[发明专利]一种导热塑料母料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导热塑料母料及其制备方法，特别是涉及一种导热塑料母料及其制备方法。

背景技术

填充型导热塑料是将高导热性填料添加在通用或工程塑料中经复合而成，导热塑料不仅具有金属和陶瓷的热传递性能，还保存了普通塑料在设计、性能、加工和低成本等方面的优势，如散热均匀、轻质、耐化学药品性、多种基体树脂选择、成型加工方便、成型收缩率低、成型温度低和高设计自由度等，广泛用于航空、航天、船舶、武器装备、电子、电器、汽车、制冷、照明、医药以及体育用品等行业中。

提高塑料导热系数的方法一般是添加更多的导热填料，形成导热通道，实现高导热效果。常用的导热填料主要有金属、金属氧化物、氮化物和碳材料四大类，其中塑料中常用到的是金属氧化物、氮化物和碳材料等三大类。填料的形态有纤维状、粉末状、鳞片状等，其中粉末状导热填料的用量最大。各种导热填料的用量、形状、粒径大小及分布、表面状态等对导热塑料的热导率及力学性能都具有很重要的影响。由于导热填料与塑料的界面之间存在着的相容性问题，往往出现填料分散不均匀，导热通路无法形成等问题。即便有些填充量可以做到相对较高，但是材料在挤出时出现挤出压力过大、熔体粘度过高、难以下料、难以拉条等不易于实现大规模工业化生产现象。当使用超细粉状填料时还会存在填料粉尘飞扬，污染环境，影响操作人员的健康。同时，材料的力学性能也会下降低很多，无法满足作为导热塑料后期加工及使用时的要求。通过制备塑料导热母粒，可以很好的解决以上问题，不但可以实现填料的高填充量，同时还能是材料满足材料后期加工及使用时的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导热塑料母料及其制备方法，从导热机理的角度出发，选用三种不同类型的导热填料：鳞片状、纤维状、微细颗粒状，对三者进行表面处理及复配，形成混杂网络结构更利于导热通路的形成。该方法操作简单，能够解决单一添加导热填料，母料导热系数不高，高填充量时填料分散性差的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明采用的一个技术方案是：提供一种导热塑料母料，包括以下重量份组分：

导热填料60～70份，载体30～40份，界面改性剂1～15份，偶联剂1～8份，聚乙烯蜡1～5份，抗氧剂0.1～0.5份，含氟流变剂1～5份。

在本发明一个较佳实施例中，所述导热填料为鳞片状（可膨胀石墨）、纤维状（碳纤维）及微细颗粒状三种，其中微细颗粒状导热填料为氮化铝、氮化硅或三氧化二铝。

在本发明一个较佳实施例中，所述载体为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯或无规共聚聚丙烯。

在本发明一个较佳实施例中，所述界面改性剂为低密度聚乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐。

在本发明一个较佳实施例中，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酷偶联剂。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种导热塑料母料的制备方法，包括以下步骤：

（1）鳞片状或微细颗粒状导热填料的表面改性：按配方向高速混合机中加入恒温干燥后的鳞片状或微细颗粒状导热填料，然后加入偶联剂，在100～150℃的温度下，以100～1000转/min的转速搅拌，加入偶联剂后搅拌10～30min，得到表面改性的鳞片状或微细颗粒状导热填料；

（2）纤维状导热填料的表面改性：将碳纤维分散于质量浓度为60%的浓硝酸中，室温浸泡24h，水洗至PH为7，得到氧化刻蚀的碳纤维。取适量乙醇及离子水，加入一定量偶联剂，充分搅拌混合均匀，得到偶联剂溶液。将氧化刻蚀的碳纤维分散于偶联剂溶液中，超声波震荡20min，滤出纤维，于100℃烘箱干燥24h，得到表面改性的纤维状导热填料。

（3）物料混合：按配方向表面改性后的鳞片状或微细颗粒状导热填料中依次加入载体、界面改性剂、聚乙烯蜡、抗氧剂1010和含氟流变剂，在30～50℃的温度下，以500～1000转/min的转速搅拌10～20min；

（4）挤出造粒：将步骤（3）中得到的混合物料用双螺杆挤出机挤出造粒，其中表面改性的纤维状导热填料从用双螺杆挤出机的侧喂料中加入；

（5）成品：将步骤（4）中得到的物料置于恒温干燥箱内干燥，得到导热塑料母料。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中恒温干燥的温度为80～100℃，时间为8～10h。