連續纖維復合高導熱塑料及其加工工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種連續纖維復合高導熱塑料及其加工工藝，當連續纖維為非導熱纖維，它按重量百分比包括下列組分：連續纖維20%～60%；表面處理劑0%～5%；塑料原料5%～30%；助劑0%～5%；導熱填料20%～75%；耐沖擊改性劑0%～15%；當連續纖維為導熱纖維，它按重量百分比包括下列組分：連續纖維20%～70%；表面處理劑0%～5%；塑料原料10%～60%；助劑0%～5%；導熱填料0%～50%；耐沖擊改性劑0%～15%，加工工藝參見說明書。通過連續纖維生產設備，可以制備高強度，耐低溫，耐沖擊良好的連續纖維增強的高導熱塑料共混物.其中含有較長的纖維，纖維的長度和顆粒的長度一致，其次通過導熱纖維的加入可以使導熱系數控制在2-120w/（m·k）乃至更高。
【專利說明】連續纖維復合高導熱塑料及其加工工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉一種塑料，尤其是涉及一種連續纖維復合高導熱塑料及其加工工藝。
【背景技術】
[0002]目前國內有通過添加一系列導熱物質如碳纖維粉末、石墨、三氧化二鋁、氮化硼、氮化鋁、金屬粉末等進入塑料中制取導熱塑料共混物，導熱系數(I?20w/m.k)，但是由于達到較高的導熱系數，大于lOw/m.k，需要添加大量的導熱粉末物質，添加的導熱纖維及粉末直徑遠小于塑料顆粒的長度，造成材料本身機械性能變差，如拉伸強度，沖擊強度，耐沖擊性能，彎曲強度，耐低溫性。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種連續纖維復合高導熱塑料及其加工工藝，通過自制的連續纖維生產設備，可以制備高強度、高耐沖擊、耐低溫、耐沖擊良好的連續纖維增強的高導熱塑料共混物.其中含有較長的纖維，纖維的長度和顆粒的長度一致，其次通過導熱纖維的加入可以使導熱系數控制在2?120w/ (m.k)乃至更高。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0005]連續纖維復合高導熱塑料，其特征在于，當連續纖維為非導熱纖維，它按重量百分比包括下列組分:連續纖維20%?60% ;表面處理劑0%?5% ;塑料原料5%?30% ;助劑0%?5% ;導熱填料20%?75% ;耐沖擊改性劑0%?15% ；
[0006]當連續纖維為導熱纖維，它按重量百分比包括下列組分:連續纖維20%?70% ;表面處理劑0%?5% ;塑料原料10%?60% ;助劑0%?5% ;導熱填料0%?50% ;耐沖擊改性劑0% ?15%。
[0007]作為本發明，較為理想的是，所述表面處理劑為金屬類酸酯處理劑、環氧樹脂、聚氨酯樹脂及低聚物、聚酯低聚物中的一種或者多種之間的組合。
[0008]作為本發明，較為理想的是，所述導熱填料為導熱系數大于10w/m.k的添加物或者為以下物質的混合物:
[0009]碳纖維粉末、石墨烯、石墨、導熱性金屬粉末或混合物，復合型金屬粉末、導熱性金屬氧化物、氮化硼、氮化鋁、碳化硅粉末、表面鍍金屬玻璃微珠、碳納米管。
[0010]作為本發明，較為理想的是，所述塑料原料為聚丙烯、聚乙烯、ABS、聚乙烯、尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍612、尼龍12、尼龍1010、尼龍1212、尼龍11、尼龍46、尼龍6T、尼龍9T、尼龍PPA、尼龍4T、聚碳酸酯、PBT、PET、聚甲醛、TPU、PEEK、PAK、PE1、TP1、LCP、PES、PSU、PAR、PPSU、聚酯彈性體、TPV中的一種或者多種之間的組合物。
[0011]作為本發明，較為理想的是，所述耐沖擊改性劑為乙丙橡膠接枝馬來酸酐/GMA, POE接枝馬來酸酐/GMA，EVA, EMA, EAA,粉末丁晴橡膠，苯乙烯類彈性體及接枝物，丙烯酸酯類耐沖擊改性劑或聚氨酯類耐沖擊改性劑。
[0012]作為本發明，較為理想的是，所述助劑為抗氧劑，光穩定劑，紫外光吸收劑，金屬保護劑，潤滑劑，表面光亮劑，脫模劑，加工助劑，熱穩定劑，擴鏈劑，耐水解劑，激光成型有機金屬絡合物，塑料阻燃劑中的一種或者多種之間的組合物。
[0013]作為本發明，較為理想的是，所述導熱纖維為碳化硅纖維、硼纖維、陶瓷纖維、石墨纖維、碳纖維、金屬纖維或表面鍍金屬復合纖維；
[0014]所述非導熱纖維為玻璃纖維或玄武巖纖維。
[0015]連續纖維復合高導熱塑料的加工工藝，包括如下步驟:
[0016]步驟一，導熱填料、表面處理劑、塑料原料、助劑、耐沖擊改性劑通過高速攪拌機按照比例進行表面處理混合，而得混合料；
[0017]步驟二，將混合料通過單螺桿擠出機或平行雙螺桿擠出機加熱熔融，輸送進入纖維浸潰模具中；
[0018]步驟三，連續纖維經過浸潰模具，在其內與步驟二輸送進的混合物進行浸潰相容；
[0019]步驟四，將步驟三處理所得物料經過牽引機牽引、冷卻；
[0020]步驟五，將步驟四冷卻后的纖維增強材料經切粒機切粒成品。
[0021]本發明具有如下有益效果:
[0022](I)通過連續纖維生產設備，可以制備高強度，高耐沖擊，耐低溫，耐沖擊良好的連續纖維增強的高導熱塑料共混物.其中含有較長的纖維，纖維的長度和顆粒的長度一致，其次通過導熱纖維的加入可以使導熱系數控制在2-120w/ Cm.k)乃至更高。
[0023](2)因為采用連續纖維增強，塑料顆粒中的纖維長度與顆粒長度一致，可以使得材料的機械性能有很大的提聞。
[0024](3)在保證高導熱系數的情況下，同時添加材料的耐沖擊改性劑，提高耐低溫性能和耐沖擊性能性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為連續纖維復合高導熱塑料的加工設備原理框圖。
【具體實施方式】
[0026]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。
[0027]本案所提供的連續纖維復合高導熱塑料，所使用的連續纖維包括非導熱纖維和導熱纖維:
[0028]當連續纖維為非導熱纖維，它按重量百分比包括下列組分:連續纖維20%?60% ；表面處理劑0%?5% ;塑料原料5%?30% ;助劑0%?5% ;導熱填料20%?75% ;耐沖擊改性劑0%?15%。
[0029]當連續纖維為導熱纖維，它按重量百分比包括下列組分:連續纖維20%?70% ;表面處理劑0%?5% ;塑料原料10%?60% ;助劑0%?5% ;導熱填料0%?50% ;耐沖擊改性劑0% ?15%。
[0030]本連續纖維復合高導熱塑料使用表面處理劑，針對導熱填料進行表面處理后，與不同塑料原料、助劑按照不同重量比經過螺桿擠出機進行共混混合、加熱，通過混煉輸送設備擠出，經過連續纖維浸潰模具與連續增強纖維混合、牽引、切粒造粒，制得高強度、耐沖擊、高導熱的塑料顆粒，粒子長度5-50毫米，顆粒中纖維的長度與顆粒長度一致。
[0031]連續纖維復合高導熱塑料的加工設備框圖參見圖1，其包括依序安裝的纖維架1、烘箱預熱裝置2、浸潰口模3、牽引裝置4以及切粒裝置5，在浸潰口模出安裝有與其配合的擠出螺桿機6，其具有加熱熔融組件。
[0032]本發明的表面處理劑為硅烷類偶聯劑，鈦酸酯，鋁酸酯等金屬類酸酯處理劑、環氧樹脂、聚氨酯樹脂及低聚物、聚酯低聚物中的一種或者多種之間的組合。
[0033]本發明的導熱填料為導熱系數大于10w/m.k的添加物或者為以下物質的混合物:碳纖維粉末、石墨烯、石墨、導熱性金屬粉末或混合物(如銅，鋁，鎳，鎢，鐵，銀等)，復合型金屬粉末(銀包銅，鎳包銅等)、導熱性金屬氧化物(如氧化鋁，氧化鎂、氧化鋅等)、氮化硼、氮化鋁、碳化硅粉末、表面鍍金屬玻璃微珠、碳納米管。
[0034]本發明的塑料原料可以使用熱塑性塑料塑料品種，諸如聚丙烯、聚乙烯、ABS、聚乙烯、尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍612、尼龍12、尼龍1010、尼龍1212、尼龍11、尼龍46、尼龍6T、尼龍 9T、尼龍 PPA、尼龍 4T、聚碳酸酯、PBT、PET、聚甲醛、TPU、PEEK、PAK、PE1、TP1、LCP、PES, PSU、PAR、PPSU、聚酯彈性體、TPV中的一種或者多種之間的組合物。
[0035]本發明的耐沖擊改性劑為乙丙橡膠接枝馬來酸酐/GMA, POE接枝馬來酸酐/GMA，EVA, EMA, EAA,粉末丁晴橡膠，苯乙烯類彈性體及接枝物(SEBS-MA，SBS-MA, SBS, SEBS, ABS膠粉等)，丙烯酸酯類耐沖擊改性劑或聚氨酯類耐沖擊改性劑。
[0036]所述助劑為抗氧劑，光穩定劑，紫外光吸收劑，金屬保護劑，潤滑劑，表面光亮劑，脫模劑，加工助劑，熱穩定劑，擴鏈劑，耐水解劑，激光成型有機金屬絡合物，塑料阻燃劑中的一種或者多種之間的組合物。
[0037]所述導熱纖維為碳化硅纖維、硼纖維、陶瓷纖維、石墨纖維、碳纖維(聚丙烯晴基，浙青基)、金屬纖維(不銹鋼纖維，銅纖維，鋁纖維，鎳纖維)或表面鍍金屬復合纖維(如，表面鍍銅，表面鍍銀，表面鍍金，表面鍍鎳，表面鍍鋁等的玻璃纖維，碳纖維，礦物纖維等)。
[0038]所述非導熱纖維為玻璃纖維或玄武巖纖維。
[0039]連續纖維復合高導熱塑料的加工工藝，包括如下步驟:
[0040]步驟一，導熱填料、表面處理劑、塑料原料、助劑、耐沖擊改性劑通過高速攪拌機按照比例進行表面處理混合，而得混合料；
[0041]步驟二，將混合料通過單螺桿擠出機或平行雙螺桿擠出機加熱熔融，輸送進入纖維浸潰模具中；
[0042]步驟三，連續纖維經過浸潰模具，在其內與步驟二輸送進的混合物進行浸潰相容；
[0043]步驟四，將步驟三處理所得物料經過牽引機牽引、冷卻；
[0044]步驟五，將步驟四冷卻后的纖維增強材料經切粒機切粒成品。
[0045]以下實施例中，各組分的質量百分比之和為100%。
[0046]實施例1
[0047]本案連續纖維為非導熱纖維:
[0048]25%的玻璃纖維、1%的表面處理劑、30%的尼龍6、1%的助劑、30%的氮化硼、13%的耐沖擊改性劑所加工出來的連續纖維復合高導熱塑料，其導熱系數2.5w/m.k。
[0049]實施例2
[0050]本案連續纖維為非導熱纖維:
[0051]50%的玻璃纖維、0.5%的表面處理劑、20%的PPS、1.5%的助劑、25%的氮化鋁、3%的耐沖擊改性劑所加工出來的連續纖維復合高導熱塑料，其導熱系數3w/m.k。
[0052]實施例3
[0053]本案連續纖維為非導熱纖維:
[0054]60%的玄武巖纖維、25%的PEEK、15%的導熱石墨所加工出來的連續纖維復合高導熱塑料，其導熱系數5w/m.k。
[0055]實施例4
[0056]本案連續纖維為非導熱纖維:
[0057]20%的玻璃纖維、3%的表面處理劑、30%的ΡΡ、0.2%的助劑、46.8%的氧化鋁所加工出來的連續纖維復合高導熱塑料，其導熱系數2w/m.k。
[0058]實施例5
[0059]本案連續纖維為非導熱纖維:
[0060]20%的玻璃纖維、4.5%的表面處理劑、20%的ΡΡ、0.5%的助劑、55%的氮化硼所加工出來的連續纖維復合高導熱塑料，其導熱系數15w/m.k。
[0061]實施例6
[0062]本案連續纖維為非導熱纖維:
[0063]25%的玄武巖纖維、2%的表面處理劑、5%的PA1212、65%的銅粉、10%的碳纖維粉末所加工出來的連續纖維復合高導熱塑料，其導熱系數25w/m.k。
[0064]實施例7
[0065]本案連續纖維為導熱纖維:
[0066]50%的石墨纖維、3%的表面處理劑、30%的尼龍12、2%的助劑、15%的鍍銀玻璃微珠所加工出來的連續纖維復合高導熱塑料，其導熱系數50w/m.k。
[0067]實施例8
[0068]本案連續纖維為導熱纖維:
[0069]70%的不銹鋼纖維、2%的表面處理劑、15%的PPS、10%的導熱石墨、3%的耐沖擊改性劑所加工出來的連續纖維復合高導熱塑料，其導熱系數lOOw/m.k。
[0070]實施例9
[0071]本案連續纖維為導熱纖維:
[0072]30%的碳纖維、1%的表面處理劑、45%的ABS、0.5%的助劑、20%的氮化鋁、3.5%的ABS膠粉所加工出來的連續纖維復合高導熱塑料，其導熱系數20w/m.k
[0073]實施例10
[0074]本案連續纖維為導熱纖維:
[0075]40%的表面鍍銀玻璃纖維、0.5%的表面處理劑、50%的聚碳酸酯、9.5%的碳納米管所加工出來的連續纖維復合高導熱塑料，其導熱系數lOw/m.k。
[0076]以上所述僅為本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅限于上述實施方式，凡是屬于本發明原理的技術方案均屬于本發明的保護范圍。對于本領域的技術人員而言，在不脫離本發明的原理的前提下進行的若干改進，這些改進也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.連續纖維復合高導熱塑料，其特征在于，當連續纖維為非導熱纖維，它按重量百分比包括下列組分:連續纖維20%?60% ;表面處理劑0%?5% ;塑料原料5%?30% ;助劑0%?5% ;導熱填料20%?75% ;耐沖擊改性劑0%?15% ； 當連續纖維為導熱纖維，它按重量百分比包括下列組分:連續纖維20%?70% ;表面處理劑0%?5% ;塑料原料10%?60% ;助劑0%?5% ;導熱填料0%?50% ;耐沖擊改性劑0%?15%。
2.根據權利要求1所述的連續纖維復合高導熱塑料，其特征在于，所述表面處理劑為金屬類酸酯處理劑、環氧樹脂、聚氨酯樹脂及低聚物、聚酯低聚物中的一種或者多種之間的組合。
3.根據權利要求1所述的連續纖維復合高導熱塑料，其特征在于，所述導熱填料為導熱系數大于10w/m.k的添加物或者為以下物質的混合物: 碳纖維粉末、石墨烯、石墨、導熱性金屬粉末或混合物，復合型金屬粉末、導熱性金屬氧化物、氮化硼、氮化鋁、碳化硅粉末、表面鍍金屬玻璃微珠、碳納米管。
4.根據權利要求1所述的連續纖維復合高導熱塑料，其特征在于，所述塑料原料為聚丙烯、聚乙烯、ABS、聚乙烯、尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍612、尼龍12、尼龍1010、尼龍1212、尼龍11、尼龍46、尼龍6T、尼龍9T、尼龍PPA、尼龍4T、聚碳酸酯、PBT、PET、聚甲醛、TPU、PEEK、PAK、PE1、TP1、LCP, PES, PSU、PAR、PPSU、聚酯彈性體、TPV 中的一種或者多種之間的組合物。
5.根據權利要求1所述的連續纖維復合高導熱塑料，其特征在于，所述耐沖擊改性劑為乙丙橡膠接枝馬來酸酐/GMA，POE接枝馬來酸酐/GMA，EVA, EMA, EAA,粉末丁晴橡膠，苯乙烯類彈性體及接枝物，丙烯酸酯類耐沖擊改性劑或聚氨酯類耐沖擊改性劑。
6.根據權利要求1所述的連續纖維復合高導熱塑料，其特征在于，所述助劑為抗氧劑，光穩定劑，紫外光吸收劑，金屬保護劑，潤滑劑，表面光亮劑， 脫模劑，加工助劑，熱穩定劑，擴鏈劑，耐水解劑，激光成型有機金屬絡合物， 塑料阻燃劑中的一種或者多種之間的組合物。
7.根據權利要求1所述的連續纖維復合高導熱塑料，其特征在于，所述導熱纖維為碳化硅纖維、硼纖維、陶瓷纖維、石墨纖維、碳纖維、金屬纖維或表面鍍金屬復合纖維； 所述非導熱纖維為玻璃纖維或玄武巖纖維。
8.如權利要求1?7任一所述連續纖維復合高導熱塑料的加工工藝，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一，導熱填料、表面處理劑、塑料原料、助劑、耐沖擊改性劑通過高速攪拌機按照比例進行表面處理混合，而得混合料； 步驟二，將混合料通過單螺桿擠出機或平行雙螺桿擠出機加熱熔融，輸送進入纖維浸潰模具中； 步驟三，連續纖維經過浸潰模具，在其內與步驟二輸送進的混合物進行浸潰相容； 步驟四，將步驟三處理所得物料經過牽引機牽弓1、冷卻； 步驟五，將步驟四冷卻后的纖維增強材料經切粒機切粒成品。
【文檔編號】C08L81/04GK104292817SQ201410007674
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年1月8日 優先權日:2014年1月8日
【發明者】苗魯浜 申請人:上海智高貿易有限公司