絕緣導(dǎo)熱組合物和絕緣導(dǎo)熱材料以及絕緣導(dǎo)熱片及其制備方法和正溫度系數(shù)熱敏電阻發(fā)熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種絕緣導(dǎo)熱組合物、由所述絕緣導(dǎo)熱組合物制備得到的絕緣導(dǎo)熱材 料、一種絕緣導(dǎo)熱片的制備方法、由該方法制備得到的絕緣導(dǎo)熱片W及一種正溫度系數(shù)熱 敏電阻發(fā)熱器。
【背景技術(shù)】
[0002] 正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)可用于溫度的控制與測(cè)量,例如,可W用于車用部件 的溫度檢測(cè)與調(diào)節(jié)。PTC發(fā)熱器包括陶瓷發(fā)熱片、電極、絕緣導(dǎo)熱材料和金屬外殼等部件,其 中,絕緣導(dǎo)熱材料作為陶瓷發(fā)熱片與金屬外殼之間的填充材料,起著絕緣保護(hù)及傳導(dǎo)熱量 的作用。隨著PTC大功率化的發(fā)展,要求絕緣導(dǎo)熱材料具有更好的高溫絕緣性及導(dǎo)熱性。
[0003] 目前,制備絕緣導(dǎo)熱材料的一個(gè)重要途徑是將導(dǎo)熱填料如氧化侶、氮化棚、氧化 鋒、氧化儀等填充到合成橡膠如有機(jī)娃橡膠中制成絕緣片。然而,雖然娃橡膠的短期耐高溫 性能較一般的合成橡膠好,但是長(zhǎng)期在高溫環(huán)境下使用會(huì)造成老化降解,釋放出小分子物 質(zhì)或者析出油狀物,因此難W滿足大功率及高發(fā)熱量的使用要求,會(huì)嚴(yán)重影響PTC元件的 壽命。
[0004] 為了解決娃橡膠絕緣片的上述缺陷,科研工作者還開發(fā)了一種包括=層W上結(jié)構(gòu) 的復(fù)合絕緣導(dǎo)熱片,其中,內(nèi)層為具有一定力學(xué)強(qiáng)度、耐熱性和電絕緣性的聚合物薄膜如聚 酷亞胺(PI)薄膜,而外層為上述有機(jī)娃橡膠導(dǎo)熱層。然而,娃橡膠與聚酷亞胺薄膜之間的 附著力較差,而為了達(dá)到一定的導(dǎo)熱率,通常需要加入大量的導(dǎo)熱材料,運(yùn)樣無疑會(huì)進(jìn)一步 降低層間的粘合力,在使用過程中可能出現(xiàn)層間剝離現(xiàn)象。為了解決該問題,可W對(duì)聚酷亞 胺薄膜進(jìn)行表面處理或者在娃橡膠中加入特定的小分子化合物,W改進(jìn)層間結(jié)合力,但是 運(yùn)些處理手段可能會(huì)對(duì)復(fù)合片材的整體性能造成影響,同時(shí)會(huì)造成工藝復(fù)雜化。此外,在上 述復(fù)合絕緣導(dǎo)熱片中,純聚酷亞胺膜的導(dǎo)熱性較差,極大地增加了復(fù)合絕緣導(dǎo)熱片的熱阻, 因此需要盡可能地降低聚酷亞胺膜的厚度,但是為了保證復(fù)合絕緣導(dǎo)熱片的力學(xué)強(qiáng)度和電 絕緣性,聚酷亞胺膜的厚度又不能降低太多,難W同時(shí)獲得綜合性能均較好的絕緣導(dǎo)熱片。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是為了提供一種新的絕緣導(dǎo)熱組合物、由所述絕緣導(dǎo)熱組合物制備 得到的絕緣導(dǎo)熱材料、一種絕緣導(dǎo)熱片的制備方法、由該方法制備得到的絕緣導(dǎo)熱片W及 一種正溫度系數(shù)熱敏電阻發(fā)熱器。
[0006] 具體地,本發(fā)明提供了一種絕緣導(dǎo)熱組合物,所述絕緣導(dǎo)熱組合物含有聚芳酸樹 月旨、導(dǎo)熱型增初改性劑和增容劑,所述導(dǎo)熱型增初改性劑含有包括至少兩個(gè)締基基團(tuán)的不 飽和聚硅氧烷、包括至少兩個(gè)Si-H鍵的含氨聚硅氧烷、娃氨加成催化劑和導(dǎo)熱填料。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種由上述絕緣導(dǎo)熱組合物中的各組分進(jìn)行混合并固化得到的 絕緣導(dǎo)熱材料。
[0008] 本發(fā)明還提供了一種絕緣導(dǎo)熱片的制備方法,該方法包括W下步驟:
[0009] (1)將上述導(dǎo)熱型增初改性劑中所含的各組分混合均勻,得到導(dǎo)熱型增初改性 劑;
[0010] (2)將所述導(dǎo)熱型增初改性劑與上述聚芳酸樹脂和增容劑在混合溶劑中混合,然 后將得到的涂覆液涂覆在基板上,接著進(jìn)行固化;所述混合溶劑含有組分A和組分B,所述 組分A選自N,N-二甲基甲酯胺、N,N-二甲基乙酷胺、N,N-二甲基化咯燒酬、氯苯、二甲基亞 諷和氯仿中的至少一種,所述組分B選自苯、甲苯、二甲苯和燒控類溶劑中的至少一種。
[0011] 本發(fā)明還提供了由上述方法制備得到的絕緣導(dǎo)熱片。
[0012] 此外,本發(fā)明還提供了一種正溫度系數(shù)熱敏電阻發(fā)熱器,該正溫度系數(shù)熱敏電阻 包括陶瓷發(fā)熱片、電極、絕緣導(dǎo)熱材料和金屬外殼,其中,所述絕緣導(dǎo)熱材料為上述絕緣導(dǎo) 熱片。
[0013] 本發(fā)明提供的絕緣導(dǎo)熱片W聚芳酸樹脂作為基體,W不飽和聚硅氧烷作為增初 劑,同時(shí)采用增容劑提高聚芳酸樹脂和聚硅氧烷之間的相容性,各組分能夠得W均勻分散, 最終通過所述不飽和聚硅氧烷和含氨聚硅氧烷之間的交聯(lián)反應(yīng)而使得聚芳酸樹脂均勻分 散在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中,由此得到的絕緣導(dǎo)熱片同時(shí)具有非常優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、絕緣 性和導(dǎo)熱性。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式,當(dāng)導(dǎo)熱填料為具有不同相貌和/或不同粒徑的 無機(jī)導(dǎo)熱填料的混合物時(shí),更有利于絕緣導(dǎo)熱片導(dǎo)熱性能的改性。推測(cè)其原因,可能是由 于:不同粒徑和/或不同形貌的無機(jī)導(dǎo)熱填料之間更易于搭接成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式,當(dāng)所述混合溶劑為N,N-二甲基甲酯胺、氯苯 和甲苯的混合溶劑,且所述N,N-二甲基甲酯胺、氯苯與甲苯的重量比為1:0.5-1.5:1-1.5 時(shí),能夠使得到的絕緣導(dǎo)熱材料具有更優(yōu)異的綜合性能。
[0016] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予W詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0017] W下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是,此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明,并不用于限制本發(fā)明。
[0018] 本發(fā)明提供的絕緣導(dǎo)熱組合物含有聚芳酸樹脂、導(dǎo)熱型增初改性劑和增容劑,所 述導(dǎo)熱型增初改性劑含有包括至少兩個(gè)締基基團(tuán)的不飽和聚硅氧烷、包括至少兩個(gè)Si-H 鍵的含氨聚硅氧烷、娃氨加成催化劑和導(dǎo)熱填料。
[0019] 本發(fā)明對(duì)所述絕緣導(dǎo)熱組合物中各組分的含量沒有特別地限定,例如,相對(duì)于100 重量份的聚芳酸樹脂,所述不飽和聚硅氧烷的含量可W為20-250重量份,優(yōu)選為30-120重 量份;所述含氨聚硅氧烷的含量可W為0. 5-80重量份,優(yōu)選為2-10重量份;所述導(dǎo)熱填料 的含量可W為50-2000重量份,優(yōu)選為100-800重量份;所述增容劑的含量可W為0. 5-50 重量份,優(yōu)選為1-12重量份。此外,所述娃氨加成催化劑的含量可W根據(jù)所述不飽和聚娃 氧燒的含量進(jìn)行選擇,例如,W Ig的所述不飽和聚硅氧烷為基準(zhǔn),所述娃氨加成催化劑的 含量可 W為 lppm-1500ppm,優(yōu)選為 20ppm-800ppm。
[0020] 所述聚芳酸樹脂是一種由芳香控化合物聚合得到的高分子材料。所述聚芳酸樹脂 的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度通常在250°c W上,具有很高的耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度W及抗蠕變性,為一種 在室溫下可溶的高性能特種高分子材料。從原料易得性的角度考慮,所述聚芳酸樹脂的實(shí) 例包括但不限于:聚芳酸臘、聚芳酸酬、聚芳酸臘酬和聚芳酸諷中的至少一種。此外,所述聚 芳酸樹脂的數(shù)均分子量可W為20000-200000,優(yōu)選為80000-120000。
[0021] 所述不飽和聚硅氧烷可W為現(xiàn)有的各種帶有至少兩個(gè)不飽和雙鍵的聚硅氧烷,例 如,其可W為結(jié)構(gòu)如式(1)所示的聚硅氧烷:
[0022]
[0023] 町-而不M K廣Kg胥目3出立地刃U I-Us的婉巷現(xiàn)-IT Uh = Uh 2,町-咕胥目3出立地為C I-Cs 的烷基,R為-R' CH =邸2, Ri-Rs和R 7-R沖的R'與R中的R'各自獨(dú)立地為C I-Cs的亞燒 基,ml >2, 20300。優(yōu)選地,2《ml《10,80160。此外,所述不飽和聚娃 氧燒的數(shù)均分子量可W為2000-25000,優(yōu)選為5000-15000。
[0024] 所述含氨聚硅氧烷可W為現(xiàn)有的各種分子鏈中含有至少兩個(gè)活潑Si-H鍵的聚娃 氧燒,例如,其可W為結(jié)構(gòu)如式(2)所示的聚硅氧烷: 陽0巧]
[0026] R/ -IV和R/ -IV各自獨(dú)立地為H或Ci-Cs的烷基,R/ -Re'各自獨(dú)立地為Ci-Cs 的烷基,m2 > 2,2《n2《100。優(yōu)選地,2《m2《10,2《n2《20。此外,所述含氨聚娃 氧燒的數(shù)均分子量可W為100-8000,優(yōu)選為300-2000。
[0027] 需要說明的是,上述式(1)和式(2)僅用于表示不飽和聚硅氧烷和含氨聚硅氧烷 中各結(jié)構(gòu)單元的種類和比例,并不表示結(jié)構(gòu)單元之間的連接關(guān)系。換句話說,上述式(1)僅 表示所述不飽和聚硅氧烷的兩端可W含有不飽和雙鍵,也可W不含有不飽和雙鍵,并且分 子鏈中間包括ml個(gè)含有不飽和雙鍵的結(jié)構(gòu)單元和nl個(gè)不含有不飽和雙鍵的結(jié)構(gòu)單元,而 ml個(gè)含有不飽和雙鍵的結(jié)構(gòu)單元和nl個(gè)不含有不飽和雙鍵的結(jié)構(gòu)單元可W W任意方式鍵 連在一起,即,所述不飽和聚硅氧烷可W為無規(guī)共聚物,也可W為嵌段共聚物。同理,上述式 (2)僅表示所述含氨聚硅氧烷的兩端可化含有Si-H鍵,也可W不含有Si-H鍵,并且分子鏈 中間包括m2個(gè)含有Si-H鍵的結(jié)構(gòu)單元和n2個(gè)不含有Si-H鍵的結(jié)構(gòu)單元,而m2個(gè)含有 Si-H鍵的結(jié)構(gòu)單元和n2個(gè)不含有Si-H鍵的結(jié)構(gòu)單元可W W任意方式鍵連在一起,即,所述 含氨聚硅氧烷可W為無規(guī)共聚物,也可W為嵌段共聚物。
[0028] 本發(fā)明對(duì)所述娃氨加成催化劑的種類沒有特別地限定,可W為現(xiàn)有的各種能夠促 進(jìn)含Si-H鍵的化合物與不飽和有機(jī)化合物進(jìn)行加成反應(yīng)的物質(zhì),例如,可W為銷系金屬催 化劑、鈕系金屬催化劑、錠系金屬催化劑等中的至少一種,優(yōu)選為銷系金屬催化劑。具體地, 所述銷系金屬催化劑的實(shí)例包括但不限于:氯化銷、氯銷酸、銷系金屬單質(zhì)、氯銷酸與乙締 基硅氧烷的配位化合物等中的至少一種。
[0029] 本發(fā)明對(duì)所述導(dǎo)熱填料的種類沒有特別地限定,可W為現(xiàn)有的各種能夠用于絕緣 導(dǎo)熱材料中的導(dǎo)熱物質(zhì),例如,可W選自氧化侶、氮化侶、氧化鋒、=氧化二鐵和氮化棚中的 至少一種。此外,優(yōu)選地