專利名稱：阻燃導(dǎo)熱塑料組成物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種阻燃熱傳導(dǎo)塑料的組成。
背景技術(shù)：
電子組件、電路板或二極管所產(chǎn)生的熱能不斷累積時，容易導(dǎo)致組件的錯誤運(yùn)作、零件故障，效率降低或使用壽命減短。因此，如何有效的散熱對于這些電子零件來說非常重要。傳統(tǒng)電子零件散熱的方法多使用金屬板作為散熱材，但是，相較于高分子材料而言，金屬材料的成本及加工難度較高。然而，使用高分子材料又有一個較大的缺點(diǎn)，也就是高分子材料的導(dǎo)熱率約0.1至0.5Watts/m-K，遠(yuǎn)不及金屬好。因此，為了補(bǔ)足高分子在導(dǎo)熱方面的不足，有眾多研究者通過在高分子中填充金屬粉末、金屬氧化物、碳纖維、石墨、人工鉆石、納米碳管、無機(jī)氮硅化物等高導(dǎo)熱率填充料。比如，美國公開專利US 20110040007利用金屬涂布的填充粒子、第二填充粒子及前二者混合之聚合物之組合，可使導(dǎo)熱率達(dá)到20至35Watts/m-K。另一美國公開專利US006048919及中國臺灣專利M404994，則是利用金屬、金屬氧化物及高熱傳導(dǎo)填料，填充于樹脂中來提高材料熱傳效果。LED照明設(shè)備的散熱組件目前多采用鋁鰭等金屬導(dǎo)熱材料。而此種材料具有比重重、不易加工成型，且為電的良導(dǎo)體等特性，在使用上須考慮觸電等安全上的問題。部分廠商為確保電器使用上的安全，以絕緣塑料包覆驅(qū)動組件，除了費(fèi)用高之外，亦容易使驅(qū)動組件散熱不良，導(dǎo)致驅(qū)動組件的使用壽命減少。有鑒于此， 本發(fā)明的目的在于開發(fā)具有高表面阻抗的導(dǎo)熱塑料，使驅(qū)動組件能以直接接觸或通過空氣傳熱的方式，將熱能傳導(dǎo)至導(dǎo)熱塑料，以促進(jìn)驅(qū)動組件散熱，達(dá)到延續(xù)使用壽命及提升使用安全的效果。并且，若使用單一材料即可達(dá)到導(dǎo)熱效能，亦能夠節(jié)省人力及資源。美國公開專利US 20090069483使用氧化鋁纖維造0.5-5 μ m粒子，并與低電阻率材料及熱塑性樹脂模塑成電絕緣樹脂。另外，隨著家電用品爆炸事件不斷的傳出，日常電器用品的安全規(guī)范漸被重視，如LED燈管及球泡安規(guī)有如下的規(guī)范:中國臺灣CNS14335，CNS15436及CNS15438，北美UL-1993&UL-8750，加拿大CSA1993-2009，歐洲 IEC/EN 62560及 IEC/EN 60598-1，韓國 KS C7651-7653，檢視上述法規(guī)防火等級至少要求Vl以上，然市面上產(chǎn)品多不符合防火要求，因此，開發(fā)阻燃導(dǎo)熱高阻抗的多功能塑料，將能因應(yīng)未來市場需求及廣泛運(yùn)用于各種零組件及豕電用品。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種阻燃導(dǎo)熱塑料組成物，通過調(diào)整該組成物的組成，得到一種具有低的熱阻抗，優(yōu)良的穩(wěn)定性，高表面阻抗等特性的阻燃導(dǎo)熱塑料組成物。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明首先提供了一種阻燃導(dǎo)熱塑料組成物，包含:A、至少一種聚烯烴，占該組成物的重量百分比為5至45% ；B、至少一種熱塑性彈性體，占該組成物的重量百分比為3至25%，其中，所述聚烯烴與所述熱塑性彈性體的總和占該組成物的重量百分比為10至50% ；C、至少一種熱傳導(dǎo)性填充物，占該組成物的重量百分比為35至85%，其中，所述熱傳導(dǎo)性填充物選自于金屬材料、熱傳導(dǎo)值大于lOWatts/m-K的非金屬材料或其混合；D、至少一種防火劑，占該組成物的重量百分比為5至55%，其中，所述防火劑為非磷、非氮、非鹵系防火劑；以及E、至少一種偶合劑，占該組成物的重量百分比為0.5至6%。在本發(fā)明所提供的上述阻燃導(dǎo)熱塑料組成物中，優(yōu)選地，當(dāng)聚烯烴與熱塑性彈性體的總和占該組成物的重量百分比小于20%，且聚烯烴的含量小于熱塑性彈性體時，聚烯烴的含量為熱塑性彈性體的含量的65%以上。在本發(fā)明所提供的上述阻燃導(dǎo)熱塑料組成物中，優(yōu)選地，金屬材料選擇由銀、鋁、金、銅、鎳、鋅及其任意混合所組成的群組中的任意一種，非金屬材料選擇由氮化鋁、氧化鋁、氧化鈹、氧化鎂、氧化鋅、氮化硼、鉆石、石墨、碳納米管、碳化硅、碳化鎢、氮化硅、玻璃纖維、I丐娃石(wollastonite)及其任意混合所組成的群組中的任意一種。在本發(fā)明所提供的上述阻燃導(dǎo)熱塑料組成物中，優(yōu)選地，當(dāng)熱傳導(dǎo)性填充物為金屬材料混合非金屬材料時，金屬材料占該組成物的重量百分比為I至80%，非金屬材料占該組成物的重量百分比為I至70%。在本發(fā)明所提供的上述阻燃導(dǎo)熱塑料組成物中，優(yōu)選地，當(dāng)熱傳導(dǎo)性填充物為非金屬材料時，非金屬材料占該組成物的重量百分比為35至85%。在本發(fā)明所提供的上述阻燃導(dǎo)熱塑料組成物中，優(yōu)選地，熱傳導(dǎo)性填充物形狀為粉末、纖維或其混合，超過90%的所述粉末或纖維的粒徑或直徑大小在I至40μπι之間。在本發(fā)明所提供 的上述阻燃導(dǎo)熱塑料組成物中，優(yōu)選地，防火劑占該組成物的重量百分比為20至40%，并且，防火劑選擇由硼酸鋅、氫氧化鋁、氫氧化鎂及其任意混合所組成的群組中的任意一種。在本發(fā)明所提供的上述阻燃導(dǎo)熱塑料組成物中，優(yōu)選地，偶合劑占該組成物的重量百分比為I至5%，偶合劑選擇由硅甲烷、鈦酸鹽、鋁鋯酸鹽及其任意混合所組成的群組中的任意一種，或選擇由順丁烯二酐和聚丙烯、乙丙三元橡膠、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物及其任意混合所組成的群組中的
任意一種。在本發(fā)明所提供的上述阻燃導(dǎo)熱塑料組成物中，優(yōu)選地，該組成物的熱傳導(dǎo)系數(shù)至少大于1.0Watts/m-K,熔融指數(shù)至少大于0.5g/10min以上,表面阻抗至少大于1E+9 Ω /sq，熱變形溫度大于105°C以上，并且，該組成物具有阻燃等級UL94V1以上。在本發(fā)明所提供的上述阻燃導(dǎo)熱塑料組成物中，優(yōu)選地，其還包括一加工助劑，該加工助劑選擇由塑化劑、滑劑、抗氧化劑、UV安定劑、熱安定劑、染料、顏料及其任意混合所組成的群組中的任意一種。本發(fā)明還提供了一種塑料組成物，該組成物表面阻抗至少大于1E+9Q/Sq，包含:A、至少一種聚烯烴，占該組成物的重量百分比為5至45% ；
B、至少一種熱塑性彈性體，占該組成物的重量百分比為3至25%，其中，聚烯烴與熱塑性彈性體的總和占該組成物的重量百分比為10至50% ;及C、至少一種熱傳導(dǎo)性填充物，占該組成物的重量百分比為35至85%，其中，熱傳導(dǎo)性填充物選自于金屬材料、熱傳導(dǎo)值大于lOWatts/m-K的非金屬材料或其混合。本發(fā)明還提供了一種上述塑料組成物(阻燃導(dǎo)熱塑料組成物)的加工方法，選擇注塑、擠出或熱壓成型。本發(fā)明的目的是提供一種阻燃導(dǎo)熱塑料的組成物。阻燃導(dǎo)熱塑料的組成物，包含:A、至少一種聚烯烴，占組成物的重量百分比為5至45% ;B、至少一種熱塑性彈性體，占組成物的重量百分比為3至25%，其中，聚烯烴與熱塑性彈性體的總和占組成物的重量百分比為10至50% ;C、至少一種熱傳導(dǎo)性填充物，占組成物的重量百分比為35至85%，其中，熱傳導(dǎo)性填充物選自于金屬材料、熱傳導(dǎo)值大于lOWatts/m-K的非金屬材料或其混合，并且，熱傳導(dǎo)性填充物形狀選擇粉末、纖維或其混合，而粉末或纖維的粒徑或直徑大小在I至40 μ m之間；至少一種防火劑，占組成物的重量百分比為5至55%，其中，防火劑為非磷、非氮、非鹵系防火劑；以及至少一種偶合劑，占組成物的重量百分比為0.5至6%。本發(fā)明的阻燃導(dǎo)熱塑料組成物具有UL94V1以上的防火等級，低的熱阻抗，優(yōu)良的穩(wěn)定性。且熱傳導(dǎo)系數(shù)大于1.0Watts/m-K，熱變形溫度105°C以上，高表面阻抗等特性。這些特性使本發(fā)明的組成物可達(dá)到優(yōu)異散熱性能及阻燃效果。未來可實(shí)際應(yīng)用于LED照明設(shè)備散熱用外殼、電子組件散熱絕緣接口材料、多種電子零組件及家電用品。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文依本發(fā)明的阻燃導(dǎo)熱塑料的組成，特舉較佳實(shí)施例，作詳細(xì)說明如下。本發(fā)明的主要特征在于兼具阻燃與熱傳導(dǎo)特性的塑料。本發(fā)明的防火阻燃熱傳導(dǎo)組成物至少包含下列組成:A、一種或多種聚烯烴,其可以是均聚物(homopolymer)或共聚物(copolymer)。均聚物(homopolymer)如聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚1_戍烯、聚1_己烯、聚1-辛烯、聚4-甲基-1-戍烯等。共聚物(copolymer)如乙烯-醋酸乙烯共聚物，乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯-聚1- 丁烯共聚物、丙烯-聚4-甲基-1-戊烯共聚物、丙烯-環(huán)烯烴共聚物等。聚烯烴占組成物的重量百分比為5至45%，較好的添加比例為10至30重量％。B、一種或多種熱塑性彈性體(Thermoplastic elastomer),可以為苯乙烯類如具中嵌段(mid-block)及端嵌段(end-block)苯乙烯系嵌段共聚物。中嵌段可以為乙烯丙烯或是乙烯丁烯。端嵌段為聚苯乙烯(如:苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯嵌段共聚物)和混合物，亦可以為烯烴類如:嵌段形成硬質(zhì)部的聚丙烯等結(jié)晶性高的聚合物之聚烯烴嵌段與軟質(zhì)部的呈現(xiàn)非結(jié)晶性的單體共聚物所成的嵌段共聚物，如烯烴(結(jié)晶性)-乙烯-丁烯-烯烴(結(jié)晶性)嵌段共聚物、聚丙烯-聚環(huán)氧乙烷-聚丙烯嵌段共聚物、聚丙烯-聚烯烴(非結(jié)晶性)_聚丙烯嵌段共聚物或雙烯類等。其中熱塑性彈性體占組成物的重量百分比為3至25 %間，較好的添加比例為4至15重量％之間。
C、一種或多種熱傳導(dǎo)填充物，占組成物的重量百分比為35至85%間。熱傳導(dǎo)填充物形狀可以選擇粉末、纖維或其混合，并且，超過90%的粉末或纖維的粒徑或直徑大小約在1-40μηι間。其中，熱傳導(dǎo)填充物選自金屬材料、熱傳導(dǎo)值至少10Watts/m-K的非金屬材料或其混合。在一較佳實(shí)施例中，金屬材料選擇由銀、鋁、金、銅、鎳、鋅及其任意混合所組成的群組其中一種。熱傳導(dǎo)值至少為10Watts/m-K的非金屬材料,在一較佳實(shí)施例中，選擇由氮化鋁、氧化鋁、氧化鈹、氧化鎂、氧化鋅、氮化硼、鉆石、石墨、碳納米管、碳化硅、碳化鎢、氮化娃、玻璃纖維、I丐娃石(wollastonite)及其任意混合所組成的群組其中的一種。若熱傳導(dǎo)填充物為金屬材料混合上述非金屬材料時，在一較佳實(shí)施例中，金屬材料占組成物的重量百分比為I至80%，較佳的添加比例為25至60重量％。而非金屬材料占組成物的重量百分比為I至70%，較好的添加比例為5至55重量％。若熱傳導(dǎo)填充物選擇非金屬材料時，則在組成物中，非金屬材料占組成物的重量百分比為35至85%，較好的添加比例為50至80重量％。D、至少一種防火劑，在一較佳實(shí)施例中，選擇非氮、非磷、非鹵系的防火劑。所述的防火劑較佳選擇由硼酸鋅、氫氧化鋁、氫氧化鎂及其任意混合所組成的群組其中的一種。在組成物中，防火劑占組成物的重量百分比為5至55 %，在一較佳實(shí)施例中，添加比例約20至
40重量％。

由于本發(fā)明所用的防火劑非磷、非氮、非鹵系，于燃燒時不會產(chǎn)生有毒的氣體，所以不會影響生物健康及環(huán)境質(zhì)量。此外，防火劑中所添加氫氧化鋁或氫氧化鎂，在高溫下會吸收大量熱量，并放出結(jié)晶水。而結(jié)晶水在汽化過程中又會再吸收大量的熱，可以降低環(huán)境的熱量而達(dá)到阻燃的效果。E、至少一種偶合劑，在一較佳實(shí)施例中，選擇由硅甲烷、鈦酸鹽、鋁鋯酸鹽及其任意混合所組成的群組其中的一種，或者，選擇由順丁烯二酐和聚丙烯、乙丙三元橡膠、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物及其任意混合所組成的群組其中的一種。在組成物中，偶合劑占組成物的重量百分比為0.5至6%間，較佳實(shí)施例中，添加比例為I至5重量％。本發(fā)明的阻燃導(dǎo)熱組成物，除了包含上述的A、B、C、D及E成份的組成外，也可加入常見的加工助劑。所述的加工助劑選自于塑化劑、滑劑、抗氧化劑、UV安定劑、熱安定劑、染料、顏料及其任意組合所組成的群組其中的一種。在一較佳實(shí)施例中，上述組成物中聚烯烴(A)與熱塑性彈性體(B)的總和占組成物的重量百分比為10至50%之間。若聚烯烴㈧與熱塑性彈性體⑶的總和占組成物的重量百分比小于20%，且聚烯烴(A)含量又小于熱塑性彈性體(B)時，聚烯烴(A)的含量至少大于熱塑性彈性體(B)含量的65%以上。若否，則熱傳導(dǎo)填充物(C)在組成物中所占重量百分比不易達(dá)到70%以上。本發(fā)明的塑料組成物，除了具有良好的阻燃性及導(dǎo)熱性之外，也具有高表面阻抗。制備時，以熱塑性材料的加工方法，如:注塑、擠出或熱壓成型等加工方法來成型即可。制作方法本發(fā)明其中一實(shí)施例中，阻燃導(dǎo)熱塑料組成物的制造方法包括:將組成物A、B、C、D及E分別以進(jìn)料機(jī)送入雙螺桿擠出機(jī)熔融捏合，以得到共同熔融捏合的組成物。以此方式制作的阻燃導(dǎo)熱塑料組成物，可以依形狀需求選擇適當(dāng)?shù)哪＞?，搭以適當(dāng)?shù)乃苄驮O(shè)備來成型。如前述組合物所制作出來的試片，根據(jù)ISO 22007-2測試熱傳導(dǎo)系數(shù)，可得K值大于 1.0Watts/m-K。實(shí)施例請參照表1，為實(shí)施例1至13各組成配比及量測結(jié)果:表1:實(shí)施例1-13的配方及物性表
權(quán)利要求
1.一種阻燃導(dǎo)熱塑料組成物，包含: A、至少一種聚烯烴，占該組成物的重量百分比為5至45%; B、至少一種熱塑性彈性體，占該組成物的重量百分比為3至25%，其中，所述聚烯烴與所述熱塑性彈性體的總和占該組成物的重量百分比為10至50% ； C、至少一種熱傳導(dǎo)性填充物，占該組成物的重量百分比為35至85%，其中，所述熱傳導(dǎo)性填充物選自于金屬材料、熱傳導(dǎo)值大于10Watts/m-K的非金屬材料或其混合； D、至少一種防火劑，占該組成物的重量百分比為5至55%，其中，所述防火劑為非磷、非氮、非鹵系防火劑；以及 E、至少一種偶合劑，占該組成物的重量百分比為0.5至6%。
2.如權(quán)利要求1所述的阻燃導(dǎo)熱塑料組成物，其中，當(dāng)所述聚烯烴與所述熱塑性彈性體的總和占該組成物的重量百分比小于20%，且所述聚烯烴的含量小于所述熱塑性彈性體時，所述聚烯烴的含量為所述熱塑性彈性體的含量的65%以上。
3.如權(quán)利要求1所述的阻燃導(dǎo)熱塑料組成物，其中，所述金屬材料選擇由銀、鋁、金、銅、鎳、鋅及其任意混合所組成的群組其中一種，所述非金屬材料選擇由氮化鋁、氧化鋁、氧化鈹、氧化鎂、氧化鋅、氮化硼、鉆石、石墨、碳納米管、碳化硅、碳化鎢、氮化硅、玻璃纖維、鈣硅石及其任意混合所組成的群組其中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述的阻燃導(dǎo)熱塑料組成物，其中，所述熱傳導(dǎo)性填充物為所述金屬材料混合所述非金屬材料時，所述金屬材料占該組成物的重量百分比為I至80%，所述非金屬材料占該組成物的重量百分比為I至70%。
5.如權(quán)利要求1所述的阻燃導(dǎo)熱塑料組成物，其中，所述熱傳導(dǎo)性填充物為非金屬材料時，所述非金屬材料占該組成`物的重量百分比為35至85%。
6.如權(quán)利要求1所述的阻燃導(dǎo)熱塑料組成物，其中，所述熱傳導(dǎo)性填充物形狀為粉末、纖維或其混合，超過90%的所述粉末或纖維的粒徑或直徑大小在I至40 μ m之間。
7.如權(quán)利要求1所述的阻燃導(dǎo)熱塑料組成物，其中，所述防火劑占該組成物的重量百分比為20至40%，并且，所述防火劑選擇由硼酸鋅、氫氧化鋁、氫氧化鎂及其任意混合所組成的群組其中的一種。
8.如權(quán)利要求1所述的阻燃導(dǎo)熱塑料組成物，其中，所述偶合劑占該組成物的重量百分比為I至5%，所述偶合劑選擇由硅甲烷、鈦酸鹽、鋁鋯酸鹽及其任意混合所組成的群組其中的一種，或選擇由順丁烯二酐和聚丙烯、乙丙三元橡膠、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物及其任意混合所組成的群組其中的一種。
9.如權(quán)利要求1所述的阻燃導(dǎo)熱塑料組成物，其中，該組成物的熱傳導(dǎo)系數(shù)至少大于1.0Watts/m-K,熔融指數(shù)至少大于0.5g/10min以上,表面阻抗至少大于lE+9Q/sq,熱變形溫度大于105°C以上，并且，該組成物具有阻燃等級UL94V1以上。
10.如權(quán)利要求1所述的阻燃導(dǎo)熱塑料組成物，更包括一加工助劑，該加工助劑選擇由塑化劑、滑劑、抗氧化劑、UV安定劑、熱安定劑、染料、顏料及其任意混合所組成的群組其中的一種。
11.一種塑料組成物，該組成物表面阻抗至少大于1E+9Q/Sq，包含: A、至少一種聚烯烴，占該組成物的重量百分比為5至45% ;B、至少一種熱塑性彈性體，占該組成物的重量百分比為3至25%，其中，所述聚烯烴與所述熱塑性彈性體的總和占該組成物的重量百分比為10至50% ;及 C、至少一種熱傳導(dǎo)性填充物，占該組成物的重量百分比為35至85%，其中，所述熱傳導(dǎo)性填充物選自 于金屬材料、熱傳導(dǎo)值大于lOWatts/m-K的非金屬材料或其混合。
12.—種如權(quán)利要求1或11所述的塑料組成物的加工方法，選擇注塑、擠出或熱壓成型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種阻燃導(dǎo)熱塑料組成物。該阻燃導(dǎo)熱塑料組成物包含A聚烯烴，重量百分比為5至45％，B熱塑性彈性體，重量百分比為3至25％，C熱傳導(dǎo)性填充物，重量百分比為35至85％，D非磷、非氮、非鹵系防火劑，重量百分比為5至55重量％，E偶合劑，重量百分比為0.5至6％。本發(fā)明所提供的組成物具有UL94V1以上防火等級，熱傳導(dǎo)系數(shù)大于1.0Watts/m-K，105℃以上的熱變形溫度，高表面阻抗。組成物有良好加工性，可通過注塑、擠出或熱壓成型。
文檔編號C08K3/08GK103113647SQ201110365190
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者林優(yōu)恩, 顏景輝 申請人:俊馳材料科技股份有限公司