具有均衡可加工性的导热的热塑性组合物制造技术

本发明专利技术涉及具有均衡可加工性的导热的热塑性组合物，即熔体体积流动速率与热变形耐受性的均衡性能，其包含热塑性塑料、膨胀石墨、至少一种磷化合物以及乙烯/烷基(甲基)丙烯酸酯共聚物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术的主题是具有均衡可加工性的导热的热塑性组合物，其包含热塑性塑料、导热的颗粒填料、至少一种磷化合物以及乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物。导热填料用于制备导热的热塑性组合物的用途是已知的。为了实现热塑性组合物的对于许多应用而言足够的导热性，向热塑性塑料中掺入大量的部分为小片状的导热填料。这导致该改性的颗粒组合物的降低的可加工性降，其表现在，该热塑性组合物的熔体体积流动速率 (MVR)明显降低，因此，在短流径的情况中，在其各自的腔体中的模具已不再被完全填充。此外，高填充的热塑性组合物显示出过高的弹性模量，即，对受外部作用的弹性变形的高阻力。因此，US 2012/0319031 A1记载了包含30%-90%无定形热塑性或至少一种半结晶热塑性塑料或者这两者的混合物和10%-70%膨胀石墨的组合物，其中大约90%的膨胀石墨的颗粒具有至少200 µm的粒度。这种组合物的缺点是流动性不足以及高弹性模量，因此，该记载的组合物仅能用于经选择的应用中。WO 2009/043850 A2记载了可热加工的导热的聚合物组合物，其包含30重量%-95重量%热塑性聚合物和5重量%-40重量%的石墨粉（以小片形式，厚度小于500 nm），其中该石墨粉优选具有根据ASTM D3037的方法测定的至少10 m2/g的BET比表面积和通过激光衍射测定的特征为至少50 µm的D(v，0.9)的粒度分布。在该文献中记载的这种组合物实现了小的导热性，并在较长流径的情况下仅能以受限的程度加工。此外，该优选的石墨粉具有过小的粒度分布，以获得明显提高的导热性。WO 2010/061129 A1记载了包含特殊的膨胀石墨的热塑性聚合物组合物，该膨胀石墨具有15 m2/g-30 m2/g 的BET表面积、小于0.1 g/cm3的堆积密度和表示为D(v，0.5)的大于15 µm的平均粒度。由于低堆积密度的细微的石墨颗粒，用其改性的组合物在较长腔体中仅能不足够地加工。根据该文献中提及的值，用这种组合物实现的导热性对于许多应用而言过小。JP 2007-031611 A记载了包含20-99重量份的热塑性聚合物和1-80重量份的特征为堆积密度 ≤ 0.15 g/cm3的石墨的热塑性组合物。此外，该石墨以一种特殊的在水中的石墨悬浮体的pH值为特征。该文献没有给出所产生的组合物的可加工性或加热形状稳定性的信息。所要求保护的包含多于45%石墨的组合物不能在较长的腔体中加工。JP 2011-178889 A记载了用于LED 照明支架的组合物，其中该组合物包含40-95重量份的热塑性聚合物和5-60重量份的热膨胀石墨，并且其中包含基于聚碳酸酯和膨胀石墨的总量计2-25重量份的磷基阻燃添加剂和0.01-1重量份的含氟抗滴落剂。由该组合物制备的厚度为1.8 mm的试样获得了根据UL 94的V0的评价，并同时具有4 W/(m*K)的导热性。在所描述的组合物中，含氟抗滴落剂的使用导致加热形状稳定性的明显降低。具有多于15重量份的磷基阻燃添加剂的组合物同样表现出加热形状稳定性的明显降低，此外，熔体体积流动速率 (MVR)下降，使得通过注塑进行加工会变得困难。因此，由现有技术尚未知晓这样的高导热性的组合物，其显示出熔体体积流动速率 (MVR)和加热形状稳定性的均衡比例，并因此也可在较长的腔体内无瑕疵地加工成部件。此外，也缺乏具有低纵向收缩和对外部造成的弹性变形的足够阻力而未显示出过多刚性的材料。因此，本专利技术的目的在于，提供导热的热塑性组合物，其特征在于熔体体积流动速率对加热形状稳定性的均衡比例，由此导致热塑性组合物具有相对于现有技术明显改善的可加工性，和提供在均衡弹性模量的同时以低纵向收缩为特征的热塑性组合物。令人惊讶地现已发现，所述目的通过包含下述组分的组合物得以实现：A) 20.0-80.49重量%的聚碳酸酯，B) 15.0-60.0重量%的膨胀石墨，其中该石墨的D(0.5) < 1.2 mm，根据DIN 51938通过筛分分析测定，C) 4.5-10重量%的至少一种通式(V)的磷化合物其中R1、R2、R3和R4彼此独立地表示C1-至C8-烷基，各自任选被卤化并且各自是支化的或未支化的，和/或C5-至C6-环烷基、C6-至C20-芳基或C7-至C12-芳烷基，各自任选被支化或未支化的烷基，优选C1-至C4-烷基，和/或卤素，优选氯和/或溴取代，n 彼此独立地表示0或1，q 是0-30的整数，X 是具有6-30个C-原子的单环或多环芳族残基或者是具有2-30个C-原子的直链或支链的脂族残基，其各自可以是取代或未取代的、桥接或未桥接的；D) 0.01-5.0重量%的至少一种乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物，其优选具有至少2.5 g/10 min的熔体流动指数，根据ASTM D 1238测定(在190℃和2.16 kg下)，E) 任选至少一种另外的聚合物添加剂，其选自热稳定剂、与组分C不同的阻燃剂、抗静电剂、着色剂、颜料、脱模剂、UV吸收剂、IR吸收剂和/或填料，所述填料选自白垩、石英粉、二氧化钛、硅酸盐、铝硅酸盐、氧化铝、二氧化硅、氢氧化镁和/或氢氧化铝，其中组分A)-E)合计为100重量%。本专利技术的热塑性组合物具有优选≥ 9 W/(m*K)的最小导热性 (在平面中)、≥ 100℃的加热形状稳定性和在330℃和2.16 kg负重下的 ≥ 10 cm3/10 min的熔体体积流动速率。特别优选的本专利技术的热塑性组合物具有≥ 110°的加热形状稳定性。此外，本专利技术的热塑性组合物的特征在于≤ 0.14%的纵向收缩和≤ 6500 N/mm2的弹性模量，由此，该热塑性组合物具有足够的对外部造成的弹性变形的阻力，而不会显示出过于刚性。组分A使用聚碳酸酯作为组分A。根据本专利技术，将“聚碳酸酯” 理解为是指均聚碳酸酯和共聚碳酸酯以及聚酯碳酸酯。包含热塑性芳族聚酯碳酸酯的热塑性聚碳酸酯具有的平均分子量Mw (通过在25℃在CH2Cl2中并以0.5 g每100 ml CH2Cl2的浓度测量的相对粘度确定)为20 000 g/mol-32 000 g/mol，优选23 000 g/mol-31 000 g/mol，特别是24 000 g/mol-31 000 g/mol。在根据本专利技术使用的聚碳酸酯中的碳酸酯基团的一部分，至最多80 mol%，优选20 mol%至最多50 mol%可被芳族二羧酸酯基团代替。这种在分子链中不仅引入包含了碳酸的酸残基而且引入包含了芳族二羧酸的酸残基的聚碳酸酯被称作芳族聚酯碳酸酯。在本专利技术范围内，将其归在上位概念热塑性芳族聚碳酸酯下。聚碳酸酯的制备由双酚、碳酸衍生物、任选的链终止剂和任选的支化剂以已知的方式进行，其中为制备聚酯碳酸酯，用芳族二羧酸或二羧酸的衍生物替代部分碳酸衍生物，更确切地说，根据芳族聚碳酸酯中待被芳族二羧酸酯结构单元代替的碳酸酯结构单元。适合于制备聚碳酸酯的二羟基芳基化合物是式(2)的那些HO-Z-OH (2),其中Z是具有6-30个C原子的芳族残基，其可包含一个或多个芳核，可被取代和可包含脂族或脂环族残基和/或烷基芳基或杂原子作为桥成员。式(2)中的Z 优选是式(3)的残基 (本文档来自技高网...

【技术保护点】
组合物，其包含A) 20.0‑80.49重量%的聚碳酸酯，B) 15.0‑60.0重量%的膨胀石墨，其中该石墨的D(0.5)< 1.2 mm，通过根据DIN 51938的筛分分析测定，C) 4.5‑10重量%的至少一种通式(V)的磷化合物其中R1、R2、R3和R4彼此独立地表示C1‑至C8‑烷基，各自任选被卤化并且各自是支化的或未支化的，和/或C5‑至C6‑环烷基、C6‑至C20‑芳基或C7‑至C12‑芳烷基，各自任选被支化的或未支化的烷基和/或卤素取代，n 彼此独立地表示0或1,q 是0‑30的整数，X 是具有6‑30个C‑原子的单环或多环芳族残基，或者是具有2‑30个C‑原子的直链或支链的脂族残基，其各自可以是取代或未取代的、桥接或未桥接的；D) 0.01‑5.0重量%的至少一种乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物，E) 任选至少一种另外的聚合物添加剂，其选自热稳定剂、与组分C不同的阻燃剂、抗静电剂、着色剂、颜料、脱模剂、UV吸收剂、IR吸收剂和/或填料，其选自白垩、石英粉、二氧化钛、硅酸盐、铝硅酸盐、氧化铝、二氧化硅、氢氧化镁和/或氢氧化铝，其中组分A)‑E)合计为100重量%。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.14 EP 14159892.01.组合物，其包含A) 20.0-80.49重量%的聚碳酸酯，B) 15.0-60.0重量%的膨胀石墨，其中该石墨的D(0.5)< 1.2 mm，通过根据DIN 51938的筛分分析测定，C) 4.5-10重量%的至少一种通式(V)的磷化合物其中R1、R2、R3和R4彼此独立地表示C1-至C8-烷基，各自任选被卤化并且各自是支化的或未支化的，和/或C5-至C6-环烷基、C6-至C20-芳基或C7-至C12-芳烷基，各自任选被支化的或未支化的烷基和/或卤素取代，n 彼此独立地表示0或1,q 是0-30的整数，X 是具有6-30个C-原子的单环或多环芳族残基，或者是具有2-30个C-原子的直链或支链的脂族残基，其各自可以是取代或未取代的、桥接或未桥接的；D) 0.01-5.0重量%的至少一种乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物，E) 任选至少一种另外的聚合物添加剂，其选自热稳定剂、与组分C不同的阻燃剂、抗静电剂、着色剂、颜料、脱模剂、UV吸收剂、IR吸收剂和/或填料，其选自白垩、石英粉、二氧化钛、硅酸盐、铝硅酸盐、氧化铝、二氧化硅、氢氧化镁和/或氢氧化铝，其中组分A)-E)合计为100重量%。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，包含至少一种具有通过D(0.5)定义的≤ 1 mm的粒度分布以及≥ 0.1 g/cm3的堆积密度的膨胀石墨作为膨胀石墨，所述粒度分布通过根据DIN 51938的筛分分析测定，所述堆积密度根据-DIN 51705测定。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述组合物不含含氟抗滴落剂。4.根据前述权利要求任一项所述的组合物，其特征在于，在通式V的磷化合物中，X是下述结构之一：。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：B泽米施，T库尔曼，
申请(专利权)人：科思创德国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE