一種高分子導(dǎo)散熱共混復(fù)合材料及自動(dòng)化制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高分子導(dǎo)散熱共混復(fù)合材料及自動(dòng)化制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，高分子導(dǎo)熱復(fù)合材料由于具有密度比金屬和陶瓷小、產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度高、 易加工成型等一系列優(yōu)異特性，在LED照明、電子散熱器等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。這類(lèi)材料 主要是將氧化鋁等導(dǎo)熱粉體與高分子樹(shù)脂基體共混制得，利用導(dǎo)熱粉體在高分子樹(shù)脂基體 中形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)而達(dá)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(dǎo)熱 粉體與樹(shù)脂原料及其它成分混合后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)直接擠出造粒；二是先將導(dǎo)熱粉體與 部分樹(shù)脂基體經(jīng)密煉機(jī)密煉、冷卻破碎后，再經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒。對(duì)于第一種方法， 由于導(dǎo)熱粉體的填充量較高，在擠出造粒的過(guò)程中極易造成下料困難，使得生產(chǎn)的連續(xù)性 受到嚴(yán)重影響，且易導(dǎo)致導(dǎo)熱填料在基體樹(shù)脂中分散不均，不能形成有效的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，使得 材料的導(dǎo)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(dǎo)熱粉 體與部分樹(shù)脂進(jìn)行密煉，相當(dāng)于進(jìn)行了一次導(dǎo)熱粉體的預(yù)分散，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠 出造粒的二次分散作用，使得導(dǎo)熱粉體在樹(shù)脂基體中的分散均勻性得到有效提高，導(dǎo)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(chǎn)，不僅大大增加了人力 成本，更延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期，導(dǎo)致加工成本大幅增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高分子導(dǎo)散熱共混復(fù)合材料及 自動(dòng)化制備方法。
[0004] 本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是： 一種高分子導(dǎo)散熱共混復(fù)合材料，其是由以下質(zhì)量份的原料組成：35~75份的基體樹(shù) 月旨、〇~1〇份的增韌劑、20~50份的導(dǎo)熱填料、0. 2~1. 0份的抗氧劑1010、0. 2~1. 0份的亞磷酸 酯類(lèi)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(rùn)滑劑。
[0005] 所述的基體樹(shù)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(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚對(duì)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(dǎo)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(fù)配物。
[0008] 所述的粉體表面活化處理劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鋯酸酯 偶聯(lián)劑中的至少一種；優(yōu)選的，所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的硅烷偶 聯(lián)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(rùn)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(dǎo)散熱共混復(fù)合材料的自動(dòng)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(jī)中對(duì)導(dǎo)熱填料進(jìn)行表面處理20min; 2) 然后通過(guò)自動(dòng)輸送裝置進(jìn)入另一臺(tái)高速攪拌機(jī)，與其它原料混合均勻； 3) 將上步得到的混合物自動(dòng)輸送到密煉機(jī)中密煉捏合15min; 4 )得到的混合物直接進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒即可。
[0011] 所述的一種高分子導(dǎo)散熱共混復(fù)合材料的自動(dòng)化制備方法，相對(duì)于【背景技術(shù)】中提 到的高分子導(dǎo)熱復(fù)合材料的傳統(tǒng)制備方法，優(yōu)勢(shì)和創(chuàng)新比較如下： 1)傳統(tǒng)的一步法制備方法，主要是將導(dǎo)熱粉體與樹(shù)脂原料及其它成分混合后，經(jīng)雙螺 桿擠出機(jī)直接擠出造粒，該方法雖然實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料的自動(dòng)化生產(chǎn)，但由于導(dǎo)熱粉體的填 充量較高，在擠出造粒的過(guò)程中極易出現(xiàn)的下料困難，主要表現(xiàn)為物料在下料口發(fā)生架橋 現(xiàn)象，另外由于導(dǎo)熱粉體的密度比樹(shù)脂大，物料極易在料斗中發(fā)生分層，即更多密度大的導(dǎo) 熱粉體和少量樹(shù)脂先進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)中，由于樹(shù)脂量相對(duì)較少，不足以包裹大量的導(dǎo)熱 粉體，導(dǎo)致部分導(dǎo)熱粉體聚集在進(jìn)料口而不能連續(xù)送入到擠出機(jī)中，造成擠出機(jī)后段供料 不足，進(jìn)而發(fā)生斷條，使得生產(chǎn)的連續(xù)性受到嚴(yán)重影響，同時(shí)由于各組分密度的不同導(dǎo)致的 物料分層，易造成導(dǎo)熱填料在基體樹(shù)脂中分散不均，后果是不僅不能形成有效的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)， 而且會(huì)嚴(yán)重影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。
[0012] 2)傳統(tǒng)的兩步法制備方法，考慮到一步法存在的技術(shù)缺陷，第一步是先將導(dǎo)熱粉 體與部分樹(shù)脂基體經(jīng)密煉機(jī)密煉、冷卻破碎，第二步再經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒。第一步的 密煉過(guò)程相當(dāng)于進(jìn)行了一次導(dǎo)熱粉體的預(yù)分散，第二步通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒的二次 分散作用，使得導(dǎo)熱粉體在樹(shù)脂基體中的分散均勻性得到有效提高，導(dǎo)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(chǎn)，不僅大大增加了人力成本，更延長(zhǎng)了 生產(chǎn)周期，導(dǎo)致加工成本大幅增加。
[0013] 3)本發(fā)明的高分子導(dǎo)散熱共混復(fù)合材料的自動(dòng)化制備方法，充分考慮了一步法和 二步法存在的技術(shù)不足，在導(dǎo)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(dòng)輸 送裝置和儲(chǔ)料罐，即在導(dǎo)熱粉體經(jīng)過(guò)表面處理后，通過(guò)自動(dòng)輸送裝置進(jìn)入儲(chǔ)料罐；之后儲(chǔ)料 罐中的物料經(jīng)自動(dòng)輸送裝置，進(jìn)入第二臺(tái)高速攪拌機(jī)中，與其它物料成分進(jìn)行混合處理，混 合均勻的物料經(jīng)自動(dòng)輸送裝置進(jìn)入另一臺(tái)儲(chǔ)料罐；之后物料從儲(chǔ)料罐中經(jīng)自動(dòng)輸送裝置進(jìn) 入密煉機(jī)中進(jìn)行密煉，物料經(jīng)密煉之后，直接進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)料斗中并擠出造粒，全程實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。該方法在充分利用了傳統(tǒng)兩步法的預(yù)分散和二次分散的優(yōu)勢(shì)，不僅實(shí)現(xiàn)了 導(dǎo)熱粉體在樹(shù)脂基體中的均勻分散和導(dǎo)熱性能的有效提升，更為重要的是克服了傳統(tǒng)兩步 法間歇性生產(chǎn)的弊端，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制備的復(fù)合材料具有較高的力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能， 本發(fā)明的復(fù)合材料的自動(dòng)化制備方法實(shí)現(xiàn)了高分子導(dǎo)散熱復(fù)合材料的自動(dòng)化、連續(xù)化生 產(chǎn)，節(jié)省了大量的人力，大大縮短了生產(chǎn)周期和降低了生產(chǎn)成本。
【具體實(shí)施方式】
[0015] -種高分子導(dǎo)散熱共混復(fù)合材料，其是由以下質(zhì)量份的原料組成：35~75份的基 體樹(shù)脂、〇~1〇份的增韌劑、20~50份的導(dǎo)熱填料、0. 2~1. 0份的抗氧劑1010、0. 2~1. 0份的亞 磷酸酯類(lèi)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(rùn)滑劑。
[0016] 所述的基體樹(shù)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(duì)苯二甲酸乙二醇酯（ΡΕΤ)、聚對(duì)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(dǎo)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(fù)配物。
[0019] 所述的粉體表面活化處理劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鋯酸酯 偶聯(lián)劑中的至少一種；優(yōu)選的，所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的硅烷偶 聯(lián)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(rùn)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(dǎo)散熱共混復(fù)合材料的自動(dòng)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(jī)中對(duì)導(dǎo)熱填料進(jìn)行表面處理20min; 2) 然后通過(guò)自動(dòng)輸送裝置進(jìn)入另一臺(tái)高速攪拌機(jī)，與其它原料混合均勻； 3) 將上步得到的混合物自動(dòng)輸送到密煉機(jī)中密煉捏合15min; 4 )得到的混合物直接進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒即可。
[0022] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的配方和自動(dòng)化制備方法做進(jìn)一步的說(shuō)明： 實(shí)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(jī)中，然后加入0. 6份的硅烷偶聯(lián)劑KH-550,經(jīng)高速攪拌對(duì)導(dǎo)熱粉體進(jìn)行表面處理20min，得到的預(yù)處理粉體經(jīng)自動(dòng)輸送裝置送 到裝有53. 1份PBT樹(shù)脂、0. 4份抗氧劑1010、0. 4份抗氧劑168、0. 5份TAF潤(rùn)滑劑和5份 SBS-g-MAH增韌劑的密煉機(jī)中，在240 °C下進(jìn)行密煉捏合15min，之后將得到的混合物自動(dòng) 輸送到雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒。
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