一种导热塑料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种有机高分子化合物，具体涉及一种导热塑料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着工业生产和科学技术发展，仪器和设备的热环境向高温方向迅速变化，此时 电子设备产生的热量迅速积累，在使用环境温度下要使电子器件仍能可靠性地工作，及时 散热能力成为影响其运行可靠性的重要因素。
[0003] 在导热材料领域，纯的高分子材料通常为热的不良导体，一般无法满足散热的要 求。通常需要添加热的良导体，例如金属或者金属氧化物。通过填充的方法可以得到价格低 廉、易加工成型，经过适当的工艺处理或配方调整可以应用于某些特殊领域的导热要求。 [0004]导热塑料的导热性能是由其导热系数决定的。其导热系数取决于塑料和导热填料 的共同作用。分散于树脂中的导热填料有粒状、片状、纤维状等形状。当用量较小时，填料虽 能均匀分散于塑料中，但彼此间尚不能形成接触和相互作用，因而此时材料的导热性提高 不大；当填料用量提高到20%以上时，填料在塑料中形成相互连通的网络，大大提高材料的 导热性。
[0005] 导热塑料主要由塑料基体和金属或者金属氧化物填料组成。由于两种物质的物理 特性的差异，两相之间很难形成良好的接触，同时塑料基体和填料之间容易形成海岛型结 构，无法形成很好的热量通道，导致热导率较低，机械性能较差。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种导热塑料及其制备方法，本发明方案的导热塑料能形 成较好的热量通道，不仅导热效率高，而且机械性能好。
[0007] 为达到上述目的，本发明的基础方案如下：
[0008] -种导热塑料，包括塑料基体、导热填料、溶剂、偶联剂和塑料改性剂，所述偶联剂 为聚乙烯亚胺，占原料总量的质量百分比为1~5%。
[0009] 本方案的原理:聚乙烯亚胺中的端基亚胺基团可以和导热填料中的表面氧原子以 及塑料基体中的酯基产生化学键合作用，从而提高了塑料基体和导热填料之间的相互作用 力，同时提高了导热填料之间的相互作用，从而有效提高了导电率和机械性能。
[0010] 本方案的优点是：采用质量百分比为1~5%的聚乙烯亚胺作为偶联剂，可以增加 塑料基体和导热填料之间，以及导热填料之间的相互作用力，从而使得导电塑料具有较高 的导热性能和机械强度。
[0011]优化方案1，对基础方案的进一步优化，所述聚乙烯亚胺占原料总量的质量百分比 为3%。发明人经试验发现，聚乙烯亚胺占比3%时，导热填料和塑料基体的界面结合紧密， 制备得到的导热塑料的导热系数和导热性能均为最佳。
[0012]优化方案2,对基础方案的进一步优化，所述聚乙烯亚胺采用线性聚乙烯亚胺、分 枝状聚乙烯亚胺中的一种或者混合物。分别采用上述两种类型的聚乙烯亚胺或者两者的混 合均能达到本发明的效果。
[0013] 优化方案3,对基础方案的进一步优化，所述塑料基体选用聚甲基丙烯酸甲酯和聚 对苯二甲酸乙二酯中的一种或者混合物;所述导热填料选用氧化铝、氧化镁或者二氧化硅 中的一种;所述溶剂选用异丙醇、乙醇、甲苯、二甲苯或者乙二醇甲醚中的一种;塑料改性剂 选用SEBS-g-MA或者SEBS-1615的一种。各原料按照上述方式选择时，就能实现本发明的目 的。
[0014] 本发明还提供一种导热塑料的制备方法，包括以下步骤：
[0015] S1:按照以下质量百分比进行称料，塑料基体30~90%，导热填料5~50%，聚乙烯 亚胺1~5%，塑料改性剂0.5~10%，溶剂3~12% ;
[0016] S2:将聚乙烯亚胺、导热填料和溶剂在温度为50~100°C，搅拌速度为100~300r/ min的条件下搅拌均匀，然后抽滤处理过的导热填料；
[0017] S3:将塑料基体、塑料改性剂和处理过的导热填料混合，得到混合物；
[0018] S4:将混合物转移到挤出机，在温度范围150-200 °C挤出。
[0019]上述制备方法中，采用聚乙烯亚胺作为偶联剂处理导热填料，提高了塑料基体和 导热填料之间的相互作用力，同时提高了导热填料之间的相互作用。通过实验检测发现，采 用上述制备方法制备的导热塑料的导电性能、机械性能显著优于现有导热塑料的导电性 能、机械性能。
【具体实施方式】
[0020] 下面通过【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明：
[0021] 下面以实施例1为例详细说明制备的步骤。其中实施例1和其他实施例的配比在表 1中体现，除表1中的配比或指标的区别，其他实施例的制备步骤与实施例1相同。
[0022] 本发明中，溶剂可以选用异丙醇、乙醇、甲苯、二甲苯、乙二醇甲醚。以下实施例中， 溶剂选用异丙醇。
[0023]本发明中，塑料基体可以选用聚甲基丙烯酸甲酯和聚对苯二甲酸乙二酯中的一种 或者混合物。以下实施例中，塑料基体选用聚甲基丙烯酸甲酯。
[0024] 本发明中，塑料改性剂可以选用SEBS-g-MA，SEBS-1615，以下实施例中，塑料改性 剂选用聚甲基丙烯酸甲酯。
[0025] 实施例1
[0026]本实施例公开一种导热塑料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0027] S1:按照以下质量百分比进行称料，聚甲基丙烯酸甲酯50%，氧化铝27%，聚乙烯 亚胺3%，SEBS-g-MA10% 和异丙醇 10% ;
[0028] S2:将聚乙烯亚胺、氧化铝和溶剂在温度为80°C左右，搅拌速度为200r/min的条件 下搅拌1小时左右，然后抽滤处理过的氧化铝；
[0029] S3:将聚甲基丙烯酸甲酯、SEBS-g-MA和处理过的氧化铝混合均匀，得到混合物。 [0030] S4:将混合物转移到挤出机，在温度范围150-200 °C挤出造粒，最后将得到的塑料 颗粒通过注射机制得导热塑料制件。
[0031] 对比例1
[0032] 对比例1与实施例1的区别之处仅在于，在实施例1的制备步骤中，涉及到的使用偶 联剂的步骤省略。
[0033] 对比例2
[0034] 对比例2与实施例1的区别之处在于，将实施例1中的偶联剂替换为钛酸酯偶联剂， 其他步骤不变。
[0035] 表 1
[0036]
[0037] 分别检测采用各实施例、对比例制备的导热塑料的导热系数、抗拉强度，检测结果 如表2所示：
[0038] 表2
[0039]
[0041 ] 对比结论：
[0042] 1.对比实施例1和对比例1、对比例2相比，主要区别在于对比例1在制备导电塑料 的过程中，未采用偶联剂聚乙烯亚胺;对比例2中采用钛酸酯偶联剂。对比例1中检测得到的 导电塑料的导电系数、抗拉强度均只有实施例1的导电塑料的导电系数、抗拉强度的十分之 一;对比例2中导电塑料的导电系数、抗拉强度也明显低于实施例1的。由此可见，本发明实 施例中使用的聚乙烯亚胺对导电塑料的导电性能和抗拉性能有重要作用。
[0043] 2.从表1和表2可以看出，实施例1导热塑料的导电系数、抗拉强度的性能略高三个 实施例的区别主要在于聚乙烯亚胺、异丙醇的占比不同，异丙醇主要作为溶剂使用，对导热 塑料的性能基本没有影响，所以三者的主要区别在于偶联剂的用量，从实施例1-3的结果可 以看出，聚乙烯亚胺的比例为3%的效果更佳。
[0044] 3.实施例1-5与对比例2相比，各实施例的原料采用不同的比例，但导电系数、抗拉 强度性能总体上的比对比例2中采用钛酸酯偶联剂效果更佳。总体上，较明显的区别在于实 施例1-5采用的偶联剂与对比例2采用的偶联剂不同。
[0045] 以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的特性等常识在此未作过多描述。 应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变 形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利 的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方 式等记载可以用于解释权利要求的内容。
【主权项】
1. 一种导热塑料，包括塑料基体、导热填料、溶剂、偶联剂和塑料改性剂，其特征在于， 所述偶联剂为聚乙烯亚胺，占原料总量的质量百分比为1~5%。2. 根据权利要求1所述的导热塑料，其特征在于，所述聚乙烯亚胺占原料总量的质量百 分比为3%。3. 根据权利要求1所述的导热塑料，其特征在于，所述聚乙烯亚胺包括线性聚乙烯亚 胺、分枝状聚乙烯亚胺中的一种或者混合物。4. 根据权利要求1所述的导热塑料，其特征在于，所述塑料基体选用聚甲基丙烯酸甲酯 和聚对苯二甲酸乙二酯中的一种或者混合物;所述导热填料选用氧化铝、氧化镁或者二氧 化硅中的一种;所述溶剂选用异丙醇、乙醇、甲苯、二甲苯或者乙二醇甲醚中的一种;塑料改 性剂选用SEBS-g-MA或者SEBS-1615的一种。5. 权利要求1-4任一项所述导热塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： S1:按照以下质量百分比进行称料，塑料基体30~90%，导热填料5~50%，聚乙烯亚胺1 ~5%，塑料改性剂0.5~10%，溶剂3~12%; S2:将聚乙烯亚胺、导热填料和溶剂在温度为50~100°C，搅拌速度为100~300r/min的 条件下搅拌均匀，然后抽滤处理过的导热填料； S3:将塑料基体、塑料改性剂和处理过的导热填料混合，得到混合物； S4:将混合物转移到挤出机，在温度范围150-200 °C挤出。
【专利摘要】本发明申请公开了一种导热塑料，包括塑料基体、导热填料、溶剂、偶联剂和塑料改性剂，所述偶联剂为聚乙烯亚胺，占导热塑料质量百分比为1～5%。本发明还公开上述导热塑料的制备方法，包括称料、偶联剂处理、混合和挤出。本发明方案的导热塑料能形成较好的热量通道，不仅导热效率高，而且机械性能好。
【IPC分类】C08K9/04, C08L67/02, C08K3/22, C08L33/12, C09K5/14, C08L51/00
【公开号】CN105647088
【申请号】
【发明人】陈旭东, 陶德良, 杨金, 刘林, 刘红梅
【申请人】清远南方新特材料研究院有限公司, 广东顾纳凯材料科技有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年4月7日