一種散熱組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及散熱組合物，本發(fā)明還涉及散熱組合物的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子產(chǎn)品輕薄小型化，其中的電子元器件集成度越來(lái)越高，導(dǎo)致電子器件的 溫度升高，而使工作穩(wěn)定性降低，壽命變短。因此，為保證電子元器件長(zhǎng)時(shí)間高可靠性地正 常工作，器件的散熱能力就成為重要因素。
[0003] 傳統(tǒng)的散熱材料有陶瓷和金屬，雖然他們具有良好的散熱效果，但是密度大，成型 困難，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受限等，而導(dǎo)熱復(fù)合塑料因其具有金屬和陶瓷的導(dǎo)熱傳遞性能以及塑料在 設(shè)計(jì)、性能和成型加工容易等方面優(yōu)點(diǎn)，因此散熱材料越來(lái)越受到市場(chǎng)的重視。導(dǎo)熱復(fù)合塑 料是將高導(dǎo)熱性填料材料添加在塑料中復(fù)合而成，但目前其導(dǎo)熱率偏低，因此在導(dǎo)熱領(lǐng)域 上的應(yīng)用受到局限，在實(shí)用性上尚有一些差距。
[0004] 專利CN102391587B公開了導(dǎo)熱樹脂包括如下重量份數(shù)的各組分：SPSlO?35、金 屬氧化物60?85、偶聯(lián)劑0. 1?1. 0、比表面積增大劑3?10,但是力學(xué)性能與導(dǎo)熱性能 均較低。專利CN101113241B公開了"導(dǎo)熱樹脂組合物"以熱固性樹脂和熱塑性樹脂的樹脂 復(fù)合數(shù)均粒徑為〇. 5至5mm并且包含數(shù)均纖維直徑為1至50 μ m的氧化鋁纖維組成的樹脂 組合物。專利CN1775860A公開了"注塑成型的導(dǎo)熱絕緣塑料"，該發(fā)明在PPS、PA、PBT、ABS 或PP等熱塑性塑料中添加 MgO、A1203、SiC等陶瓷材料，其中塑料基體的質(zhì)量份為100,導(dǎo) 熱填料的質(zhì)量份為100?700,導(dǎo)熱填料在導(dǎo)熱材料中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50?87. 5% ;專 利CN101280109A公開了 "抗靜電導(dǎo)熱塑料"，該專利公開的方法為：在PPS樹脂中加入硫 化鋅得到導(dǎo)熱塑料，發(fā)明中導(dǎo)熱填料的含量為75wt%時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)小于LOW / m.K。專利 CN101280108A公開了具有高機(jī)械強(qiáng)度的導(dǎo)熱塑料，該發(fā)明在添加高含量導(dǎo)熱填料MgO情況 下，同時(shí)加入長(zhǎng)玻纖來(lái)提高材料的機(jī)械強(qiáng)度。在專利CN101568577A中，在PP / PA基體中 加入石墨和氮化硼來(lái)制備導(dǎo)熱合金材料,石墨和氮化硼的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)71wt %，材料的 導(dǎo)熱系數(shù)在2. 2W / mK?4. OW / mK，但對(duì)于材料韌性未有提及，相對(duì)于添加量，導(dǎo)熱系數(shù)提 高較小。專利CN96109916采用不同粒徑、種類和形狀的A1203按一定的比例與基體樹脂混 合導(dǎo)熱系數(shù)為4. 05W / m · K。專利US2005095901A1公開的組合物采用LCP、BN和碳纖維 組成。通過(guò)纖維的取向達(dá)到提高的導(dǎo)熱系數(shù)的效果。
[0005] 然而，上述專利中公開的技術(shù)不能給樹脂材料提供足夠高的導(dǎo)熱性和/或機(jī)械強(qiáng) 度，或者操作工藝非常繁瑣，不利于工業(yè)實(shí)施。本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，通過(guò)填料特定的 復(fù)配組合及特定的制備方法制得了性能優(yōu)異的導(dǎo)熱材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供具有優(yōu)異導(dǎo)熱性能的散熱組合物及其制備方法，其主要方法 是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)添加相關(guān)導(dǎo)電填料，利用其與導(dǎo)熱填料產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)，并制 備出具有改進(jìn)的導(dǎo)熱性能的組合物。散熱組合物，按重量百分比包括如下組分：熱塑性樹脂 20?60wt %，導(dǎo)熱填料20?70wt %，導(dǎo)電填料1?45wt %，增強(qiáng)組分1?25wt %，其他添 加劑1?15wt%。
[0007] 所述的熱塑性樹脂為聚苯硫醚、液晶聚合物、聚苯撐醚、聚酰胺、聚酯、聚苯乙烯類 聚合物和聚烯烴中的一種或幾種的混合物。
[0008] 優(yōu)選的熱塑性樹脂是聚苯硫醚、聚對(duì)苯酰胺、PA66、PA6、PC或PS。
[0009] 優(yōu)選的熱塑性樹脂是PA66和PA6。
[0010] 所述的導(dǎo)熱填料包含氧化鋁（A1203)、氧化鎂（MgO)、氧化鋅（ZnO)、氮化鋁（AlN)、 氮化硼（BN)、石墨、碳化硅（SiC)、硫化鋅（ZnS)、氫氧化鎂（Mg(OH) 2)、氫氧化鋁（Al (OH) 3)、 氟化鈣（CaF2)等中的一種或幾種。
[0011] 在散熱組合物中，所述的導(dǎo)熱填料粒徑1?100 μ m。
[0012] 在散熱組合物中，所述的導(dǎo)熱填料重量百分比為20?50wt%。
[0013] 優(yōu)選的導(dǎo)熱填料重量百分比為25?45wt%。
[0014] 所述的導(dǎo)電填料為導(dǎo)電金屬，導(dǎo)電金屬包括鋁、銅、鐵、鋅、錫合金、銀、鎳、鎂等中 的一種。
[0015] 在散熱組合物中，所述的導(dǎo)電金屬重量百分比為10?45wt%。
[0016] 優(yōu)選的導(dǎo)電金屬包括鐵錫合金和或銅錫合金；
[0017] 優(yōu)選的導(dǎo)電金屬包括銅、鋁；
[0018] 優(yōu)選的導(dǎo)電金屬包括銅、鐵；
[0019] 優(yōu)選的導(dǎo)電金屬包括銅、鎳；
[0020] 優(yōu)選的導(dǎo)電金屬包括銅、鋅；
[0021] 優(yōu)選的導(dǎo)電金屬包括銀，鐵；
[0022] 在散熱組合物中，以上含二種金屬的方案中所述的導(dǎo)電金屬中前一種與其他金屬 質(zhì)量份數(shù)比為1?10 :1?40 ;
[0023] 優(yōu)選的質(zhì)量份數(shù)比為1?5 :1?25 ;
[0024] 尤其優(yōu)選的質(zhì)量份數(shù)比為1?3 :1?20 ;
[0025] 在所述的散熱組合物中，優(yōu)選導(dǎo)熱填料粒徑1?60 μ m，在含有二種導(dǎo)電金屬中前 一種與其他金屬質(zhì)量份數(shù)比為1?5 :1?25 ;
[0026] 在在所述的散熱組合物中，尤其優(yōu)選導(dǎo)熱填料粒徑1?60 μ m，在含有在二種導(dǎo)電 金屬中前一種與其他金屬質(zhì)量份數(shù)比為1?3 :1?20。
[0027] 優(yōu)選的導(dǎo)電金屬包括鋁、銅、鎳。
[0028] 優(yōu)選的導(dǎo)電金屬包括鋁、銀、鐵。
[0029] 優(yōu)選的導(dǎo)電金屬包括鋁、銅、鐵。
[0030] 優(yōu)選的導(dǎo)電金屬包括鎂、銅、鐵
[0031] 優(yōu)選的導(dǎo)電金屬包括鋅、銅、鐵。
[0032] 在散熱組合物中，以上含三種金屬的方案中所述的導(dǎo)電金屬中三種金屬質(zhì)量份數(shù) 比依次為1?10 :1?10 :1?40 ;
[0033] 優(yōu)選的質(zhì)量份數(shù)比為1?5:1?5:1?25;
[0034] 尤其優(yōu)選的質(zhì)量份數(shù)比為1?3:1?3:1?20;
[0035] 在所述的散熱組合物中，優(yōu)選導(dǎo)熱填料粒徑1?60 μ m，在含有三種導(dǎo)電金屬中三 種金屬質(zhì)量份數(shù)比依次為1?5:1?5:1?25;
[0036] 在所述的散熱組合物中，尤其優(yōu)選導(dǎo)熱填料粒徑1?60 μ m，在含有三種導(dǎo)電金屬 中三種金屬質(zhì)量份數(shù)比依次為1?3:1?3:1?20。
[0037] 在所述的散熱組合物中，所述的增強(qiáng)組分為玻璃纖維、碳纖維、礦物纖維、硅灰石 纖維、碳酸鈣、滑石粉、二氧化硅、云母、鈦酸鉀晶須中的一種或幾種。
[0038] 在散熱組合物中，所述的增強(qiáng)組分重量百分比為1?25wt% ;
[0039] 優(yōu)選的增強(qiáng)組分重量百分比為3?15wt %。
[0040] 在所述的散熱組合物中，所述的其他添加劑，包括相容劑和抗氧劑。所述的相容 齊U，采用POE、EPDM、PU、TPR、PE接枝馬來(lái)酸酐、PP接枝馬來(lái)酸酐、PP接枝富馬酸、PB接枝馬 來(lái)酸酐、POE接枝富馬酸、POE接枝馬來(lái)酸酐的一種或幾種。所述的抗氧劑包括受阻酚類抗 氧劑、受阻胺類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑、硫代二丙酸酯類抗氧劑中的一種或幾種。
[0041] 本發(fā)明還涉及前述散熱組合物的制備方法，包括以下步驟：
[0042] (1)按以下重量百分比稱取物料，熱塑性樹脂20?60wt %、導(dǎo)熱填料20? 70wt%、導(dǎo)電填料1?45wt%、增強(qiáng)組分1?25wt%、其他添加劑1?15wt% ;
[0043] (2)將熱塑性樹脂、導(dǎo)熱填料、導(dǎo)電填料、增強(qiáng)組分和其他添加劑加到高速混合機(jī) 中，混合均勻。
[0044] (3)混合均勻的物料通過(guò)主喂料口加入擠出機(jī)中，增強(qiáng)組分通過(guò)側(cè)喂料口加入擠 出機(jī)中，擠出造粒，得到散熱組合物。
[0045] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0046] 本發(fā)明通過(guò)一定規(guī)格粒徑的導(dǎo)熱填料，特定比例的導(dǎo)電金屬填料以及特定含量的 增強(qiáng)組分三者復(fù)配使用，通過(guò)三者協(xié)同同時(shí)經(jīng)過(guò)特殊的制備方法來(lái)使這些填料混合物在樹 脂基體中形成高效的導(dǎo)熱通道網(wǎng)絡(luò)，從而使材料的導(dǎo)熱性能得到顯著的提高。另外，加入改 性的抗沖相容劑的增韌作用，提高了整個(gè)體系的韌性，使所得組合物具高的導(dǎo)熱性與優(yōu)良 的機(jī)械性能。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不能將實(shí)施例中所涉及的方法和技術(shù) 參數(shù)作為對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于此。
[0048] 實(shí)施例1
[0049] 所述散熱組合物按重量百分比計(jì)，由以下組分組成：聚苯硫醚25. 0kg，氫氧化鎂 49. 0kg，鋁粉2. 2kg，碳纖維16. 5kg，PP接枝富馬酸3. 5kg，