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一种散热组合物及其制备方法

阅读:923发布:2024-02-29

专利汇可以提供一种散热组合物及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 散热 组合物,按重量百分比由以下组分组成:热塑性 树脂 20~60wt%,导热填料20~70wt%,导电填料1~45wt%,增强组分1~25wt%,其他添加剂1~15wt%。制备所述散热组合物的方法,具体步骤为:(1)按以下重量百分比称取物料,热塑性树脂20~60wt%,导热填料20~70wt%,导电填料1~45wt%,增强组分1~25wt%,其他添加剂1~15wt%;(2)将各种组分加到高速混合机中,混合均匀;(3)混合均匀的物料通过主 喂料 口加入 挤出机 中,补强性填料通过侧喂料口加入挤出机中,挤出 造粒 ,得到散热组合物。,下面是一种散热组合物及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种散热组合物,其特征在于,包括如下组分(按重量百分比):
2.根据权利要求1所述的散热组合物,其特征在于,所述的热塑性树脂为聚苯硫醚、液晶聚合物、聚苯撑醚、聚酰胺、聚酯、聚苯乙烯类聚合物和聚烯等中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的散热组合物,其特征在于,所述的热塑性树脂重量百分比为
25~50wt%。
4.根据权利要求2所述的散热组合物,其特征在于,所述的聚烯烃为聚丙烯。
5.根据权利要求2所述的散热组合物,其特征在于,所述的液晶聚合物为聚对苯酰胺。
6.根据权利要求2所述的散热组合物,其特征在于,所述的聚酰胺为PA66。
7.根据权利要求2所述的散热组合物,其特征在于,所述的聚酯为PC。
8.根据权利要求2所述的散热组合物,其特征在于,所述的聚酰胺为PA66和PA6。
9.根据权利要求2所述的散热组合物,其特征在于,所述的聚苯乙烯类聚合物为聚苯乙烯。
10.根据权利要求1所述的散热组合物,其特征在于,所述的导热填料包含氢化镁、氧化、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化、硫化锌、石墨、氢氧化铝、氟化等中的一种或几种。
11.根据权利要求1所述的散热组合物,其特征在于,所述的导热填料粒径0.1~
100μm。
12.根据权利要求10或11所述的散热组合物,其特征在于,所述的导热填料重量百分比为20~50wt%。
13.根据权利要求10或11所述的散热组合物,其特征在于,所述的导热填料重量百分比为25~45wt%。
14.根据权利要求1所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电填料为导电金属。
15.根据权利要求14所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属包括铝、、锌、合金、镍、镁等中的一种。
16.根据权利要求14所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属包括锡铁合金和或锡铜合金
17.根据权利要求14所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属包括铜、铝。
18.根据权利要求14所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属包括铜、铁。
19.根据权利要求14所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属包括铜、镍。
20.根据权利要求14所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属包括铜、锌。
21.根据权利要求14所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属包括铝、铜、镍。
22.根据权利要求14所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属包括铝、银、铁。
23.根据权利要求14所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属包括铝、铜、铁。
24.根据权利要求14所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属包括镁、铜、铁
25.根据权利要求14所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属包括锌、铜、铁。
26.根据权利要求14所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属包括银、铁。
27.根据权利要求14所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属重量百分比为
10~45wt%。
28.根据权利要求16所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中锡与其他金属质量份数比为1~40:1~10。
29.根据权利要求28所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中锡与其他金属质量份数比为1~25:1~5。
30.根据权利要求29所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中锡与其他金属质量份数比为1~20:1~3。
31.根据权利要求17所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铜、铝质量份数比为1~10:1~40。
32.根据权利要求31所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铜、铝质量份数比为1~5:1~25。
33.根据权利要求32所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铜、铝质量份数比为1~3:1~20。
34.根据权利要求18所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铜、铁质量份数比为1~10:1~40。
35.根据权利要求34所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铜、铁质量份数比为1~5:1~25。
36.根据权利要求35所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铜、铁质量份数比为1~3:1~20。
37.根据权利要求19所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铜、镍质量份数比为1~10:1~40。
38.根据权利要求37所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铜、镍质量份数比为1~5:1~25。
39.根据权利要求38所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铜、镍质量份数比为1~3:1~20。
40.根据权利要求20所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铜、锌质量份数比为1~10:1~40。
41.根据权利要求40所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铜、锌质量份数比为1~5:1~25。
42.根据权利要求41所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铜、锌质量份数比为1~3:1~20。
43.根据权利要求21所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铝、铜、镍质量份数比为1~10:1~10:1~40。
44.根据权利要求43所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铝、铜、镍质量份数比为1~5:1~5:1~25。
45.根据权利要求44所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铝、铜、镍质量份数比为1~3:1~3:1~20。
46.根据权利要求22所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铝、银、铁质量份数比为1~10:1~10:1~40。
47.根据权利要求46所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铝、银、铁质量份数比为1~5:1~5:1~25。
48.根据权利要求47所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铝、银、铁质量份数比为1~3:1~3:1~20。
49.根据权利要求23所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铝、铜、铁质量份数比为1~10:1~10:1~40。
50.根据权利要求49所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铝、铜、铁质量份数比为1~5:1~5:1~25。
51.根据权利要求50所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中铝、铜、铁质量份数比为1~3:1~3:1~20。
52.根据权利要求24所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中镁、铜、铁质量份数比为1~10:1~10:1~40。
53.根据权利要求52所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中镁、铜、铁质量份数比为1~5:1~5:1~25。
54.根据权利要求53所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中镁、铜、铁质量份数比为1~3:1~3:1~20。
55.根据权利要求25所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中锌、铜、铁质量份数比为1~10:1~10:1~40。
56.根据权利要求55所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中锌、铜、铁质量份数比为1~5:1~5:1~25。
57.根据权利要求56所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中锌、铜、铁质量份数比为1~3:1~3:1~20。
58.根据权利要求26所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中银、铁质量份数比为1~10:1~40。
59.根据权利要求58所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中银、铁质量份数比为1~5:1~25。
60.根据权利要求59所述的散热组合物,其特征在于,所述的导电金属中银、铁质量份数比为1~3:1~20。
61.根据权利要求1所述的散热组合物,其特征在于,所述的增强组分为玻璃纤维碳纤维、矿物纤维、硅灰石纤维、碳酸钙、滑石粉、二氧化硅母、晶须中的一种或几种混合。
62.根据权利要求61所述的散热组合物,其特征在于,所述的增强组分重量百分比为
1~25wt%。
63.根据权利要求61所述的散热组合物,其特征在于,所述的增强组分重量百分比为
3~15wt%。
64.根据权利要求1所述的散热组合物,其特征在于其他添加剂,包括相容剂和抗氧剂。
65.根据权利要求64所述的散热组合物,其特征在于所述的相容剂包括POE、EPDM、PU、TPR、PE接枝来酸酐、PP接枝马来酸酐、PP接枝富马酸、PB接枝马来酸酐、POE接枝富马酸、POE接枝马来酸酐的一种或多种。
66.根据权利要求64所述的散热组合物,其特征在于,所述的抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、磷酸酯类抗氧剂、硫代二丙酸酯类抗氧剂中的一种或几种。
67.根据权利要求30所述的散热组合物,其特征在于,其中的导热填料粒径0.1~
60μm。
68.根据权利要求33所述的散热组合物,其特征在于,其中的导热填料粒径0.1~
60μm。
69.根据权利要求36所述的散热组合物,其特征在于,其中的导热填料粒径0.1~
60μm。
70.根据权利要求39所述的散热组合物,其特征在于,其中的导热填料粒径0.1~
60μm。
71.根据权利要求42所述的散热组合物,其特征在于,其中的导热填料粒径0.1~
60μm。
72.根据权利要求45所述的散热组合物,其特征在于,其中的导热填料粒径0.1~
60μm。
73.根据权利要求48所述的散热组合物,其特征在于,其中的导热填料粒径0.1~
60μm。
74.根据权利要求51所述的散热组合物,其特征在于,其中的导热填料粒径0.1~
60μm。
75.根据权利要求54所述的散热组合物,其特征在于,其中的导热填料粒径0.1~
60μm。
76.根据权利要求57所述的散热组合物,其特征在于,其中的导热填料粒径0.1~
60μm。
77.根据权利要求1~11,14~76所述任一散热组合物的制备方法,具体步骤为:
(1)按以下重量百分比称取物料,热塑性树脂20~60wt%、导热填料20~70wt%、导电填料1~45wt%、增强组分1~25wt%、其他添加剂1~15wt%;
(2)将热塑性树脂、导热填料、导电填料、增强组分和其他添加剂加到高速混合机中,混合均匀。
(3)混合均匀的物料通过主喂料口加入挤出机中,增强组分通过侧喂料口加入挤出机中,挤出造粒,得到散热组合物。

说明书全文

一种散热组合物及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及散热组合物,本发明还涉及散热组合物的制备方法。

背景技术

[0002] 随着电子产品轻薄小型化,其中的电子元器件集成度越来越高,导致电子器件的温度升高,而使工作稳定性降低,寿命变短。因此,为保证电子元器件长时间高可靠性地正常工作,器件的散热能就成为重要因素。
[0003] 传统的散热材料有陶瓷和金属,虽然他们具有良好的散热效果,但是密度大,成型困难,结构设计受限等,而导热复合塑料因其具有金属和陶瓷的导热传递性能以及塑料在设计、性能和成型加工容易等方面优点,因此散热材料越来越受到市场的重视。导热复合塑料是将高导热性填料材料添加在塑料中复合而成,但目前其导热率偏低,因此在导热领域上的应用受到局限,在实用性上尚有一些差距。
[0004] 专利CN102391587B公开了导热树脂包括如下重量份数的各组分:SPS10~35、金属化物60~85、偶联剂0.1~1.0、比表面积增大剂3~10,但是力学性能与导热性能均较低。专利CN101113241B公开了“导热树脂组合物”以热固性树脂和热塑性树脂的树脂复合数均粒径为0.5至5mm并且包含数均纤维直径为1至50μm的氧化纤维组成的树脂组合物。专利CN1775860A公开了“注塑成型的导热绝缘塑料”,该发明在PPS、PA、PBT、ABS或PP等热塑性塑料中添加MgO、A12O3、SiC等陶瓷材料,其中塑料基体的质量份为100,导热填料的质量份为100~700,导热填料在导热材料中所占的质量分数为50~87.5%;专利CN101280109A公开了“抗静电导热塑料”,该专利公开的方法为:在PPS树脂中加入硫化锌得到导热塑料,发明中导热填料的含量为75wt%时,导热系数小于1.0W/m.K。专利CN101280108A公开了具有高机械强度的导热塑料,该发明在添加高含量导热填料MgO情况下,同时加入长玻纤来提高材料的机械强度。在专利CN101568577A中,在PP/PA基体中加入石墨和氮化来制备导热合金材料,石墨和氮化硼的总质量分数高达71wt%,材料的导热系数在2.2W/mK~4.0W/mK,但对于材料韧性未有提及,相对于添加量,导热系数提高较小。专利CN96109916采用不同粒径、种类和形状的A12O3按一定的比例与基体树脂混合导热系数为4.05W/m·K。专利US2005095901A1公开的组合物采用LCP、BN和纤维组成。通过纤维的取向达到提高的导热系数的效果。
[0005] 然而,上述专利中公开的技术不能给树脂材料提供足够高的导热性和/或机械强度,或者操作工艺非常繁琐,不利于工业实施。本发明在现有技术基础上,通过填料特定的复配组合及特定的制备方法制得了性能优异的导热材料。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供具有优异导热性能的散热组合物及其制备方法,其主要方法是在现有技术的基础上,通过添加相关导电填料,利用其与导热填料产生的协同效应,并制备出具有改进的导热性能的组合物。散热组合物,按重量百分比包括如下组分:热塑性树脂20~60wt%,导热填料20~70wt%,导电填料1~45wt%,增强组分1~25wt%,其他添加剂1~15wt%。
[0007] 所述的热塑性树脂为聚苯硫醚、液晶聚合物、聚苯撑醚、聚酰胺、聚酯、聚苯乙烯类聚合物和聚烯中的一种或几种的混合物。
[0008] 优选的热塑性树脂是聚苯硫醚、聚对苯酰胺、PA66、PA6、PC或PS。
[0009] 优选的热塑性树脂是PA66和PA6。
[0010] 所述的导热填料包含氧化铝(A12O3)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)、氮化铝(A1N)、氮化硼(BN)、石墨、碳化(SiC)、硫化锌(ZnS)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、氢氧化铝(A1(OH)3)、氟化(CaF2)等中的一种或几种。
[0011] 在散热组合物中,所述的导热填料粒径1~100μm。
[0012] 在散热组合物中,所述的导热填料重量百分比为20~50wt%。
[0013] 优选的导热填料重量百分比为25~45wt%。
[0014] 所述的导电填料为导电金属,导电金属包括铝、、锌、合金、、镍、镁等中的一种。
[0015] 在散热组合物中,所述的导电金属重量百分比为10~45wt%。
[0016] 优选的导电金属包括铁锡合金和或铜锡合金;
[0017] 优选的导电金属包括铜、铝;
[0018] 优选的导电金属包括铜、铁;
[0019] 优选的导电金属包括铜、镍;
[0020] 优选的导电金属包括铜、锌;
[0021] 优选的导电金属包括银,铁;
[0022] 在散热组合物中,以上含二种金属的方案中所述的导电金属中前一种与其他金属质量份数比为1~10:1~40;
[0023] 优选的质量份数比为1~5:1~25;
[0024] 尤其优选的质量份数比为1~3:1~20;
[0025] 在所述的散热组合物中,优选导热填料粒径1~60μm,在含有二种导电金属中前一种与其他金属质量份数比为1~5:1~25;
[0026] 在在所述的散热组合物中,尤其优选导热填料粒径1~60μm,在含有在二种导电金属中前一种与其他金属质量份数比为1~3:1~20。
[0027] 优选的导电金属包括铝、铜、镍。
[0028] 优选的导电金属包括铝、银、铁。
[0029] 优选的导电金属包括铝、铜、铁。
[0030] 优选的导电金属包括镁、铜、铁
[0031] 优选的导电金属包括锌、铜、铁。
[0032] 在散热组合物中,以上含三种金属的方案中所述的导电金属中三种金属质量份数比依次为1~10:1~10:1~40;
[0033] 优选的质量份数比为1~5:1~5:1~25;
[0034] 尤其优选的质量份数比为1~3:1~3:1~20;
[0035] 在所述的散热组合物中,优选导热填料粒径1~60μm,在含有三种导电金属中三种金属质量份数比依次为1~5:1~5:1~25;
[0036] 在所述的散热组合物中,尤其优选导热填料粒径1~60μm,在含有三种导电金属中三种金属质量份数比依次为1~3:1~3:1~20。
[0037] 在所述的散热组合物中,所述的增强组分为玻璃纤维、碳纤维、矿物纤维、硅灰石纤维、碳酸钙、滑石粉、二氧化硅母、晶须中的一种或几种。
[0038] 在散热组合物中,所述的增强组分重量百分比为1~25wt%;
[0039] 优选的增强组分重量百分比为3~15wt%。
[0040] 在所述的散热组合物中,所述的其他添加剂,包括相容剂和抗氧剂。所述的相容剂,采用POE、EPDM、PU、TPR、PE接枝来酸酐、PP接枝马来酸酐、PP接枝富马酸、PB接枝马来酸酐、POE接枝富马酸、POE接枝马来酸酐的一种或几种。所述的抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、磷酸酯类抗氧剂、硫代二丙酸酯类抗氧剂中的一种或几种。
[0041] 本发明还涉及前述散热组合物的制备方法,包括以下步骤:
[0042] (1)按以下重量百分比称取物料,热塑性树脂20~60wt%、导热填料20~70wt%、导电填料1~45wt%、增强组分1~25wt%、其他添加剂1~15wt%;
[0043] (2)将热塑性树脂、导热填料、导电填料、增强组分和其他添加剂加到高速混合机中,混合均匀。
[0044] (3)混合均匀的物料通过主喂料口加入挤出机中,增强组分通过侧喂料口加入挤出机中,挤出造粒,得到散热组合物。
[0045] 本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0046] 本发明通过一定规格粒径的导热填料,特定比例的导电金属填料以及特定含量的增强组分三者复配使用,通过三者协同同时经过特殊的制备方法来使这些填料混合物在树脂基体中形成高效的导热通道网络,从而使材料的导热性能得到显著的提高。另外,加入改性的抗冲相容剂的增韧作用,提高了整个体系的韧性,使所得组合物具高的导热性与优良的机械性能。

具体实施方式

[0047] 下面结合实施例对本发明作进一步说明,但不能将实施例中所涉及的方法和技术参数作为对本发明的限制,本发明的保护范围不仅限于此。
[0048] 实施例1
[0049] 所述散热组合物按重量百分比计,由以下组分组成:聚苯硫醚25.0kg,氢氧化镁49.0kg,铝粉2.2kg,碳纤维16.5kg,PP接枝富马酸3.5kg,抗氧剂0.5kg。
[0050] 按上述配方称取物料,将聚苯硫醚、氢氧化镁、铝粉、PP接枝富马酸和抗氧剂加到高速混合机中,混合均匀后通过主喂料口加入挤出机中,碳纤维通过侧喂料口加入挤出机中,在300℃左右挤出造粒,得到散热组合物。
[0051] 实施例2
[0052] 所述散热组合物按重量百分比计,由以下组分组成:液晶聚合物30.6kg,碳化硅26.1kg,铁粉32.6kg,碳纤维5.3kg,POE接枝富马酸3.2kg,抗氧剂0.5kg。
[0053] 按上述配方称取物料,将液晶聚合物、碳化硅、铁粉、POE接枝富马酸和抗氧剂加到高速混合机中,混合均匀后通过主喂料口加入挤出机中,碳纤维通过侧喂料口加入挤出机中,在300℃左右挤出造粒,得到散热组合物。
[0054] 实施例3
[0055] 所述散热组合物按重量百分比计,由以下组分组成:聚酰胺32kg,氮化铝40kg,铜粉6kg,镍粉6kg,碳纤维12kg,PP接枝马来酸酐2kg,抗氧剂0.3kg。
[0056] 按上述配方称取物料,将聚酰胺、氮化铝、铜粉、镍粉、PP接枝马来酸酐和抗氧剂加到高速混合机中,混合均匀后通过主喂料口加入挤出机中,碳纤维通过侧喂料口加入挤出机中,在260℃左右挤出造粒,得到散热组合物。
[0057] 实施例4
[0058] 所述散热组合物按重量百分比计,由以下组分组成:聚苯乙烯30kg,石墨42kg,铜粉1.6kg,铝粉14.4kg,碳纤维9.6kg,POE3.5kg,抗氧剂0.5kg。
[0059] 按上述配方称取物料,将聚苯乙烯、石墨、铜粉、铝粉、POE和抗氧剂加到高速混合机中,混合均匀后通过主喂料口加入挤出机中,碳纤维通过侧喂料口加入挤出机中,在210℃左右挤出造粒,得到散热组合物。
[0060] 实施例5
[0061] 所述散热组合物按重量百分比计,由以下组分组成:聚酰胺26kg,氮化铝30kg,铜粉4.4kg,镍粉5.5kg,锌粉13kg,玻璃纤维10kg,PP接枝马来酸酐3.3kg,抗氧剂0.3kg。
[0062] 按上述配方称取物料,将聚酰胺、氮化铝、铜粉、镍粉、锌粉、PP接枝马来酸酐和抗氧剂加到高速混合机中,混合均匀后通过主喂料口加入挤出机中,玻璃纤维通过侧喂料口加入挤出机中,在270℃左右挤出造粒,得到散热组合物。
[0063] 实施例6
[0064] 所述散热组合物按重量百分比计,由以下组分组成:聚酰胺25kg,氮化硼35kg,氧化镁3kg(粒径为0.15μm),铜粉2kg,锌粉3kg,铁粉15kg,玻璃纤维10kg,POE接枝马来酸酐3kg,抗氧剂0.5kg。
[0065] 按上述配方称取物料,将聚酰胺、氮化硼、铜粉、锌粉、铁粉、POE接枝马来酸酐和抗氧剂加到高速混合机中,混合均匀后通过主喂料口加入挤出机中,玻璃纤维通过侧喂料口加入挤出机中,在280℃左右挤出造粒,得到散热组合物。
[0066] 实施例7
[0067] 所述散热组合物按重量百分比计,由以下组分组成:聚苯乙烯12kg,聚丙烯10kg,氢氧化铝40kg,锡铁合金粉8kg,碳纤维15kg,EPDM5kg,抗氧剂0.5kg。
[0068] 按上述配方称取物料,将聚苯硫醚、氢氧化铝、锡铁合金粉、EPDM和抗氧剂加到高速混合机中,混合均匀后通过主喂料口加入挤出机中,碳纤维通过侧喂料口加入挤出机中,在290℃左右挤出造粒,得到散热组合物。
[0069] 对比例1
[0070] 树脂组合物按重量分数计,由以下组分组成:聚苯硫醚39kg,氢氧化铝50kg,碳纤维10kg,硬脂酸锌0.5kg,抗氧剂0.5kg。
[0071] 按上述配方称取物料,将聚苯硫醚、氢氧化铝、硬脂酸锌和抗氧剂加到高速混合机中,混合均匀后通过主喂料口加入挤出机中,碳纤维通过侧喂料口加入挤出机中,在280℃左右挤出造粒,得到散热组合物。
[0072] 该对比例所提供的导热绝缘塑料的各项参数测试结果见表1。
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