專利名稱：一種絕緣導(dǎo)熱聚苯硫醚復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種絕緣導(dǎo)熱聚苯硫醚復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)導(dǎo)熱材料提出了更新、更高的要求， 除導(dǎo)熱性外，希望材料具有優(yōu)良的綜合性能，如質(zhì)輕、易工藝化、力學(xué)性能優(yōu)異、耐化學(xué)腐蝕及優(yōu)良的電絕緣性能等，而且由于現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)于電子設(shè)備向超薄、輕便、 數(shù)字化、多功能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展寄予很高的期望。高分子材料由于具有質(zhì)輕、耐化學(xué)腐蝕、易加工成型、電絕緣性能優(yōu)異、力學(xué)及抗疲勞性能優(yōu)良等優(yōu)異的特點(diǎn)，開始向這些領(lǐng)域滲透，并逐步在這個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的角色。特別是近年來，高信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，如電器、微電子領(lǐng)域中廣泛使用的高散熱界面材料及封裝材料，電磁屏蔽、電子信息領(lǐng)域廣泛使用的功率管、集成塊、熱管、集成電路、覆銅基板等元器件，高分子材料在這些高端信息化產(chǎn)品配件上的應(yīng)用將向著高功率化、高密度化、高集成化，散熱快等方向發(fā)展，這為絕緣導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的發(fā)展提供了更大的舞臺(tái)。聚苯硫醚(PPS)是20世紀(jì)60年代由美國PhillipsPetroleum Company首先開發(fā)的一種綜合性能良好的耐高溫?zé)崴苄怨こ趟芰?。聚苯硫醚熔點(diǎn)為286°C左右，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為110°C，結(jié)晶度55 65%，空氣中熟分解起始溫度高達(dá)450°C，具有優(yōu)異的性能。PPS 樹脂改性后短期熱變形溫度高達(dá)260°C，長(zhǎng)期連續(xù)使用溫度為200 240°C，是熱塑性塑料中熱穩(wěn)定程度最高的樹脂之一 ；PPS在200°C以下不溶于任何已知的溶劑，被認(rèn)為是一種僅次于聚四氟乙烯的良好的耐化學(xué)腐蝕材料；PPS樹脂具有高強(qiáng)度、高剛性，并且在高溫條件下剛性降低很小，具有出色的耐疲勞性能和抗蠕變性能；能與許多金屬和非金屬材料很好地粘結(jié)，還能與許多高分子材料共混；可用一般熱塑性塑料加工方法加工，如注射、擠出和壓制等方法成型加工；作為耐高溫結(jié)構(gòu)材料和耐高溫絕緣材料等使用，也可作為石油化學(xué)化工材料的耐熱防腐涂層以及橡膠、塑料加工工業(yè)和食品工業(yè)的不沾性涂層。目前，它是耐高溫塑料中價(jià)格最低，綜合性能優(yōu)異的熱塑性材料，是具有良好發(fā)展?jié)摿εc競(jìng)爭(zhēng)能力的新品種。中國發(fā)明專利CN 101717579A公開了填充型導(dǎo)熱絕緣聚苯硫醚與聚酰胺共混合金及其制備方法，分別以鈉米級(jí)導(dǎo)熱系數(shù)42W/(m ·Κ)的Al2O3改性制備的導(dǎo)熱母料、微米級(jí)導(dǎo)熱系數(shù)48W/(m*K)的MgO改性制備的導(dǎo)熱母料和微米級(jí)導(dǎo)熱系數(shù)180W/(m*K)的SiC改性制備的導(dǎo)熱母料填充而制備出的聚苯硫醚/聚酰胺共混合金，均具有優(yōu)異的力學(xué)性能和加工性能，但導(dǎo)熱系數(shù)提高幅度小，其對(duì)應(yīng)導(dǎo)熱系數(shù)分別為0. 795ff/(m · K)、1112W/(m · K)、 1. 426W/ (m · K)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決材料導(dǎo)熱系數(shù)低的問題，本發(fā)明的目的是提供一種絕緣導(dǎo)熱聚苯硫醚復(fù)合材料，該材料具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能、良好的力學(xué)性能及加工性能。聚苯硫醚20 --40 份，
導(dǎo)熱填料40 --60 份，
增韌劑5 10份，
玻璃纖維5 10份，
偶聯(lián)劑0. 5 4份，
抗氧劑0. 3 1份，
加工助劑0. 5 2份。所述的聚苯硫醚為高分子量線性樹脂，分子量大于300000。所述的導(dǎo)熱填料是由導(dǎo)熱粉末顆粒和1 15份長(zhǎng)徑比10 1 100 1導(dǎo)熱劑組合而成；其中導(dǎo)熱粉末顆粒選自氧化鎂(MgO)粉末顆粒、氧化鋁(Al2O3)粉末顆粒、氧化鋅(SiO)粉末顆粒、碳化硅(SiC)粉末顆?；虻X(AlN)粉末顆粒中的一種或幾種的混合物；長(zhǎng)徑比10 1 100 1導(dǎo)熱劑選自氧化鎂晶須、碳化硅晶須、氧化鋅晶須或高導(dǎo)熱碳纖維中的一種或幾種的混合物。所述的增韌劑選自聚烯烴彈性體(POE)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物 (MBS)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AQ或乙烯丙烯酸酯彈性體中的一種或幾種的混合物。所述的玻璃纖維為無堿無捻玻璃纖維。所述的偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或幾種的混合物。所述的抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑168、抗氧劑412S、抗氧劑 ST-3615(上海石化西尼爾化工科技有限公司)或抗氧劑ST-3611(上海石化西尼爾化工科技有限公司)中的一種或幾種的混合物。所述的加工助劑選自硬脂酸鈣、脂肪酸或硅酮粉中的一種或幾種的混合物。本發(fā)明還提供了一種上述絕緣導(dǎo)熱聚苯硫醚復(fù)合材料的制備方法，該方法包括以下步驟(1)將40 60重量份導(dǎo)熱填料和0. 5 4重量份偶聯(lián)劑加入到高速混合機(jī)中， 80 120°C下攪拌10 45min ；(2)將步驟(1)得到的混合物和20 40重量份的聚苯硫醚加入到高速混合機(jī)中， 并加入5 15重量份增韌劑、0. 3 1重量份抗氧劑和0. 5 2重量份加工助劑混合均勻；(3)將步驟( 所得混合物由擠出機(jī)的加料斗加入，5 15重量份玻璃纖維由玻璃纖維口加入，經(jīng)熔融擠出，造粒。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)本發(fā)明通過晶須和玻璃纖維的添加，提高了聚苯硫醚復(fù)合材料導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)性。(2)本發(fā)明制得的絕緣導(dǎo)熱聚苯硫醚復(fù)合材料，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能的同時(shí)，保持
4有良好的力學(xué)性能和加工性能。(3)本發(fā)明提供的絕緣導(dǎo)熱聚苯硫醚復(fù)合材料的制備工藝簡(jiǎn)單。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。性能測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率按ISO 527-1，2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)；彎曲強(qiáng)度和彎曲模量按 ISO 178標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)；缺口沖擊強(qiáng)度和無缺口沖擊強(qiáng)度按ISO 179-1，2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)；熱變形溫度按IS075-1，2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)；導(dǎo)熱系數(shù)按ASTM E1461標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)；體積電阻率按ASTM D257標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)施例1
組分和重量份如下
聚苯硫醚20份
MgO粉50份
MgO晶須10份
POE彈性體10份
無堿無捻玻璃纖維10份
硅烷偶聯(lián)劑1份
抗氧劑ST-36110.5份
硅酮粉1份
將50份MgO粉、10份MgO晶須和1份硅烷偶聯(lián)劑到高速混合機(jī)中，80 120°C下攪拌10 )45min ；然后將20份的聚苯硫醚加入到高速混合機(jī)中，并加入10份POE彈性體、0. 5份抗氧劑ST-3611、1份硅酮粉混合均勻；所得混合物由擠出機(jī)的加料斗加入，而10份無堿無捻玻璃纖維由玻璃纖維口加入，經(jīng)熔融擠出，造粒，制得絕緣導(dǎo)熱聚苯硫醚復(fù)合材料。
實(shí)施例2
組分和重量份如下
聚苯硫醚30份
MgO粉40份
MgO晶須10份
POE彈性體10份
無堿無捻玻璃纖維10份
鈦酸酯偶聯(lián)劑1份抗氧劑ST-36110. 5 份硅酮粉1份將40份MgO粉、10份MgO晶須和1份鈦酸酯偶聯(lián)劑到高速混合機(jī)中，80 120°C 下攪拌10 45min ；然后將30份的聚苯硫醚加入到高速混合機(jī)中，并加入10份POE彈性體、0. 5份抗氧劑ST-3611、1份硅酮粉混合均勻；所得混合物由擠出機(jī)的加料斗加入，而10 份無堿無捻玻璃纖維由玻璃纖維口加入，經(jīng)熔融擠出，造粒，制得絕緣導(dǎo)熱聚苯硫醚復(fù)合材料。
實(shí)施例3
組分和重量份如下
聚苯硫醚40份
MgO粉30份
MgO晶須10份
POE彈性體10份
無堿無捻玻璃纖維10份
硅烷偶聯(lián)劑1份
抗氧劑ST-36110.0.5份
硅酮粉1份
將30份MgO粉、10份MgO晶須和1份硅烷偶聯(lián)劑到高速混合機(jī)中，80 120°C下攪拌10 )45min ；然后將40份的聚苯硫醚加入到高速混合機(jī)中，并加入10份POE彈性體、0. 5
份抗氧劑ST-3611、1份硅酮粉混合均勻；所得混合物由擠出機(jī)的加料斗加入，而10份無堿無捻玻璃纖維由玻璃纖維口加入，經(jīng)熔融擠出，造粒，制得絕緣導(dǎo)熱聚苯硫醚復(fù)合材料。實(shí)施例4
組分和重量份如下
聚苯硫醚30份
Al2O3 粉40份
ZnO晶須15份
MBS5份
無堿無捻玻璃纖維10份
硅烷偶聯(lián)劑1份
抗氧劑ST-36150.5份
硅酮粉1份 將40份Al2O3粉、15份SiO晶須和1份硅烷偶聯(lián)劑到高速混合機(jī)中，80 120°C 下攪拌10 45min ；然后將30份的聚苯硫醚加入到高速混合機(jī)中，并加入5份MBS、0. 5份抗氧劑ST-3615、1份硅酮粉混合均勻；所得混合物由擠出機(jī)的加料斗加入，而10份無堿無捻玻璃纖維由玻璃纖維口加入，經(jīng)熔融擠出，造粒，制得絕緣導(dǎo)熱聚苯硫醚復(fù)合材料。實(shí)施例5
組分和重量份如下
聚苯硫醚30份
SiC粉50份
SiC晶須10份
乙烯丙烯酸酯彈性體5份
無堿無捻玻璃纖維5份
鈦酸酯偶聯(lián)劑1份
抗氧劑10100.3份
抗氧劑16800.2份
硅酮粉1份
將50份SiC粉、10份SiC晶須和1份鈦酸酯偶聯(lián)劑到高速混合機(jī)中，80 120°C 下攪拌10 45min ；然后將30份的聚苯硫醚加入到高速混合機(jī)中，并加入5份乙烯丙烯酸酯彈性體、0. 3份抗氧劑1010、0. 2份抗氧劑168、1份硅酮粉混合均勻；所得混合物由擠出機(jī)的加料斗加入，而5份無堿無捻玻璃纖維由玻璃纖維口加入，經(jīng)熔融擠出，造粒，制得絕緣導(dǎo)熱聚苯硫醚復(fù)合材料。實(shí)施例6組分和重量份如下聚苯硫醚30份AlN 粉50 份高導(dǎo)熱碳纖維15份POE彈性體5份無堿無捻玻璃纖維5份硅烷偶聯(lián)劑1份抗氧劑ST-36110. 5 份硅酮粉1份將45份AlN粉、15份高導(dǎo)熱碳纖維和1份硅烷偶聯(lián)劑到高速混合機(jī)中，80 120°C 下攪拌10 45min ；然后將30份的聚苯硫醚加入到高速混合機(jī)中，并加入5份POE彈性體、 0. 5份抗氧劑ST-3611、1份硅酮粉混合均勻；所得混合物由擠出機(jī)的加料斗加入，而5份無堿無捻玻璃纖維由玻璃纖維口加入，經(jīng)熔融擠出，造粒，制得絕緣導(dǎo)熱聚苯硫醚復(fù)合材料。實(shí)施例1 6和對(duì)比商業(yè)化產(chǎn)品CoolPoly D5110的材料性能見表1 由表1可以看出，采用本發(fā)明所提出的技術(shù)方案制備的導(dǎo)熱聚苯硫醚復(fù)合材料均具有良好的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能。隨著導(dǎo)熱填料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)也隨之增加，不同的導(dǎo)熱粉末顆粒和晶須組合制備的導(dǎo)熱聚苯硫醚復(fù)合材料導(dǎo)熱性能有較大差異，可根據(jù)需要進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)。導(dǎo)熱系數(shù)在1 10W/(m*K)范圍內(nèi)的熱塑性塑料即可達(dá)到某些使用金屬部件的場(chǎng)合的導(dǎo)熱要求。本發(fā)明提供的工藝中，晶須或高導(dǎo)熱碳纖維的加入對(duì)復(fù)合材料絕緣性能影響小，可達(dá)到一般使用場(chǎng)合的絕緣要求。以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種絕緣導(dǎo)熱聚苯硫醚復(fù)合材料及其制備方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)苯發(fā)明的原理及實(shí)踐方式進(jìn)行了闡述，已上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。表 權(quán)利要求
1. 一種聚苯硫醚復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料包括以下組分和重量份，聚苯硫醚20 --40 份，導(dǎo)熱填料40 --60 份，增韌劑5 10份，玻璃纖維5 10份，偶聯(lián)劑0. 5 4份，抗氧劑0. 3 1份，加工助劑0. 5 2份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述的聚苯硫醚為高分子量線性樹脂，分子量大于300000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述的導(dǎo)熱填料是由導(dǎo)熱粉末顆粒和1 15份長(zhǎng)徑比10 1 100 1導(dǎo)熱劑組合而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料，其特征在于所述的導(dǎo)熱粉末顆粒選自氧化鎂粉末顆粒、氧化鋁粉末顆粒、氧化鋅粉末顆粒、碳化硅粉末顆?；虻X粉末顆粒中的一種或幾種的混合物；長(zhǎng)徑比10 1 100 1導(dǎo)熱劑選自氧化鎂晶須、碳化硅晶須、氧化鋅晶須或高導(dǎo)熱碳纖維中的一種或幾種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述的增韌劑選自聚烯烴彈性體、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物或乙烯丙烯酸酯彈性體中的一種或幾種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述的玻璃纖維為無堿無捻玻璃纖維。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述的偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或幾種的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述的抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑168、抗氧劑412S、抗氧劑ST-3615或抗氧劑ST-3611中的一種或幾種的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述的加工助劑選自硬脂酸鈣、脂肪酸或硅酮粉中的一種或幾種的混合物。
10.權(quán)利要求1至9任一所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟，(1)將40 60重量份導(dǎo)熱填料和0.5 4重量份偶聯(lián)劑加入到高速混合機(jī)中，80 120°C下攪拌 10 45min ；(2)將步驟(1)得到的混合物和20 40重量份的聚苯硫醚加入到高速混合機(jī)中，并加入5 15重量份增韌劑、0. 3 1重量份抗氧劑和0. 5 2重量份加工助劑混合均勻；(3)將步驟(2)所得混合物由擠出機(jī)的加料斗加入，5 15重量份玻璃纖維由玻璃纖維口加入，經(jīng)熔融擠出，造粒。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種絕緣導(dǎo)熱聚苯硫醚復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的復(fù)合材料包括以下組分和重量份聚苯硫醚20～40份，導(dǎo)熱填料40～60份，增韌劑5～10份，玻璃纖維5～10份，偶聯(lián)劑0.5～4份，抗氧劑0.3～1份，加工助劑0.5～2份。本發(fā)明的復(fù)合材料由以下方法制備得到將40～60份導(dǎo)熱填料和0.5～4份偶聯(lián)劑加入到高速混合機(jī)中，80～120℃下攪拌10～45min；將上面得到的混合物和20～40份的聚苯硫醚加入到高速混合機(jī)中，并加入5～15份增韌劑、0.3～1份抗氧劑和0.5～2份加工助劑混合均勻；將所得混合物由擠出機(jī)的加料斗加入，5～15份玻璃纖維由玻璃纖維口加入，經(jīng)熔融擠出，造粒。本發(fā)明的聚苯硫醚復(fù)合材料具有優(yōu)良導(dǎo)熱性能的同時(shí)，保持有良好的力學(xué)性能和加工性能。
文檔編號(hào)C08K3/28GK102532897SQ201010606899
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者章園紅 申請(qǐng)人:合肥杰事杰新材料股份有限公司