[发明专利]一种导热树脂组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导热树脂组合物及其制备方法。

背景技术

目前，工业中常用的散热器件主要以导热性能较好的金属材料为主，但金属材料一方面耐腐蚀性较差，且难以加工成复杂的形状，其应用领域受到较大限制。因此，高耐腐蚀、易加工成型的聚合物开始替代传统金属材料用作导热材料，但是聚合物的热导率较低，因此必须对聚合物中加入导热填料以提高其热导率，常用的导热填料主要有金属粉末、金属氧化物或氮化物。

例如CN1556837A中公开一种高导热树脂组合物及其制备方法，该树脂组合物由40vol%以上的基体树脂、10-55vol%的导热性填料和熔点低于500℃的低熔点合金；其中导热填料含有铜粉和石墨，低熔点合金选自使用Sn-Cu、Sn-Al、Sn-Zn、Sn-Pt、Sn-Mn、Sn-Mg、Sn-Ag、Sn-Au中的至少一种。但是，该树脂组合物中采用的低熔点合金会降低树脂组合物的机械性；同时，该树脂组合物的导热性较差。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的导热树脂组合物机械性能和导热性能较差的技术问题。

本发明提供了一种导热树脂组合物，所述导热树脂组合物中含有100重量份的基体树脂、100-150重量份的导热填料和10-50重量份的含锡合金；所述基体树脂为尼龙6、尼龙66或聚苯硫醚，导热填料为石墨和铝粉，含锡合金为Sn-Sb合金或Sn-Ag-Sb合金。

本发明还提供了所述导热树脂的制备方法，包括将含有基体树脂、导热填料和含锡合金的混合物按比例混合均匀，挤出、成型，得到所述导热树脂组合物；所述含锡合金的熔点高于挤出温度，低于成型温度。

本发明提供的导热树脂组合物，通过对基体树脂、导热填料、含锡合金的种类和含量通过适当选择，使得本发明的在保持成本较低的前提下同时具有良好的机械性能和导热性能。   

具体实施方式

本发明提供了一种导热树脂组合物，所述导热树脂组合物中含有100重量份的基体树脂、100-150重量份的导热填料和10-50重量份的含锡合金；所述基体树脂为尼龙6、尼龙66或聚苯硫醚，导热填料为石墨和铝粉，含锡合金为Sn-Sb合金或Sn-Ag-Sb合金。

本发明的发明人通过大量实验发现，采用本发明的尼龙6、尼龙66或聚苯硫醚作为基体树脂，石墨和铝粉的混合物用作导热填料，并通过采用Sn-Sb合金或Sn-Ag-Sb合金得到的本发明的导热树脂组合物，既具有良好的机械性能，又具有较高的导热性能。

本发明中，基体树脂采用尼龙6（PA6）、尼龙66（PA66）或聚苯硫醚（PPS）。尼龙6、尼龙66、聚苯硫醚均具有良好的流动性和耐热性，在基体树脂中填充入导热填料后仍具有较好的流动性和加工性能，因此能制备各种所需形状的导热树脂组合物。

本发明中，导热填料采用石墨和铝粉。石墨和铝粉，价格低廉，且导热性良好。其中，铝粉不会促进基体树脂的降解，保证本发明的导热树脂组合物的机械性。另外，铝粉质量密度较小，添加与铜粉相同的体积份数，其质量含量仍较低，不会降低导热树脂组合物中其他组分的质量含量。优选情况下，所述石墨为人造膨胀石墨或鳞片状石墨，铝粉为球状铝粉或片状铝粉。采用本发明优选的石墨和铝粉，能有效提高石墨和铝粉在基体树脂中的均匀分散；另一方面，人造膨胀石墨、鳞片状石墨具有更好的导热性能。以导热填料的总质量为基准，所述导热填料中石墨的含量为60-80wt%，铝粉的含量为20-40wt%。

本发明中，所述含锡合金采用Sn-Sb合金或Sn-Ag-Sb合金。锡(Sn)的熔点为232℃，锑(Sb)的熔点为631℃，银(Ag)的熔点为962℃。本发明中，采用含锡的Sn-Sb合金或Sn-Ag-Sb合金，合金的熔点为235-350℃。所述含锡合金分布于基体树脂中，用于连接均匀分散于基体树脂中的石墨和铝粉，在基体树脂内部形成良好的三维导热网络，从而保证本发明的导热树脂组合物的良好的导热效率。本发明的导热树脂组合物中含有含锡合金，在制备过程中，通过控制挤出温度低于含锡合金的熔点，而成型温度高于含锡合金的熔点，使得含锡合金与导热填料在基体树脂中均有分布，在基体树脂内部各个角落形成均匀分布的三维导热网络，保证导热树脂组合物的均匀热导率。