[发明专利]一种高导热导电聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高导热导电聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料及其制备方法。

背景技术

导热材料广泛应用于换热工程、采暖工程、电子信息等领域。传统的导热材料多为导热性较好的金属材料，但由于金属材料的抗腐蚀性能差而限制了其在化工等领域的应用。高分子材料具有耐化学腐蚀、易成型加工、抗疲劳性能优良、绝缘性好等特点已经受到人们的广泛关注。但是由于高分子材料多为热的不良导体限制了它在导热方面的应用。因而开发具有良好导热性能的新型高分子材料成为现在导热材料的重要发展方向。

导热复合材料是由高分子树脂基体以及无机填料通过一定的方式加工而成的功能性复合材料。导热填料主要分为两种,一种是导热绝缘填料，如金属氧化物填料、金属氮化物填料等。另一种是导热非绝缘填料，如炭基填料和各种金属填料等。前者主要用于电子元器件封装材料等对电绝缘性能有较高要求的场合，后者则主要用于化工设备的换热器等对电绝缘性能要求较低的场合其中，金属氧化物由于来源广泛、价格低廉、热导率较高等优点可以满足一般高分子导热材料的要求而在导热聚合物中得到广泛应用。填料的类型、粒径大小及分布、填充量和填料与基体间的界面性能对复合材料的热导率都有影响。

为了达到较高的热导率，添加单一种类的导热绝缘填料往往需要很高的质量分数，这会在一定程度上造成加工困难，不易成型。添加单一种类的非绝缘填料例如炭基填料，当填料的含量到达一定程度时会使原本的绝缘的塑料热导率提供的同时也增加了导电性能，因此限制了其在电绝缘性要求严格的场合的使用。如果使用不同类型的填料进行复配，使少量的炭基填料在导热绝缘填料之间进行搭接促进导热网络的形成，提高热导率的同时可以降低导热填料的总含量。

由于高导热导电聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）具有耐热性、耐候性、耐药品性、电气特性佳、吸水性小、光泽良好，广泛应用于电子电器、汽车零件、机械、家用品等，而PBT产品又与PPE、PC、POM、PA等共称为五大泛用工程塑料。但是PBT树脂的热导率低，其在对导热要求高的场合的应用受到了极大的限制。

国内外有很多文献介绍了在高分子树脂基体中添加了一定质量分数的导热填料后复合材料热导率大幅度提升。例如，用硅烷偶联剂处理的MgO改性PPS,当其质量分数为70%时,所得PPS/MgO导热复合材料的热导率为1.631 W/m·K。添加单一种类的导热绝缘填料往往需要很高的质量分数，这会在一定程度上造成加工困难，不易成型。因此，在后续的研究中，为了进一步降低导热复合材料的填充量，很多学者们多采用不同种类，不同形状的导热填料进行复配和部分替代使用，有效的提高热导率的同时保证了复合材料的力学性能和加工性能。

发明内容

本发明设计了一种高导热导电聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料及其制备方法，其解决的技术问题是目前PBT工程塑料的性能和加工技术的上述不足之处。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案： 

一种高导热导电聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，其特征在于：所述复合材料的组分由以下质量百分比的原材料构成：

PBT树脂基体               60～35%；

无机粒子导热填料         40～70%；

炭基导热填料               2～6%；

抗氧剂                        0.5～2%；

加工助剂                     1～3%。

进一步，所述PBT树脂基体选自PBT（TH6100）,特性粘度为1.000±0.015 Dl/g。

进一步，所述无机粒子导热填料为氧化铝。

进一步，所述炭基导热填料为多壁碳纳米管、天然石墨片或纳米石墨微片中的任意一种。

进一步，加工助剂为聚乙烯蜡、液体石蜡或者两者的混合物的作用是增加PBT基体与填料之间的相容性。

进一步，所述抗氧剂为抗氧剂BHT，可以起到延缓塑料氧化，延长使用寿命。

一种高导热导电聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：将干燥后的重量百分比为：60-5%的PBT树脂基体，40-70%的无机粒子导热填料，2-6%的炭基导热填料，0.5～2%的抗氧剂，1～3%的加工助剂混合后加入高分子材料加工设备熔融混炼，经挤出后完成造粒。

本发明中采用一步法和通用的加工设备来制备高导热的PBT复合材料。