導熱絕緣塑料的振動成型方法

2023-09-15 07:44:40 3

專利名稱：導熱絕緣塑料的振動成型方法
技術領域：
本發明涉及塑料製造領域，具體涉及一種高導熱絕緣塑料的振動成型方法。
背景技術：
在散熱工業中傳統的金屬材料通常非常笨重，機械加工成本高，製品的幾何形狀受到很大限制並且易於腐蝕，因而越來越多地被容易成型加工的導熱絕緣塑料所替代。
現有技術中，有使用粒狀材料如氮化硼顆粒和薄片狀填料填充的聚合物基體，其中以薄片狀填料(高長徑比至少10∶1)填充的塑料具有較好的導熱性能(ZL99815810.0)。然而，即使有這樣好的材料，也不一定能夠得到高的導熱率。因為熱傳導是一種整體性能，熱是在整體中進行傳導，用物體的整個體積來傳導。因此，即使讓高度導熱的窄導管穿過導熱低得多的物體，其熱傳導也不如在整個物體中一定程度上均勻導熱的物體那麼好。因此，複合材料體整個基體導熱性的一致對整體高導熱性來說是至關重要的。而高長徑比材料以及高填充塑料因加工過程中流動狀態的影響，難以得到均勻緊密的填料分布，使材料的導熱率達不到理想狀態。

發明內容
本發明在於提供一種導熱絕緣塑料的振動成型方法，提高導熱絕緣塑料的導熱率。
要達到好的導熱率，必須使導熱填料達到接近完美的排列。本發明通過施加振動場，在特定條件下進行注射成型或鑄型成型的加工方法使導熱絕緣塑料中導熱填料在各種情況下都能夠容易的達到接近理想的排列，從而得到高導熱率的導熱絕緣塑料。
本發明的導熱絕緣塑料的振動成型方法，包括如下步驟(1)塑料基體與填料、偶聯劑、潤滑劑混合物通過擠出機造粒，得到導熱絕緣塑料；(2)將步驟(1)得到的導熱絕緣塑料熔融；(3)對熔融導熱絕緣塑料進行注射成型或鑄型成型，同時施加振動場，使熔融導熱絕緣塑料中的填料相互運動排列達到均勻緊密；(4)冷卻至室溫定型。
步驟(1)可以採用通用的原料配方和用量。
步驟(2)可以採用通用的方法使導熱絕緣塑料熔融。
步驟(4)可以採用通用的冷卻定型方法。
本發明的優選方案如下步驟(1)所述塑料基體是聚苯硫醚(PPS)、PA、PBT、PP或ABS。
步驟(1)所述填料是氧化鎂(MgO)、氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、六方氮化硼(h-BN)、碳化矽(SiC)中的一種或一種以上混合物。
步驟(1)所述偶聯劑是矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑或鋁酸酯偶聯劑。
步驟(1)所述潤滑劑是硬酯酸醯胺、硬酯酸鹽、低分子聚合物液晶、氮化硼(BN)或二硫化鉬(MoS2)。
步驟(2)所述將導熱絕緣塑料熔融是將導熱絕緣塑料通過注射機熔融或者置於模具中加熱熔融。
步驟(3)所述振動場的振動壓力為1～50MPa，振動頻率為1～15Hz。
步驟(3)所述注射成型，的注射壓力為10～100MPa，注射/振動時間為1～30秒。
步驟(3)所述鑄型成型的模製壓力10～50MPa，振動時間1～60秒。
本發明與現有技術相比的優點是本發明通過施加振動場，使高填充導熱絕緣塑料中的填充物達到較好的排列，提高了塑料的導熱率。
具體實施例方式
實施例1在高速混合機中加入氮化鋁(D50＝22.5微米)3.5公斤，然後加入矽烷偶聯劑30克，接著高速混合均勻。再加入PPS 1.5公斤，混合均勻後，加到雙螺杆擠出機中，在280～300℃擠出造粒，得可注射成型導熱絕緣塑料。
將該塑料在300℃塑化後注入振動注射機中，在50MPa振動壓力，1Hz振動頻率，100MPa下注射成型。模具溫度約140℃，注射/振動時間1秒，冷卻定型。該導熱絕緣塑料製件50℃時熱擴散係數為1.244mm2/s，而沒有採用振動的注射樣品的熱擴散係數是1.007mm2/s。
實施例2在高速混合機中加入氧化鎂和氧化鋁(40-325目)3.5公斤，然後加入鈦酸酯偶聯劑30克，接著高速混合均勻。再加入PA661.5公斤，混合均勻後，加到雙螺杆擠出機中，在280℃左右擠出造粒，得可注射成型導熱絕緣塑料。
將該塑料在280℃塑化後注入振動注射機中，在1MPa振動壓力，15Hz振動頻率，10MPa下注射成型。模具溫度約120℃，注射/振動時間30秒。該導熱絕緣塑料製件50℃時熱擴散係數為0.951mm2/s，而沒有採用振動的注射樣品的熱擴散係數是0.757mm2/s。
實施例3在開煉機上將100克ABS塑化後，逐步加入400克六方氮化硼(D50＝22.5微米)，混煉均勻後出片，得模壓塑料。
將該模壓塑料放入模具中，在平板硫化機上於200℃預熱10分鐘，然後手動交替加壓和卸壓，交替振動30次，約一分鐘，然後保壓10分鐘。油壓壓力15MPa，模腔面積98平方釐米。該導熱絕緣塑料板在約50℃時導熱率為5.221W/m·K(經玻璃與不鏽鋼校正的平行板導熱率測試儀)，而只採用一兩次加壓後保壓的樣品導熱率是3.799W/m·K(經玻璃與不鏽鋼校正的平行板導熱率測試儀)。
實施例4在高速混合機中加入六方氮化硼(D50＝22.5微米)3.5公斤，然後加入鋁酸酯偶聯劑30克，接著高速混合均勻。再加入PPS 1.5公斤和硬酯酸醯胺1公斤，混合均勻後，加到雙螺杆擠出機中，在280～300℃擠出造粒，得可注射成型導熱絕緣塑料。
將該塑料在300℃塑化後注入振動注射機中，在15MPa振動壓力，10Hz振動頻率，100MPa下鑄型成型。模具溫度約140℃，振動時間60秒，冷卻定型。該導熱絕緣塑料製件50℃時熱擴散係數為1.344mm2/s，而沒有採用振動的注射樣品的熱擴散係數是1.001mm2/s。
實施例5在高速混合機中加入氧化鎂和氧化鋁(40-325目)3.5公斤，然後加入鈦酸酯偶聯劑30克，接著高速混合均勻。再加入PA661.5公斤，混合均勻後，加到雙螺杆擠出機中，在280℃左右擠出造粒，得可注射成型導熱絕緣塑料。
將該塑料在280℃塑化後注入振動注射機中，在12MPa振動壓力，7Hz振動頻率，50MPa下鑄型成型。模具溫度約120℃，振動時間1秒。該導熱絕緣塑料製件50℃時熱擴散係數為0.101mm2/s，而沒有採用振動的注射樣品的熱擴散係數是0.757mm2/s。
權利要求
1.一種導熱絕緣塑料的振動成型方法，其特徵在於包括如下步驟(1)塑料基體與填料、偶聯劑、潤滑劑混合物通過擠出機造粒，得到導熱絕緣塑料；(2)將步驟(1)得到的導熱絕緣塑料熔融；(3)對熔融導熱絕緣塑料進行注射成型或鑄型成型，同時施加振動場；(4)冷卻定型。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(1)所述塑料基體是聚苯硫醚(PPS)、PA、PBT、PP或ABS。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於步驟(1)所述填料是氧化鎂(MgO)、氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、六方氮化硼(h-BN)、碳化矽(SiC)中的一種或一種以上混合物。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於步驟(1)所述偶聯劑是矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑或鋁酸酯偶聯劑。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於步驟(1)所述潤滑劑是硬酯酸醯胺、硬酯酸鹽、低分子聚合物液晶、氮化硼(BN)或二硫化鉬(MoS2)。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於步驟(2)所述將導熱絕緣塑料熔融是將導熱絕緣塑料通過注射機熔融或者置於模具中加熱熔融。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於步驟(3)所述振動場的振動壓力為1～50MPa，振動頻率為1～15Hz。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於步驟(3)所述注射成型，的注射壓力為10～100MPa，注射/振動時間為1～30秒。
9.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於步驟(3)所述鑄型成型的模製壓力10～50MPa，振動時間1～60秒。
全文摘要
本發明涉及一種高導熱絕緣塑料製備的振動成型方法，包括塑料基體與填料、偶聯劑、潤滑劑混合物通過擠出機造粒，得到導熱絕緣塑料；將得到的導熱絕緣塑料熔融；對熔融導熱絕緣塑料進行注射成型或鑄型成型，同時施加振動場；冷卻定型。本發明通過將導熱絕緣塑料熔融後施加振動場，使其熔體中的填料相互運動排列達至均勻緊密，並通過注射成型或者鑄型成型方法使熔體成型。本發明能提高大顆粒晶體填充的導熱絕緣塑料的導熱率。
文檔編號B29C37/00GK1775502SQ200510101699
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月25日 優先權日2005年11月25日
發明者林曉丹, 曾幸榮, 徐迎賓, 劉芳, 張貞祥, 張金柱 申請人:華南理工大學, 廣州市花都科苑企業有限公司