征在于由乙烯－醋酸乙烯共聚物，抗氧剂，交联剂，和质量百分含量为10～75%的导热填料经熔融共混得到；在所述的乙烯－醋酸乙烯共聚物中，醋酸乙烯的质量百分含量为19～36%，余为乙烯；且乙烯－醋酸乙烯共聚物的重均分子量为5000～100000；在70℃时的熔融指数为2.5～70.0；所述的抗氧剂选自四[β (3,5 二叔丁基 4 羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(壬基苯基)酯、二叔丁基对甲基苯酚，其用量为乙烯－醋酸乙烯共聚物质量的0.01~1.5%； 所述的交联剂选自2,5 二甲基 2,5 二(叔丁基过氧化)己烷或过氧化二叔丁基，其用量为乙烯－醋酸乙烯共聚物质量的0.2~2.5%。
2.所述的导热填料为粒径范围在0.5 50μ m的固体氧化物粉末，S卩α-Al2O3粉末、 ZnO粉末、MgO粉末，优选α晶型Al2O3粉末，所述的固体氧化物粉末至少由两种不同粒径的 粉末颗粒组成，其中小颗粒与大颗粒的直径比小于0. 741。
3.根据权利要求1所述的导热乙烯一醋酸乙烯共聚物热熔胶，其特征在于在一起熔融 共混的还有增黏剂，所述的增黏剂选自萜烯树脂、松香树脂，其用量为乙烯一醋酸乙烯共聚 物质量的5. 0 30 %。
4.根据权利要求1或2所述的导热乙烯一醋酸乙烯共聚物热熔胶，其特征在于所述 的固体氧化物粉末其形态为球形或接近球形的颗粒；所述的导热填料的质量百分含量为 35 65% ；在所述的乙烯一醋酸乙烯共聚物中，醋酸乙烯的质量百分含量为28 33%，且乙 烯一醋酸乙烯共聚物的重均分子量为50000 80000，在70°C时的熔融指数为7. 0 20. 0 ； 所述的抗氧剂用量为乙烯一醋酸乙烯共聚物质量的0. 5% ；所述的交联剂用量为乙烯一醋 酸乙烯共聚物质量的1.5%。
5.一种如权利要求1-3任一所述导热型的乙烯一醋酸乙烯共聚物热熔胶的制备方法， 其特征在于采用熔融共混的方法，即利用混炼机将乙烯一醋酸乙烯共聚物熔融，并与抗氧 剂、交联剂、增黏剂，以及作为导热填料的固体氧化物粉末共混。
全文摘要
本发明涉及一种导热型乙烯－醋酸乙烯共聚物热熔胶及其制备方法。它需要解决的技术问题是，克服背景技术的两个不足，提供一种热熔胶，它在不明显降低加工和注塑成型性能的同时，具有较高的导热性能，导热系数达到1.0W/(m·K)。本发明热熔胶，由乙烯－醋酸乙烯共聚物(醋酸乙烯的质量百分含量为19～36%，余为乙烯；且乙烯－醋酸乙烯共聚物的重均分子量为5000～100000；在70℃时的熔融指数为2.5～70.0)，抗氧剂，交联剂，和质量百分含量为10～75%的导热填料(粒径范围在0.5～50μm的固体氧化物粉末，优选α晶型Al2O3粉末)经熔融共混得到，其中导热填料至少由两种不同粒径的粉末颗粒组成，其中小颗粒与大颗粒的直径比小于0.741。
文档编号C09J11/04GK101935503SQ20101023901
公开日2011年1月5日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者倪勇, 来国桥, 杨科芳, 蒋剑雄, 邱化玉 申请人:杭州师范大学