[发明专利]一种导热复合填料及其制法和其导热热塑性树脂复合材料及应用

说明书

本发明提供了一种疏水易清洁、易注塑加工的导热热塑性树脂复合材料，其组成包括：热塑性树脂、复合导热填料、增韧剂、抗氧剂、表面改性剂等组分，其中复合导热填料由导热主料和导热辅料组成。本发明提供的导热热塑性树脂复合材料，通过配方调控，复合导热填料的引入，制备得到一种兼具疏水易清洁与易注塑加工的导热热塑性树脂复合材料，同时，由于复合导热填料的不同组分发挥协同作用，分散均匀，导热性能提升，助剂添加量降低，所制备的导热热塑性树脂复合材料的综合力学性能优良，在LED照明、通讯设备等领域有广泛应用。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料领域，具体涉及一种导热复合填料及其制法和其导热热塑性树脂复合材料及应用。

背景技术

随着消费电子行业的飞速发展，电子元器件的集成度和性能越来越高，发热量也越来越大，这催生了对新型功能型导热材料的需求。导热高分子复合材料在电路封装、消费电子产品、LED照明、通讯设备、能源储存、航空航天等领域都有广泛的应用，其相比导热金属材料和无机非金属材料具备密度低、易于加工成型、价格低廉、耐腐蚀性好、易于回收循环利用等优点，所以越来越受到市场和消费者的认可，特别是在消费电子产品、LED照明和通讯设备外壳等领域。以手机外壳为例，随着手机性能的大幅度提升，手机内部电子元器件的发热情况也越来越严重，这时需要手机外壳能够快速把内部的热量散出，因而需要导热材料；同时，高性能的手机还需要兼顾通讯信号和无线充电功能，而金属材料会影响信号和无线充电功能，所以导热高分子复合材料成为了合适的手机外壳材料的一种选择。作为外壳材料，如果兼具疏水特性，可以带来易清洁的特点，将有更多的应用和更好的使用效果。

聚酰胺又被成为尼龙，是一种在分子主链上含有酰胺基团的一类热塑性高分子材料，具有优异的力学性能、加工性能、耐磨性能、耐腐蚀性能和耐热性能，并且无毒、可回收利用，被广泛地应用在各行各业。但聚酰胺材料本身的导热率很低，仅为0.2～0.3W m^-1K^-1，并不适合作为LED照明、手机等需要较高散热能力的设备的外壳。中国专利CN104140670A公开了一种高导热尼龙复合材料及其制备方法，该复合材料由40～80份尼龙、10～60份导热填料(膨胀石墨)和0～6份增强填料(中间相沥青)组成，但导热填料需要经过500～950℃高温煅烧，工艺复杂且耗能高，并且得到的尼龙复合材料力学性能较差，拉伸强度仅为49.7～66.3MPa。中国专利CN106380838A公开了一种阻燃型聚酰胺基导热材料及其制备方法，该材料由45～100份聚酰胺树脂、75～140份导热填料、5～25份玻璃纤维、0～5份增韧剂、0.2～5份润滑剂、0.75～3份抗氧剂和0.25～1份表面处理剂组成，导热填料主要是由氢氧化镁和导热辅料组成，该方法由于氢氧化镁具有很强的吸湿性，导致复合材料容易吸湿变质，导致力学性能下降。

聚酰胺本身也具有一定的吸湿性，容易在使用过程中发生劣质化，并降低力学性能。常见方法可以通过在聚酰胺中加入功能性填料，降低其吸湿性并提高其疏水性。中国专利CN102993688A公开了一种制备疏水性尼龙复合膜的方法，将无机填料和尼龙溶于溶剂中，再利用相转化法成膜，获得疏水性尼龙复合膜，但该方法仅适用于可以通过相转化法成膜的尼龙原料，并且不适合注塑工艺加工，应用局限较多。中国专利CN109989128A公开了一种表面摩擦系数低且疏水性提高的尼龙纤维及其制备方法，将尼龙、PDMS和支链带有氨基的POSS通过双螺杆熔融挤出，该方法制的的尼龙纤维与水接触角大于71°，但力学性能较差。以上公开的疏水尼龙材料均未能兼顾导热性能，且不易注塑工艺加工生产，在实际应用中存在很多不足。

上述现有技术中，通过加入导热填料可以得到导热热塑性树脂复合材料，但由于填料本身性质的局限，导致复合材料制备较为困难，并且导热性能、力学性能和注塑加工性能不佳。同时现有技术制备得到的热塑性树脂复合材料无法实现高导热和疏水易清洁性能相结合，然而在LED照明和手机外壳等应用场景中，需要材料兼顾疏水易清洁、高导热，因此需要开发一种新型疏水易清洁、易注塑加工的导热热塑性树脂复合材料，并且这种复合材料需要有优良的力学性能，以满足市场的需求。

发明内容