[發明專利]一種導熱阻燃PET/PBT復合材料及由其制成的燈座體

在審

• 申請號: 201710695446.4
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107474499A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 劉希榮;江樹恭;蘇長榮;黃志勤
• 申請（專利權）人: 利威光源零件（廈門）有限公司
• 主分類號: C08L67/02
• 分類號: C08L67/02;C08L51/00;C08L51/06;C08K13/06;C08K9/10;C08K7/14;C08K9/02;C08K9/00;C08K7/00;C08K3/24;C08K5/03;C08K5/06;C08K3/22;H01B
• 代理公司: 廈門致群專利代理事務所(普通合伙)35224
• 代理人: 劉兆慶,鄧貴琴

技術領域

本發明涉及功能材料制備技術領域，特別涉及一種導熱阻燃PET/PBT復合材料及其制備方法與應用。

背景技術

近年來，常規工程塑料，包括熱塑性和熱固性塑料，因其具有機械性能好，化學穩定，電絕緣等優勢，被廣泛應用在日常電器中，如作為燈座體使用等。其中，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)是工程材料中性價比最好的塑料，PET是乳白色或淺黃色且是高度結晶的聚合物，表面平滑有光澤，在較寬的溫度范圍內具有優良的物理機械性能，長期使用溫度可達到120℃，電絕緣性優良，同時，其抗蠕變性、耐疲勞性和耐摩擦性表現良好，但其耐電暈性較差，且由于PET屬于可燃物，且導熱系數低(約0.2W/m.K),使其在需要阻燃和熱傳遞領域的應用受到極大的限制，如PET在燈具、燈座體中的使用等。

聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是熱塑性聚酯，是一種結晶速度較快的熱塑性工程塑料，具有優異的耐溶劑性，熔體流動性好，而且具有電氣性能優異、吸水性小、表面良好等優點，被廣泛應用于電子電氣、汽車、家用電器等行業，但PBT的玻璃化溫度低，高溫剛性不足。因此，將PET與PBT進行共混改性，克服PBT耐熱性差的缺點，同時彌補PET的成型加工型和吸水性的不足。但是，共混改性還是沒有解決目前常規工程塑料如PET、PBT存在著導熱性能與阻燃性能的不足的技術問題。

然而，隨著各類燈具的高功率化，燈具在使用過程中會發熱進而產生高溫，導致其可靠性降低，常規的工程塑料作為燈座體使用，但由于其導熱系數低，屬于熱的不良導體，因此，工程塑料自身不能解決高散熱，使得熱量得到有效釋放的問題，也可能使得使用該燈座體的燈具由于過熱，從而大幅度降低燈具的壽命或運行效率。

為解決前述的工程塑料自身散熱效果差的技術問題，馬潔玲為提高導熱復合材料的導熱性能及力學性能，以滿足燈具的使用要求，在其學位論文《LED燈用導熱塑料的研究》中，以PBT為基體，以氧化鎂和氮化硼為導熱填料，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物和玻璃纖維對其進行增強增韌處理，使用雙螺桿擠出機制備了導熱復合材料，提高了該復合材料的導熱性，但其存在導熱性能不足，以及不具備阻燃性能的技術問題。

此外，家用電器通常地對PBT材料有阻燃要求，往往要求作為燈座體使用的工程塑料具有高級別的阻燃特性，比如達到UL94V0阻燃標準，然而，常規的工程塑料如熱固性環氧樹脂、PBT等，其阻燃級別均較低。目前，對工程塑料的阻燃改性主要采用在樹脂體系中加入一定的阻燃劑，包括各類的含鹵素阻燃劑、磷類阻燃劑以及無機氫氧化物阻燃劑等，其中，含鹵素阻燃劑雖然阻燃效果好，但由于含有鹵素，目前逐漸被其他阻燃體系所代替，如磷類阻燃劑、無機氫氧化物阻燃劑。如公告號為CN102477215B的發明專利公開了一種導熱阻燃聚對苯二甲酸乙二醇酯復合材料及其制備方法，包括的組分及重量份數為：聚對苯二甲酸乙二醇酯30-50，導熱劑20-40，阻燃劑12-15，阻燃協效劑6-8，增韌劑5-10，偶聯劑0.5-2，抗氧化劑0.3-0.5，加工助劑0.5-1，制備得到的復合材料具有優異的導熱性能和阻燃性能，同時還有良好的力學性能，可廣泛應用于對散熱要求較高的電子、電器部件，拓寬了PET在電子電器、汽車、家用電器等領域的應用范圍。前述阻燃劑屬于不良熱導體，因此，阻燃劑的加入一方面雖提高了聚合物的阻燃級別和阻燃效果，但另一方面卻降低了聚合物的散熱功能。

然而，石墨烯的出現在科學界及其了巨大的波瀾，人們發現石墨烯具有非常尋常的導電性能，在石墨烯中，電子能夠極為高效地遷移，而傳統的半導體和導體，如硅和銅遠遜色于石墨烯。究其原因，石墨烯(Graphene)是由碳原子構成的自由一層原子厚度的二維晶體，具有完美的二維晶體結構，它的晶格是由六個碳原子圍成的六邊形，厚度為一個原子層，碳原子之間由σ鍵連接，結合方式為sp2雜化，這些σ鍵賦予石墨烯極其優異的力學性質和結構剛性，石墨烯的硬度比最好的鋼鐵強100倍，在石墨烯中每個碳原子都有一個未成鍵的p電子，這些p電子可以在晶體中自由移動，且運動速度高達光速的1/300，賦予石墨烯良好的導電性，石墨烯是新一代的透明導電材料。除此之外，人們發現與其他礦物基材料相比，石墨烯材料具有優異的耐熱和阻燃特性。

基于前述的石墨烯的優異阻燃特性，國內的研究人員將石墨烯與聚合單體材料進行復配，以提高聚合物的阻燃性。如：