專利名稱：：導(dǎo)熱樹脂組合物和塑料制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種導(dǎo)熱樹脂組合物和使用該樹脂組合物制造的塑料制品。更具體地，本發(fā)明涉及一種導(dǎo)熱樹脂組合物和使用該樹脂組合物制造的塑料制品，該導(dǎo)熱樹脂組合物能提供在具有改善的導(dǎo)熱性的同時(shí)還具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和注塑成型性的導(dǎo)熱樹脂。
背景技術(shù)：
：金屬已成為最常用于含有放熱部件的大部分電子設(shè)備的諸如主體、底盤或熱輻射板等熱輻射元件的材料。這是因?yàn)榕c其它材料相比，金屬具有高導(dǎo)熱性從而能更快地將熱擴(kuò)散到環(huán)境中以保護(hù)對(duì)熱敏感的電子部件不受局部高溫的影響。此外，金屬不僅具有高機(jī)械強(qiáng)度，還通過電鍍、成型或切割等方式具有可加工性，從而適宜用作具有復(fù)雜形狀的熱輻射元件的材料。但是，金屬的缺點(diǎn)在于因其密度高而難以輕質(zhì)化，并且它的單價(jià)高。因?yàn)榻饘俚囊陨先秉c(diǎn)，已進(jìn)行使用導(dǎo)熱樹脂代替金屬作為用于熱輻射元件的材料的研究和嘗試。結(jié)果，將使用導(dǎo)熱樹脂的諸如熱輻射片或熱輻射油脂等熱輻射元件用于打印機(jī)、復(fù)印設(shè)備、筆記本電腦等。近來，由于電子設(shè)備變得高度集成和高效率，電子設(shè)備中產(chǎn)生的熱更多。此外，由于電子設(shè)備變得薄膜化和輕質(zhì)化，更難以將電子設(shè)備中產(chǎn)生的熱擴(kuò)散到環(huán)境中。因此，電子設(shè)備中產(chǎn)生的熱導(dǎo)致的局部高溫狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致故障或著火成為更大的問題。因此，需要具有改善的傳導(dǎo)性的導(dǎo)熱樹脂，例如5W/nrk或更大的導(dǎo)熱率。但是，當(dāng)為了改善傳導(dǎo)性而在導(dǎo)熱樹脂中含有更多的導(dǎo)熱填料時(shí)，導(dǎo)熱樹脂的注塑成型性變差，從而使用該導(dǎo)熱樹脂的產(chǎn)品的生產(chǎn)變得更難。此外，3導(dǎo)熱樹脂和使用該導(dǎo)熱樹脂制造的產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度也會(huì)變差。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種導(dǎo)熱樹脂組合物，包括30~60wt%的熱塑性樹脂和40~70wt。/。的導(dǎo)熱填料，所述導(dǎo)熱填料中含有10wt。/?；蚋嚅L(zhǎng)高比(長(zhǎng)度/高度)為7,000-40,000的導(dǎo)熱填料以及10wt。/?；蚋嚅L(zhǎng)高比為10-1,000的導(dǎo)熱填料。在導(dǎo)熱樹脂組合物中，熱塑性樹脂可包括聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、苯乙烯-丁二烯共聚物樹脂、聚酰胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、液晶聚合物樹脂、聚偏氟乙烯樹脂或聚苯硫醚樹脂。在導(dǎo)熱樹脂組合物中，導(dǎo)熱填料可包括氮化鋁、氮化硼、碳黑、碳纖維、碳納米管、石墨或金屬填料。此外，在導(dǎo)熱樹脂組合物中，導(dǎo)熱填料的體積為導(dǎo)熱樹脂組合物總體積的60%或更低。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方案，提供一種使用上述導(dǎo)熱樹脂組合物制造的塑料制品。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方案，提供一種塑料制品，其包括熱塑性樹脂基質(zhì)和分散于該熱塑性樹脂基質(zhì)中的導(dǎo)熱填料，其中導(dǎo)熱填料包含長(zhǎng)高比為7,000-40,000的導(dǎo)熱填料和長(zhǎng)高比為10~l，OOO的導(dǎo)熱填料。具體實(shí)施例方式下文中將更詳細(xì)地說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能清楚地實(shí)施。但是，公開這些實(shí)施方式用于說明的目的，而不背離所附權(quán)利要求所公開的本發(fā)明的范圍和精神。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供一種導(dǎo)熱樹脂組合物，包括30~60wt。/。的熱塑性樹脂和40~70wt。/。的導(dǎo)熱填料，該導(dǎo)熱填料中含有1Owt。/o或更多長(zhǎng)高比(長(zhǎng)度/高度)為7,000~40,000的導(dǎo)熱填料以及10wt。/?；蚋嚅L(zhǎng)高比為10-1,000的導(dǎo)熱填料。在本說明書中，術(shù)語"長(zhǎng)高比"定義為導(dǎo)熱填料的長(zhǎng)度除以高度(厚度)得到的值。例如，在具有幾個(gè)至幾十個(gè)薄層、不規(guī)則旋轉(zhuǎn)的橢圓體或針狀片板(例如石墨)的疊層板結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱填料的情況下，可將疊層板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度除以厚度的值定義為"長(zhǎng)高比"。因此，隨著疊層板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度變長(zhǎng)以及疊層板結(jié)構(gòu)的厚度變薄，"長(zhǎng)高比"增大。同時(shí)，導(dǎo)熱樹脂的導(dǎo)熱性與導(dǎo)熱樹脂中所含導(dǎo)熱填料的表面積成正比。也就是說，導(dǎo)熱填料的表面積越大，接觸導(dǎo)熱填料的熱就越多，所以傳熱快，從而能提高導(dǎo)熱樹脂的導(dǎo)熱性。重量固定時(shí)，表面積隨著導(dǎo)熱填料的形狀變得接近于球體而降低，但隨著填料具有一側(cè)拉長(zhǎng)如線的形狀(即，隨著長(zhǎng)高比變大)而增大。因此，在導(dǎo)熱樹脂組合物中，通過含有具有7,000~40,000這么大的長(zhǎng)高比的導(dǎo)熱填料，導(dǎo)熱樹脂中導(dǎo)熱填料的表面積大幅增加，從而能夠在不增加導(dǎo)熱填料含量時(shí)提高導(dǎo)熱樹脂的導(dǎo)熱性。因此，能通過增加導(dǎo)熱填料含量使導(dǎo)熱樹脂的導(dǎo)熱性改善更多，而不降低機(jī)械強(qiáng)度或注塑成型性。另外，除了長(zhǎng)高比為7，000~40，000的導(dǎo)熱填料外，導(dǎo)熱樹脂組合物還包含具有較小長(zhǎng)高比為10-l，OOO的導(dǎo)熱填料。發(fā)明人進(jìn)行的研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)導(dǎo)熱樹脂組合物只含有具有7,000-40,000的大長(zhǎng)高比的導(dǎo)熱填料時(shí)，在保持導(dǎo)熱樹脂的注塑成型性和機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)導(dǎo)熱性的改善有限。因此，通過在導(dǎo)熱樹脂中包含具有10~l，OOO的較小長(zhǎng)高比的導(dǎo)熱填料，在保持導(dǎo)熱樹脂的注塑成型性和機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)導(dǎo)熱性能改善更多。因此，使用上述導(dǎo)熱樹脂組合物，可提供具有優(yōu)異的注塑成型性、機(jī)械強(qiáng)度和更好地改善了的導(dǎo)熱性，例如5W/m.k或更大導(dǎo)熱率的導(dǎo)熱樹脂。通過以下各個(gè)組成成分詳細(xì)說明導(dǎo)熱樹脂組合物的組成。導(dǎo)熱樹脂組合物包括熱塑性樹脂。作為熱塑性樹脂，可使用能擠出或注塑成型的任意熱塑性樹脂，可使用5常用的熱塑性塑料和熱塑性工程塑料而不受限制。這種熱塑性樹脂的實(shí)例包括聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、苯乙烯-丁二烯共聚物樹脂、聚酰胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、液晶聚合物樹脂、聚偏氟乙烯樹脂或聚苯硫醚樹脂。這些樹脂可以是從中選擇的兩種或更多種的共聚物或混合物。這些熱塑性樹脂的具體組成和制備方法采用各個(gè)熱塑性樹脂的常規(guī)組成和制備方法。熱塑性樹脂在上述導(dǎo)熱樹脂組合物中的含量范圍為30~60wt%。當(dāng)熱塑性樹脂含量小于30wt。/。時(shí)，導(dǎo)熱樹脂的機(jī)械強(qiáng)度和注塑成型性會(huì)變差。當(dāng)熱塑性樹脂含量超過60wt。/。時(shí)，熱塑性樹脂以外的導(dǎo)熱填料含量降低，從而導(dǎo)熱樹脂的導(dǎo)熱性會(huì)變差。導(dǎo)熱樹脂組合物還包括導(dǎo)熱填料，該導(dǎo)熱填料包含長(zhǎng)高比為7,000~40,000的導(dǎo)熱填料和長(zhǎng)高比為10-1,000的導(dǎo)熱填料。如上所述，通過在導(dǎo)熱樹脂組合物中包括含有兩種具有預(yù)定長(zhǎng)高比導(dǎo)熱填料的預(yù)定導(dǎo)熱填料，導(dǎo)熱樹脂的導(dǎo)熱性能改善更多，其中導(dǎo)熱填料表面積增大而不會(huì)因?qū)崽盍线^量而使注塑成型性或機(jī)械強(qiáng)度變差。這種導(dǎo)熱填料的實(shí)例包括氮化鋁、氮化硼、碳黑、碳纖維、碳納米管、石墨、金屬填料等。此外，可不受限制地使用其它常規(guī)導(dǎo)熱填料。但是，在上述導(dǎo)熱填料中，優(yōu)選使用具有優(yōu)異填充容量和導(dǎo)熱性的石墨。這種石墨具有幾個(gè)至幾十個(gè)不規(guī)則旋轉(zhuǎn)橢球體或針狀片的疊層板結(jié)構(gòu)。因?yàn)槭趯?dǎo)熱性上具有各相異性，片狀石墨在長(zhǎng)度方向?qū)嵝员绕瑺钍暮穸确较驅(qū)嵝愿摺Ｒ虼?，例如，通過將具有7,000-40,000長(zhǎng)高比的石墨用作導(dǎo)熱填料，導(dǎo)熱樹脂的導(dǎo)熱性能夠改善更多。上述石墨可分成諸如天然石墨和人造石墨等兩種類型，且這兩種石墨都可用作導(dǎo)熱填料。除了以上兩種類型導(dǎo)熱填料(即長(zhǎng)高比為7,000-40,000的導(dǎo)熱填料和長(zhǎng)高比為10~1,000的導(dǎo)熱填料)以外，導(dǎo)熱填料可包含具有不同長(zhǎng)高比的導(dǎo)熱填料。導(dǎo)熱填料分別包括10wt。/o或更多的上述兩種導(dǎo)熱填料。如果這兩種導(dǎo)熱填料含量小于10wt%，難以通過添加這些導(dǎo)熱填料獲得效果。也就是說，難以在保持導(dǎo)熱樹脂優(yōu)異的注塑成型性和機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)得到改善的導(dǎo)熱性。包含兩種導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱填料在導(dǎo)熱樹脂組合物中的含量范圍為40-70wt%。當(dāng)導(dǎo)熱填料含量小于40wt。/。時(shí)，導(dǎo)熱樹脂的導(dǎo)熱性會(huì)不夠。另外，當(dāng)其含量超過70wt。/。時(shí)，導(dǎo)熱樹脂的機(jī)械強(qiáng)度和注塑成型性會(huì)變差。此外，優(yōu)選包含兩種導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱填料的體積為導(dǎo)熱樹脂組合物總體積的60%或更低。從而可防止因?qū)崽盍咸砑舆^量而引起導(dǎo)熱樹脂的注塑成型性和機(jī)械強(qiáng)度變差。除了上述組成成分以外，導(dǎo)熱樹脂組合物可進(jìn)一步包括適于使用的添加劑。同時(shí)，通過混合上述組成成分制備導(dǎo)熱樹脂組合物，并通過使用諸如通過擠出設(shè)備熔融擠出導(dǎo)熱樹脂組合物等常規(guī)方法可制造導(dǎo)熱樹脂或塑料制口Oo根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，提供使用該導(dǎo)熱樹脂組合物制造的塑料制品。這種塑料制品可包括，例如熱塑性樹脂基質(zhì)和分散于該熱塑性樹脂基質(zhì)中的導(dǎo)熱填料，其中該導(dǎo)熱填料包含長(zhǎng)高比為7,000-40,000的導(dǎo)熱填料和長(zhǎng)高比為10-l，OOO的導(dǎo)熱填料。也就是說，因?yàn)榘鲜鰞煞N導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱填料均勻分散在樹脂基質(zhì)中，塑料制品可呈現(xiàn)出改善的導(dǎo)熱性而不含過量導(dǎo)熱填料，且因?yàn)椴缓^量導(dǎo)熱填料，可呈現(xiàn)出優(yōu)異的注塑成型性和機(jī)械強(qiáng)度。因此，這種塑料制品可適用于諸如多種電子設(shè)備的熱輻射片或熱輻射油脂等熱輻射元件。以下將參照下列實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明的組成和作用。但是，這些實(shí)施例僅用于說明的目的而不應(yīng)理解成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。實(shí)施例1將作為熱塑性樹脂的30wt。/b的聚苯石克醚樹脂(由Chevron-Phillips化學(xué)品有限公司制造，RytonPPS),以及作為導(dǎo)熱填料的40wt%長(zhǎng)高比為7,000~40,000的石墨和30wt。/。長(zhǎng)高比為10~1,000的石墨混合以制備導(dǎo)熱樹脂組合物。并且，將該導(dǎo)熱樹脂組合物擠出并注塑以制得用于測(cè)定各種物理性能的樣品。實(shí)施例2將作為熱塑性樹脂的35wt。/。的聚苯硫醚樹脂(由Chevron-Phillips化學(xué)品有限公司制造，RytonPPS),以及作為導(dǎo)熱填料的30wt。/。長(zhǎng)高比為7,000~40,000的石墨和35wt。/。長(zhǎng)高比為10~1,000的石墨混合以制備導(dǎo)熱樹脂組合物。并且，將該導(dǎo)熱樹脂組合物擠出并注塑以制得用于測(cè)定各種物理性能的樣品。實(shí)施例3將作為熱塑性樹脂的40wt。/。的聚苯硫醚樹脂(由Chevron-Phillips化學(xué)品有限公司制造，RytonPPS)，以及作為導(dǎo)熱填料的10wt。/。長(zhǎng)高比為7,000~40,000的石墨和50wt。/。長(zhǎng)高比為10~1,000的石墨混合以制備導(dǎo)熱樹脂組合物。并且，將該導(dǎo)熱樹脂組合物擠出并注塑以制得用于測(cè)定各種物理性能的樣品。實(shí)施例4將作為熱塑性樹脂的40wt。/。的聚苯硫醚樹脂(由Chevron-Phillips化學(xué)品有限公司制造，RytonPPS)，以及作為導(dǎo)熱填料的30wt%的長(zhǎng)高比為7,000~40,000的石墨和30wt。/。的長(zhǎng)高比為10~1,000的石墨混合以制備導(dǎo)熱樹脂組合物。并且，將該導(dǎo)熱樹脂組合物擠出并注塑以制得用于測(cè)定各種物理性能的樣品。實(shí)施例5將作為熱塑性樹脂的50wt。/。的聚苯硫醚樹脂(由Chevron-Phillips化學(xué)品有限公司制造，RytonPPS)，以及作為導(dǎo)熱填料的40wt。/。長(zhǎng)高比為7,000~40,000的石墨和10wt。/。長(zhǎng)高比為10~1,000的石墨混合以制備導(dǎo)熱樹脂組合物。并且，將該導(dǎo)熱樹脂組合物擠出并注塑以制得用于測(cè)定各種物理性能的樣品。對(duì)比例1將作為熱塑性樹脂的25wt。/。的聚苯硫醚樹脂(由Chevron-Phillips化學(xué)品有限公司制造，RytonPPS)，以及作為導(dǎo)熱填料的45wt%的長(zhǎng)高比為7,000-40,000的石墨和30wt。/。的長(zhǎng)高比為10~1,000的石墨混合以制備導(dǎo)熱樹脂組合物。并且，將該導(dǎo)熱樹脂組合物擠出并注塑以制得用于測(cè)定各種物理性能的樣品。對(duì)比例2將作為熱塑性樹脂的40wt。/。的聚苯硫醚樹脂(由Chevron-Phillips化學(xué)品有限公司制造，RytonPPS),以及作為導(dǎo)熱填料的60wt。/。的長(zhǎng)高比為10~1,000的石墨混合以制備導(dǎo)熱樹脂組合物。并且，將該導(dǎo)熱樹脂組合物擠出并注塑以制得用于測(cè)定各種物理性能的樣品。只于比例3將作為熱塑性樹脂的40wt。/。的聚苯硫醚樹脂(由Chevron-Phillips化學(xué)品有限公司制造，RytonPPS)，以及作為導(dǎo)熱填料的60wt。/。的長(zhǎng)高比為7,000-40,000的石墨混合以制備導(dǎo)熱樹脂組合物。并且，將該導(dǎo)熱樹脂組合物擠出并注塑以制得用于測(cè)定各種物理性能的樣品。對(duì)比例4將作為熱塑性樹脂的65wt。/。的聚苯石克醚樹脂(由Chevron-Phillips化學(xué)品有限公司制造，RytonPPS),以及作為導(dǎo)熱填料的25wt%的長(zhǎng)高比為7,000~40,000的石墨和10wt。/。的長(zhǎng)高比為10~l，OOO的石墨混合以制備導(dǎo)熱樹脂組合物。并且，將該導(dǎo)熱樹脂組合物擠出并注塑以制得用于測(cè)定各種物理性能的樣品。根據(jù)美國標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法ASTME1530(導(dǎo)熱性的評(píng)價(jià))測(cè)定各個(gè)樣品的導(dǎo)熱性。根據(jù)美國標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法ASTMD257(導(dǎo)電性的評(píng)價(jià))測(cè)定各個(gè)樣品的導(dǎo)電性。根據(jù)美國標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法ASTMD790(機(jī)械強(qiáng)度的評(píng)價(jià))測(cè)定各個(gè)樣品的撓曲強(qiáng)度。在實(shí)施例和對(duì)比例中用于制備樣品的注塑工藝中評(píng)價(jià)各導(dǎo)熱樹脂組合物的注塑成型性。這些物理性能的結(jié)果列于以下表1中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>參照表1，在實(shí)施例1~5的樣品中，證實(shí)了通過以優(yōu)選含量范圍包含上述導(dǎo)熱樹脂和兩種導(dǎo)熱填料，而呈現(xiàn)了優(yōu)異的例如5W/m'k的導(dǎo)熱性和機(jī)械強(qiáng)度。同時(shí)，證實(shí)了作為制備各樣品的注塑工藝的評(píng)價(jià)結(jié)果而呈現(xiàn)的優(yōu)異的注塑成型性。相反，在對(duì)比例1的樣品中，證實(shí)了通過包括超過70wt。/。的量的導(dǎo)熱填料，而呈現(xiàn)了優(yōu)異的導(dǎo)熱性，但機(jī)械強(qiáng)度低；同時(shí)，證實(shí)了作為注塑工藝的評(píng)價(jià)結(jié)果的注塑成型性不符合要求。此外，在對(duì)比例2和3的樣品中，表明了與含有相同含量導(dǎo)熱填料的實(shí)施例3和4的樣品相比，通過只包含任何一種導(dǎo)熱填料而呈現(xiàn)的出低導(dǎo)熱性和低機(jī)械強(qiáng)度。而且，證實(shí)了因?yàn)榫哂懈邔?dǎo)電性，對(duì)比例3的樣品不適宜用作各種電子設(shè)備的熱輻射元件。最后，在對(duì)比例4的樣品中，證實(shí)了通過包含小于40wt。/。的導(dǎo)熱填料而呈現(xiàn)出低導(dǎo)熱性。權(quán)利要求1、一種導(dǎo)熱樹脂組合物，包括30～60wt％的熱塑性樹脂；以及40～70wt％的導(dǎo)熱填料，所述導(dǎo)熱填料中含有10wt％或更多長(zhǎng)高比(長(zhǎng)度/高度)為7,000～40,000的導(dǎo)熱填料和10wt％或更多長(zhǎng)高比為10～1,000的導(dǎo)熱填料。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述熱塑性樹脂包括聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、苯乙烯-丁二烯共聚物樹脂、聚酰胺樹脂、聚^5灰酸酯樹脂、液晶聚合物樹脂、聚偏氟乙烯樹脂或聚苯^;乾醚樹脂。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述導(dǎo)熱填料包括氮化鋁、氮化硼、碳黑、石墨或金屬填料。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述導(dǎo)熱填料的體積為所述導(dǎo)熱樹脂組合物總體積的60%或更低。5、一種塑料制品，是使用根據(jù)權(quán)利要求1~4中任意一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱樹脂組合物所制造。6、一種塑料制品，包括熱塑性樹脂基質(zhì)；和分散在所述熱塑性基質(zhì)中的導(dǎo)熱填料，其中所述導(dǎo)熱填料包含長(zhǎng)高比為7,000~40,000的導(dǎo)熱填料和長(zhǎng)高比為10~1,000的導(dǎo)熱填料。全文摘要本發(fā)明提供一種導(dǎo)熱樹脂組合物和一種塑料制品。所述導(dǎo)熱樹脂組合物包括30～60wt％的熱塑性樹脂和40～70wt％的導(dǎo)熱填料，所述導(dǎo)熱填料中含有10wt％或更多長(zhǎng)高比(長(zhǎng)度/高度)為7,000～40,000的導(dǎo)熱填料以及10wt％或更多長(zhǎng)高比為10～1,000的導(dǎo)熱填料。文檔編號(hào)C08L101/00GK101568599SQ200680056798公開日2009年10月28日申請(qǐng)日期2006年12月28日優(yōu)先權(quán)日2006年12月27日發(fā)明者樸先滸,洪彰敏申請(qǐng)人:第一毛織株式會(huì)社