一種高分子導散熱共混復合材料及自動化制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種高分子導散熱共混復合材料及自動化制備方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，高分子導熱復合材料由于具有密度比金屬和陶瓷小、產品設計自由度高、 易加工成型等一系列優異特性，在LED照明、電子散熱器等領域的應用日益廣泛。這類材料 主要是將氧化鋁等導熱粉體與高分子樹脂基體共混制得，利用導熱粉體在高分子樹脂基體 中形成導熱網絡而達到散熱的效果。其制備方法主要有一步法和兩步法兩種：一是將導熱 粉體與樹脂原料及其它成分混合后，經雙螺桿擠出機直接擠出造粒；二是先將導熱粉體與 部分樹脂基體經密煉機密煉、冷卻破碎后，再經雙螺桿擠出機擠出造粒。對于第一種方法， 由于導熱粉體的填充量較高，在擠出造粒的過程中極易造成下料困難，使得生產的連續性 受到嚴重影響，且易導致導熱填料在基體樹脂中分散不均，不能形成有效的導熱網絡，使得 材料的導熱性能得不到有效提高。而第二種方法，考慮到了第一種方法的缺陷，先將導熱粉 體與部分樹脂進行密煉，相當于進行了一次導熱粉體的預分散，然后通過雙螺桿擠出機擠 出造粒的二次分散作用，使得導熱粉體在樹脂基體中的分散均勻性得到有效提高，導熱性 能更佳，但由于中間增加了密煉和冷卻破碎的工序，屬于間歇性生產，不僅大大增加了人力 成本，更延長了生產周期，導致加工成本大幅增加。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種高分子導散熱共混復合材料及 自動化制備方法。
[0004] 本發明所采取的技術方案是： 一種高分子導散熱共混復合材料，其是由以下質量份的原料組成：35~75份的基體樹 月旨、〇~1〇份的增韌劑、20~50份的導熱填料、0. 2~1. 0份的抗氧劑1010、0. 2~1. 0份的亞磷酸 酯類抗氧劑168、0. 5~1. 5份的粉體表面活化處理劑、0. 5~1. 5份的潤滑劑。
[0005] 所述的基體樹脂為聚丙烯（PP)、聚苯乙烯（PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 (ABS)、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT)、聚碳酸酯（PC)、尼龍 (PA)、聚苯醚（PPS)、液晶聚合物（LCP)、聚乳酸（PLA)中的任意一種。
[0006] 所述的增韌劑為PP-g-MAH、POE-g-MAH、EPDM-g-MAH、MBS-g-MAH、EVA-g-MAH、 SBS-g-MAH、SEBS-g-MAH、EPR-g-MAH、PP-g-GMA、POE-g-GMA、EPDM-g-GMA、MBS-g-GMA、 EVA-g-GMA、SBS-g-GMA、SEBS-g-GMA、EPR-g-GMA中的至少一種。
[0007] 所述的導熱填料為氧化鋁、氧化鎂、碳化硅、氮化鋁、氧化鋅、氮化硅、氮化硼、石 墨、碳纖維、石墨烯、鋁粉、銅粉中的至少兩種形成的復配物。
[0008] 所述的粉體表面活化處理劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、鋯酸酯 偶聯劑中的至少一種；優選的，所述的偶聯劑為硅烷偶聯劑，進一步優選的，所述的硅烷偶 聯劑為KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-590、KH-602、KH-402、KH-552、KH-792、A-151、 A-17UA-172中的至少一種。
[0009] 所述的潤滑劑為EBS、TAF、PETS、PE蠟、芥酸酰胺、油酸酰胺中的至少一種。
[0010] 所述的一種高分子導散熱共混復合材料的自動化制備方法，包括步驟： 1) 先用粉體表面活化處理劑在高速攪拌機中對導熱填料進行表面處理20min; 2) 然后通過自動輸送裝置進入另一臺高速攪拌機，與其它原料混合均勻； 3) 將上步得到的混合物自動輸送到密煉機中密煉捏合15min; 4 )得到的混合物直接進入雙螺桿擠出機擠出造粒即可。
[0011] 所述的一種高分子導散熱共混復合材料的自動化制備方法，相對于【背景技術】中提 到的高分子導熱復合材料的傳統制備方法，優勢和創新比較如下： 1)傳統的一步法制備方法，主要是將導熱粉體與樹脂原料及其它成分混合后，經雙螺 桿擠出機直接擠出造粒，該方法雖然實現了復合材料的自動化生產，但由于導熱粉體的填 充量較高，在擠出造粒的過程中極易出現的下料困難，主要表現為物料在下料口發生架橋 現象，另外由于導熱粉體的密度比樹脂大，物料極易在料斗中發生分層，即更多密度大的導 熱粉體和少量樹脂先進入雙螺桿擠出機中，由于樹脂量相對較少，不足以包裹大量的導熱 粉體，導致部分導熱粉體聚集在進料口而不能連續送入到擠出機中，造成擠出機后段供料 不足，進而發生斷條，使得生產的連續性受到嚴重影響，同時由于各組分密度的不同導致的 物料分層，易造成導熱填料在基體樹脂中分散不均，后果是不僅不能形成有效的導熱網絡， 而且會嚴重影響最終產品的質量穩定性。
[0012] 2)傳統的兩步法制備方法，考慮到一步法存在的技術缺陷，第一步是先將導熱粉 體與部分樹脂基體經密煉機密煉、冷卻破碎，第二步再經雙螺桿擠出機擠出造粒。第一步的 密煉過程相當于進行了一次導熱粉體的預分散，第二步通過雙螺桿擠出機擠出造粒的二次 分散作用，使得導熱粉體在樹脂基體中的分散均勻性得到有效提高，導熱性能更佳，但由于 中間增加了密煉和冷卻破碎的工序，屬于間歇性生產，不僅大大增加了人力成本，更延長了 生產周期，導致加工成本大幅增加。
[0013] 3)本發明的高分子導散熱共混復合材料的自動化制備方法，充分考慮了一步法和 二步法存在的技術不足，在導熱粉體表面處理工序和物料混合處理工序后均增加了自動輸 送裝置和儲料罐，即在導熱粉體經過表面處理后，通過自動輸送裝置進入儲料罐；之后儲料 罐中的物料經自動輸送裝置，進入第二臺高速攪拌機中，與其它物料成分進行混合處理，混 合均勻的物料經自動輸送裝置進入另一臺儲料罐；之后物料從儲料罐中經自動輸送裝置進 入密煉機中進行密煉，物料經密煉之后，直接進入雙螺桿擠出機料斗中并擠出造粒，全程實 現自動化生產。該方法在充分利用了傳統兩步法的預分散和二次分散的優勢，不僅實現了 導熱粉體在樹脂基體中的均勻分散和導熱性能的有效提升，更為重要的是克服了傳統兩步 法間歇性生產的弊端，實現了自動化、連續化生產。
[0014] 本發明的有益效果是：本發明制備的復合材料具有較高的力學性能和導熱性能， 本發明的復合材料的自動化制備方法實現了高分子導散熱復合材料的自動化、連續化生 產，節省了大量的人力，大大縮短了生產周期和降低了生產成本。
【具體實施方式】
[0015] -種高分子導散熱共混復合材料，其是由以下質量份的原料組成：35~75份的基 體樹脂、〇~1〇份的增韌劑、20~50份的導熱填料、0. 2~1. 0份的抗氧劑1010、0. 2~1. 0份的亞 磷酸酯類抗氧劑168、0. 5~1. 5份的粉體表面活化處理劑、0. 5~1. 5份的潤滑劑。
[0016] 所述的基體樹脂為聚丙烯（ΡΡ)、聚苯乙烯（PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 (ABS)、聚對苯二甲酸乙二醇酯（ΡΕΤ)、聚對苯二甲酸丁二醇酯（ΡΒΤ)、聚碳酸酯（PC)、尼龍 (ΡΑ)、聚苯醚（PPS)、液晶聚合物（LCP)、聚乳酸（PLA)中的任意一種。
[0017] 所述的增韌劑為PP-g-MAH、POE-g-MAH、EPDM-g-MAH、MBS-g-MAH、EVA-g-MAH、 SBS-g-MAH、SEBS-g-MAH、EPR-g-MAH、PP-g-GMA、POE-g-GMA、EPDM-g-GMA、MBS-g-GMA、 EVA-g-GMA、SBS-g-GMA、SEBS-g-GMA、EPR-g-GMA中的至少一種。
[0018] 所述的導熱填料為氧化鋁、氧化鎂、碳化硅、氮化鋁、氧化鋅、氮化硅、氮化硼、石 墨、碳纖維、石墨烯、鋁粉、銅粉中的至少兩種形成的復配物。
[0019] 所述的粉體表面活化處理劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、鋯酸酯 偶聯劑中的至少一種；優選的，所述的偶聯劑為硅烷偶聯劑，進一步優選的，所述的硅烷偶 聯劑為KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-590、KH-602、KH-402、KH-552、KH-792、A-151、 A-17UA-172中的至少一種。
[0020] 所述的潤滑劑為EBS、TAF、PETS、PE蠟、芥酸酰胺、油酸酰胺中的至少一種。
[0021 ] 高分子導散熱共混復合材料的自動化制備方法，包括步驟： 1) 先用粉體表面活化處理劑在高速攪拌機中對導熱填料進行表面處理20min; 2) 然后通過自動輸送裝置進入另一臺高速攪拌機，與其它原料混合均勻； 3) 將上步得到的混合物自動輸送到密煉機中密煉捏合15min; 4 )得到的混合物直接進入雙螺桿擠出機擠出造粒即可。
[0022] 下面結合具體實施例對本發明的配方和自動化制備方法做進一步的說明： 實施例1: 首先將40份的氧化鋁、5份的氮化鋁加入高速攪拌機中，然后加入0. 6份的硅烷偶聯劑KH-550,經高速攪拌對導熱粉體進行表面處理20min，得到的預處理粉體經自動輸送裝置送 到裝有53. 1份PBT樹脂、0. 4份抗氧劑1010、0. 4份抗氧劑168、0. 5份TAF潤滑劑和5份 SBS-g-MAH增韌劑的密煉機中，在240 °C下進行密煉捏合15min，之后將得到的混合物自動 輸送到雙螺桿擠出機中擠出造粒。
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