TWI588194B

TWI588194B - 樹脂組成物

Info

Publication number: TWI588194B
Application number: TW100148409A
Authority: TW
Inventors: 許順益; 戴嘉宏; 蘇文義
Original assignee: 奇美實業股份有限公司
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2017-06-21
Also published as: CN103172993A; TW201326280A

Description

樹脂組成物

本發明係關於一種樹脂組成物，尤指一種可提升熱傳導係數之樹脂組成物。

聚碳酸酯系樹脂具有極佳之模具和塑形能力，因此廣泛應用於日常生活中的各種領域。例如，樹脂組成物可用於製作成筆記型電腦、攜帶型儀器之外殼，而由於設置於其內部之中央處理器(CPU)、記憶體、硬碟等元件係為發熱源，並且隨著筆記型電腦、攜帶型儀器之高速化，使得中央處理器之發熱量會越來越增加，因此散熱問題就顯得更為重要。

對於散熱而言，外殼所使用之材料較佳是具有高熱傳導率者，由於一般的樹脂材料熱傳導率都很低，因此就必須探討使用樹脂製外殼時，使外殼散熱之其他方法。

此外，從環境方面來考量，對應德國或瑞士等國家之環保標籤(Eco Label)之要求，較佳係使用不含有氯或溴等鹵素之阻燃性材料。

例如，日本專利特開2000-349486號中，係揭露一種外殼係對經成形加工熱可塑性樹脂所得到之樹脂成形品的表面進行金屬電鍍，使可得到輕質量且具有高剛硬性、熱傳導性良好及低成本之機器外殼。然而，其使用的磷酸酯系阻燃劑會使得樹脂組成物在成形時氣體之產生量會變多而導致良率低下的問題。

有鑑於上述之狀況，本領域需研究開發新的改良配方，使可不斷的提升熱傳導係數，而可具有長的使用壽命，並同時符合環保要求。

藉此，本發明提供了一種樹脂組成物，其係包括：一熱塑性樹脂；以及一鱗片型石墨，其係包括至少二種粒徑之鱗片型石墨。

本發明之樹脂組成物透過成形製得之樣品可具有高的熱傳導係數(實驗結果測得為0.76 W/m*K以上)，亦即提高散熱效果。因此，本發明之樹脂組成物的改良配方，可提升樣品的熱傳導係數，故能提高其商業上的價值。

本發明之樹脂組成物中，以該樹脂組成物之總重為100重量份計，該熱塑性樹脂之含量較佳可為60~70重量份；該鱗片型石墨之含量較佳可為15~30重量份。鱗片型石墨之含量少於15重量份則熱傳導性有下降趨勢，含量高於30重量份則表面外觀和加工性不佳。

本發明之樹脂組成物中，該鱗片型石墨較佳可係包括：平均粒徑為30μm～40μm之鱗片型石墨；以及平均粒徑為300μm～400μm之鱗片型石墨。其中，該平均粒徑為30μm～40μm之鱗片型石墨與該平均粒徑為300μm～400μm之鱗片型石墨之重量含量比較佳可為1:5~1:7。

本發明之樹脂組成物中，適用於擠壓或射出成型之任一種熱塑性樹脂均可作為本發明之熱塑性樹脂，如一般常見之熱塑性塑膠及熱塑型工程級塑膠。舉例來說，熱塑性樹脂可包括：聚乙烯系樹脂、聚丙烯系樹脂、聚氯乙烯系樹脂、聚苯乙烯系樹脂、聚苯乙烯系接枝共聚物樹脂、苯乙烯-丁二烯系共聚物樹脂、聚醯胺系樹脂、聚甲醛系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯系樹脂、液晶聚合物樹脂、聚偏氟乙烯系樹脂、聚苯醚系樹脂、或聚苯硫醚系樹脂。上述樹脂可為共聚物或兩種以上之混合物。

較佳地，本發明之樹脂組成物中，該熱塑性樹脂係包括至少一種選自：聚苯乙烯系樹脂、及非聚苯乙烯系樹脂；更佳係包括至少一種選自：聚苯乙烯系接枝共聚物樹脂、及聚碳酸酯樹脂。其中，該聚苯乙烯系接枝共聚物樹脂例如可為苯乙烯系-共軛二烯橡膠-丙烯腈系接枝共聚物樹脂或苯乙烯系-共軛二烯橡膠-(甲基)丙烯酸酯系接枝共聚物樹脂。

本發明之苯乙烯系單體可為：苯乙烯、α-甲基苯乙烯、間-氯苯乙烯、對-第三丁基苯乙烯、對-甲基苯乙烯、鄰-氯苯乙烯、對-氯苯乙烯、2,5-二氯苯乙烯、3,4-二氯苯乙烯、2,4,6-三溴苯乙烯、或2,5-二溴苯乙烯等，其中，以苯乙烯或α-甲基苯乙烯較佳。

適用於本發明之共軛二烯橡膠，較佳如丁二烯橡膠、異戊間二烯橡膠、或氯丁二烯橡膠等；其中，丁二烯橡膠有高順式(Hi-Cis)含量及低順式(Los-Cis)含量之分；高順式橡膠中，其順式(Cis)/乙烯基(Vinyl)之典型重量組成為94～98%/1～5%，其餘組成為反式(Trans)結構；其Mooney黏度在20～120間，分子量範圍以100,000～800,000為佳；低順式橡膠中，順式/乙烯基之典型重量組成為20～40%/1～20%，其餘為反式結構；其Mooney黏度在20～120間；其他適合的橡膠材料尚有：丙烯　橡膠、苯乙烯/丁二烯橡膠，或是上述不同橡膠之混合，苯乙烯/丁二烯橡膠即俗稱的SBR；適合於本發明之苯乙烯/丁二烯共聚合橡膠，其聚合型式可為二段式(di-block)共聚合、三段式(tri-block)共聚合、無規則共聚物(random)或星式共聚合(star type)。而苯乙烯/丁二烯橡膠之重量比例範圍較佳為5/100到80/20，分子量範圍較佳為50,000～600,000；上述適用於本發明之橡膠以丁二烯橡膠及苯乙烯/丁二烯橡膠為佳，其中又以丁二烯橡膠更佳。

使用於本發明之丙烯腈系單體可為：丙烯腈、或α-甲基丙烯腈等，其中以丙烯腈較佳；其中，(甲基)丙烯酸酯系單體可為：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸苯甲酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、或丙烯酸甲酯及丙烯酸丁酯等，其中以甲基丙烯酸甲酯、或丙烯酸丁酯為佳。

使用於本發明之聚碳酸酯系樹脂可能是任何習知技藝中已知的單一單體聚碳酸酯或共聚碳酸酯，上述聚碳酸酯系樹脂可以根據任何習知技藝中已知的製程來備，例如利用界面縮聚製程、在均相中的縮聚作用、或過酯化作用(transesterification)，這些製程和組合反應物、聚合物、催化劑、溶劑和條件是既有技藝中所熟知的，合適的聚碳酸酯可從下列雙酚類作選擇：二羥基聯苯、雙-(羥苯基)-烷、雙-(羥苯基)-雙烷、雙-(羥苯基)-硫化物、雙-(羥苯基)-醚、雙-(羥苯基)-酮、雙-(羥苯基)-亞碸、雙-(羥苯基)-碸、烷基環亞己基雙酚類、對-(羥苯基)-二異丙基苯，以及前述化合物的核烷化、核鹵化衍生物及其混合物。

前述雙酚類的具體實施例有：4,4'-二羥基聯苯、2,2-雙-(4-羥苯基)-丙烷、2,4-雙-(4-羥苯基)-2-甲基丁烷、1,1-雙-(4-羥苯基)-環己烷、α,α-雙-(4-羥苯基)-二異丙基苯、2,2-雙-(3-甲基-4-羥苯基)-丙烷、2,2-雙-(3-氯-4-羥苯基)-丙烷、雙-(3,5-二甲基-4-羥苯基)-甲烷、2,2-雙-(3,5-二甲基-4-羥苯基)-丙烷、雙-(3,5-二甲基4-羥苯基)-碸、2,4-雙-(3,5-二甲基-4-羥苯基)-2-甲基丁烷、1,1-雙-(3,5-二甲基-4-羥苯基)-環己烷、α,α-雙-(3,5-二甲基-4-羥苯基)-對-二異丙基苯、2,2-雙-(3,5-二氯-4-羥苯基)-丙烷、以及2,2-雙-(3,5-二溴-4-羥苯基)-丙烷；特別適合的雙酚類為：2,2-雙-(4-羥苯基)-丙烷，即一般俗稱的雙酚A(bisphenol A)，前述雙酚類可以和光氣(phosgene)反應產生芳香族聚碳酸酯；另外亦可如日本公開特許平1-158033號專利案之製法，其係將雙酚類及雙羥苯基碳酸酯單體預先聚合成低分子量聚合物，再經過結晶化過程作固態聚合(solid polymerization)而得聚碳酸酯系樹脂。

本發明之樹脂組成物中，該熱塑性樹脂係包括一聚苯乙烯系接枝共聚物樹脂及一聚碳酸酯樹脂，以該樹脂組成物之總重為100重量份計，該聚苯乙烯系接枝共聚物樹脂之含量較佳可為5～15重量份，且該聚碳酸酯樹脂之含量較佳可為50～60重量份。

本發明之樹脂組成物，其熱傳導係數之範圍較佳可為0.73~1.57 W/m*K。

為得到本發明之樹脂組成物，其混合方法具代表性者是：以一般使用之漢歇爾混合機乾混後，再以諸如押出混合機、捏合機或班伯立混練機等之混合機溶融混合。

本發明之樹脂組成物適合用於射出成型法、押出成型法、壓縮成型法、吹延成型法、熱成型法、真空成型法及中空成型法等成型方法中。

本發明之樹脂組成物可依需要添加使用其他的添加劑，例如：抗氧化劑、可塑劑、加工助劑、紫外線安定劑、紫外線吸收劑、填充劑、強化劑、著色劑、滑劑、帶電防止劑、難燃劑、難燃助劑、熱安定劑、偶合劑或其他添加劑等，上述添加劑可在聚合反應中、聚合反應後、凝結前或押出混練的過程中添加。

本發明下述各實施例及比較例所使用的原料代號對應型號及規格如下：

PC：粒狀聚碳酸酯系樹脂；奇美公司產品，產品型號PC-115。

3290(+)：鱗片型石墨，潤優公司產品，粒徑大於400um以上，純度為90%。

590(+)：鱗片型石墨，潤優公司產品，粒徑介於300~400um，純度為90%。

890(+)：鱗片型石墨，潤優公司產品，粒徑介於40~400um，純度為90%。

399(-)：鱗片型石墨，潤優公司產品，粒徑介於30~40um，純度為99%。

992u：鱗片型石墨，潤優公司產品，粒徑小於2um，純度>99%。

M-51：甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物，為耐衝擊改質劑，台塑公司產品，產品型號FORMOLON M-51。

表1係顯示了本發明各個實施例以及比較例之配方以及物理特性測試結果。

[實施例1]

取60重量份之粒狀聚碳酸酯系樹脂(PC-115)、13.125重量份之鱗片型石墨+590、1.875重量份之鱗片型石墨-399、以及10重量份之耐衝擊改質劑(M-51)，以附有排氣口的雙軸押出機熔融混練，設定溫度260~270℃押出，轉速為300RPM，可製得本發明之樹脂組成物粒子。接著將上述樹脂組成物粒子成形以製備樣品(5cm*5cm*3mm)並測量其物理性質，結果如表1所示。

其中，測試條件如下：

熱傳導率測定：

依ISO 22007-2法測定，以5cm*5cm*3mm之樣品測定，單位為W/K*m。

[實施例2-4]

除了需依照表1所示之配方以外，使用如同實施例1之方法製備實施例2-4之樹脂組成物粒子。並將實施例2-4之樹脂組成物粒子成形以製備樣品並測量其各種物理性質，結果如表1所示(測試條件如上述)。

[比較例1-10]

除了需依照表1所示之配方以外，使用如同實施例1之方法製備比較例1-10之樹脂組成物粒子。並將比較例1-10之樹脂組成物粒子成形以製備樣品並測量其各種物理性質，結果如表1所示(測試條件如上述)。

由表1之實驗結果可看出，實施例1~4之樹脂組成物所製得之樣品具有較高的熱傳導係數(皆為0.73 W/m*K以上)，其中尤其以實施例4之熱傳導係數為最高(1.57W/m*K)。因此，證實了本發明之樹脂組成物確實可提升熱傳導係數，亦即提高散熱效果，達到本發明之目標。

綜上所述，本發明之樹脂組成物透過擠壓及射出後製得之樣品可具有高的熱傳導係數(實驗結果測得為0.73W/m*K以上，實施例4之結果更可達1.57W/m*K)。因此，本發明之樹脂組成物的改良配方，可提升樣品的熱傳導係數，可幫助產品散熱效果，故能提高其商業上的價值。

此外，本發明藉由同時使用二種不同粒徑之鱗片型石墨於樹脂組成物中，使可提升熱傳導特性，幫助產品散熱效果，此為習知技術所未具有之獨特特徵。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

Claims

一種樹脂組成物，其係包括：一熱塑性樹脂，其係包括至少一種選自聚苯乙烯系接枝共聚物樹脂、及聚碳酸酯樹脂；以及一鱗片型石墨，其係包括至少二種粒徑之鱗片型石墨，其中該鱗片型石墨係包括：平均粒徑為30μm~40μm之鱗片型石墨；以及平均粒徑為大於300μm~小於等於400μm之鱗片型石墨，其中，以該樹脂組成物之總重為100重量份計，該熱塑性樹脂之含量為70~85重量份，該鱗片型石墨之含量為15~30重量份。
如申請專利範圍第1項所述之樹脂組成物，其中，該平均粒徑為30μm~40μm之鱗片型石墨與該平均粒徑為大於300μm~小於等於400μm之鱗片型石墨之重量含量比為1：5~1：7。
如申請專利範圍第1項所述之樹脂組成物，其中，該聚苯乙烯系接枝共聚物樹脂係選自苯乙烯系-共軛二烯橡膠-甲基丙烯酸甲酯系接枝共聚物樹脂或苯乙烯系-共軛二烯橡膠-丙烯腈系接枝共聚物。
如申請專利範圍第1項所述之樹脂組成物，其中，該熱塑性樹脂係包括一聚苯乙烯系接枝共聚物樹脂及一聚碳酸酯樹脂，以該樹脂組成物之總重為100重量份計，該聚苯乙烯系接枝共聚物樹脂之含量為5~15重量份，且該聚碳酸酯樹脂之含量為50~70重量份。
如申請專利範圍第1項所述之樹脂組成物，該樹脂組成物之熱傳導係數之範圍係0.73~1.57W/m*K。