DE212021000411U1 - Reinforced polyphenylene sulfide composite material with high thermal conductivity - Google Patents

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Abstract

Verstärktes Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit, das die folgende Zusammensetzung aufweist:
Polyphenylensulfidsubstrat 30-50 Gew.-%,
oberflächenkarbonisierter Verstärker 5-30 Gew.-%,
wärmeleitender Füllstoff 20-60 Gew.-%,
wobei der oberflächenkarbonisierte Verstärker ein Verstärker mit einer Kohlenstoffschicht auf der Oberfläche ist.Reinforced polyphenylene sulfide composite material with high thermal conductivity having the following composition:
polyphenylene sulfide substrate 30-50% by weight,
surface carbonized enhancer 5-30% by weight,
thermally conductive filler 20-60% by weight,
wherein the surface carbonized enhancer is an enhancer having a carbon layer on the surface.

Description

Gebiet der Erfindungfield of invention

Die Erfindung betrifft das technische Gebiet von wärmeleitendem Polyphenylensulfid, insbesondere ein verstärktes Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit.This invention relates to the technical field of thermally conductive polyphenylene sulfide, particularly to a reinforced polyphenylene sulfide composite having high thermal conductivity.

Stand der TechnikState of the art

Mit der Erhöhung der Anforderungen der industriellen Entwicklung an die Korrosionsbeständigkeit, die mechanischen Eigenschaften und die Bearbeitung von wärmeleitenden Materialien können herkömmliche wärmeleitende Metallmaterialien die Anwendungsanforderungen in einigen Bereichen der Chemieindustrie nicht mehr erfüllen. Beim langfristigen Gebrauch von Metallprofilen treten ernsthafte Probleme wie starke Korrosion, Ablagerungen und Säure- und Alkaliunbeständigkeit auf, die die Lebensdauer verkürzen und die Sicherheit der Ausrüstung beeinträchtigen, was zu erhöhten Wartungs- und Austauschkosten führt. Gleichzeitig haben sie ein größeres Gewicht, was ungünstig für eine kompakte Form ist. Das Polymermaterial hat chemische Korrosionsbeständigkeit, hervorragende Formbearbeitungsfähigkeit, hervorragende elektrischen Isolierung und hervorragende mechanische Eigenschaften und findet daher Anwendung in immer mehr Produkten. Wenn es als Profil verwendet wird, ist es glatt, und es haftet kein Schmutz daran an, es ist leicht, verschleißfest, kostengünstig und hat eine längere Lebensdauer als Metallprofile und wird daher in immer mehr Produkten verwendet. Die meisten Polymermaterialien sind jedoch schlechte Wärmeleiter, so dass eine Modifikation erforderlich ist, um die Wärmeleitfähigkeit des Materials zu erhöhen.With the increase in industrial development requirements for corrosion resistance, mechanical properties and processing of thermally conductive materials, traditional thermally conductive metal materials can no longer meet the application requirements in some fields of chemical industry. Long-term use of metal profiles encounters serious problems such as severe corrosion, scaling, and acid and alkali resistance, which shortens the service life and affects the safety of the equipment, leading to increased maintenance and replacement costs. At the same time, they are heavier, which is unfavorable for a compact form. The polymer material has chemical corrosion resistance, excellent mold workability, excellent electrical insulation and excellent mechanical properties, and is therefore used in more and more products. When used as a profile, it is smooth and dirt does not stick to it, it is light, wear-resistant, inexpensive and has a longer service life than metal profiles, so it is used in more and more products. However, most polymeric materials are poor conductors of heat, so modification is required to increase the thermal conductivity of the material.

Polyphenylensulfid (Abkürzung: PPS) ist ein thermoplastisches Harz, dessen jeweilige Moleküle eine Hauptkette mit einer Phenylsulfidgruppe aufweisen. Es ist eines der stabilsten Harze unter den thermoplastischen Polymermaterialien. Seine chemische Beständigkeit gilt als die zweitbeste nach Polytetrafluorethylen. Es hat hervorragende Hitzebeständigkeit, chemische Korrosionsbeständigkeit, Strahlungsbeständigkeit, Flammhemmung, ausgewogene physikalische und mechanische Eigenschaften und gute Bearbeitungsfähigkeit und wird häufig in elektronischen Geräten, der Chemietechnik, der Luft- und Raumfahrt, in Automobilen und anderen Bereichen eingesetzt, in denen wärmeleitende Kunststoffrohre zum Einsatz kommen. Die Wärmeleitfähigkeit von Polyphenylensulfid selbst ist jedoch schlecht. Daher ist die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit von Polyphenylensulfid die Schlüsseltechnologie.Polyphenylene sulfide (abbreviation: PPS) is a thermoplastic resin whose respective molecules have a main chain having a phenyl sulfide group. It is one of the most stable resins among thermoplastic polymer materials. Its chemical resistance is considered the second best after polytetrafluoroethylene. It has excellent heat resistance, chemical corrosion resistance, radiation resistance, flame retardancy, balanced physical and mechanical properties, and good machinability, and is widely used in electronic equipment, chemical engineering, aerospace, automobiles and other fields using thermally conductive plastic tubing . However, the thermal conductivity of polyphenylene sulfide itself is poor. Therefore, improving the thermal conductivity of polyphenylene sulfide is the key technology.

Gegenwärtig besteht hauptsächlich das Verfahren zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit von Polyphenylensulfid darin, dem Substrat eine Vielzahl von wärmeleitenden Füllstoffen zuzugeben und durch Mischen und Extrudieren ein Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit herzustellen. Beispielsweise offenbart das chinesische Patent mit der Anmeldungsveröffentlichungsnummer CN 109233279 A ein wärmeleitendes und isolierendes Polyphenylensulfid-Verbundmaterial, das unter anderem 80-90 Gewichtsanteile Polyphenylensulfid, 2-5 Gewichtsanteile Siliziumkarbid, 13 Gewichtsanteile Karbolsäure und 0,5-1,5 Gewichtsanteile Bornitrid umfasst. Die Wärmeleitfähigkeit des PPS-Verbundmaterials wird durch Zugabe eines Verbundhilfsmittels für die Wärmeleitfähigkeit erhöht. Das chinesische Patent mit der Anmeldungsveröffentlichungsnummer CN 111269551 A offenbart eine Polyphenylenetherzusammensetzung und ihre Anwendung auf das Batteriegehäuse von Fahrzeugen mit erneuerbarer Energie. Die Polyphenylenetherzusammensetzung enthält 80-100 Gewichtsanteile Polyphenylenetherharz, 30-50 Gewichtsanteile Polyamidharz, 10-20 Gewichtsanteile Polyphenylensulfidharz, 30-50 Gewichtsanteile wärmeleitende Verbundfüllstoffe und 10-20 Gewichtsanteile Dispergiermittel. Der wärmeleitende Verbundfüllstoff besteht aus Graphen-Mikroplatten, Siliziumkarbid und Bornitrid. Die Polyphenylenetherzusammensetzung wird durch gleichmäßiges Mischen der Rohmaterialien und anschließendes Einbringen in einen Doppelschneckenextruder zur Schmelzextrusion und Granulierung erhalten. In den obigen zwei technischen Lösungen sind die wärmeleitenden Füllstoffe aufgrund der geringen Zugabemenge voneinander isoliert und können keinen effektiven Wärmeleitungspfad bilden, so dass die Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit begrenzt ist.At present, the main method of increasing the thermal conductivity of polyphenylene sulfide is to add a variety of thermally conductive fillers to the substrate and prepare a polyphenylene sulfide composite material with high thermal conductivity through mixing and extrusion. For example, Chinese Patent Application Publication No. discloses CN 109233279A a thermally conductive and insulating polyphenylene sulfide composite material comprising, among other things, 80-90 parts by weight polyphenylene sulfide, 2-5 parts by weight silicon carbide, 13 parts by weight carbolic acid, and 0.5-1.5 parts by weight boron nitride. The thermal conductivity of the PPS composite material is increased by adding a thermal conductivity composite aid. The Chinese patent application publication number CN 111269551A discloses a polyphenylene ether composition and its application to the battery case of renewable energy vehicles. The polyphenylene ether composition contains 80-100 parts by weight of polyphenylene ether resin, 30-50 parts by weight of polyamide resin, 10-20 parts by weight of polyphenylene sulfide resin, 30-50 parts by weight of thermally conductive composite fillers and 10-20 parts by weight of dispersant. The thermally conductive composite filler consists of graphene microplates, silicon carbide and boron nitride. The polyphenylene ether composition is obtained by mixing the raw materials uniformly and then feeding them into a twin-screw extruder for melt-extrusion and granulation. In the above two technical solutions, due to the small addition amount, the thermally conductive fillers are isolated from each other and cannot form an effective thermal conduction path, so the increase in thermal conductivity is limited.

Um die Wärmeleitfähigkeit weiter zu erhöhen, ist der direkteste Weg eine Erhöhung der Zugabemenge von wärmeleitendem Füllstoff. Es ist jedoch bekannt, dass die Zugabe einer großen Menge von wärmeleitendem Füllstoff nicht nur zu einer schlechten Fließeigenschaft führt und die Bearbeitung erschwert, aber auch zu einer deutlichen Reduzierung der mechanischen Eigenschaften von Verbundmaterialien führt, so dass die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit allein durch die Erhöhung der Zugabemenge von wärmeleitendem Füllstoff begrenzt ist.To further increase the thermal conductivity, the most direct way is to increase the addition amount of thermally conductive filler. However, it is known that the addition of a large amount of thermally conductive filler not only leads to poor flowability and makes machining difficult, but also leads to a significant reduction in the mechanical properties of composite materials, so improving thermal conductivity solely by increasing the Addition amount of thermally conductive filler is limited.

Aufgabe der Erfindungobject of the invention

Aufgrund der oben genannten Probleme im Stand der Technik stellt die Erfindung ein verstärktes Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit und dessen Herstellungsverfahren bereit, das die Wärmeleitfähigkeit des Polyphenylensulfid-Verbundmaterials erheblich erhöht und gleichzeitig eine hervorragende Bearbeitung und mechanische Eigenschaften garantiert.Due to the above problems in the prior art, the invention provides a reinforced polyphenylene sulfide composite material with high thermal conductivity and its production method, which greatly increases the thermal conductivity of the polyphenylene sulfide composite material while guaranteeing excellent processing and mechanical properties.

Die konkrete technische Lösung ist wie folgt:

  • Ein verstärktes Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit weist die folgende Zusammensetzung mit Gewichtsprozent auf:
    • Polyphenylensulfidsubstrat 30-50 %,
    • oberflächenkarbonisierter Verstärker 5-30 %,
    • wärmeleitender Füllstoff 20-60 %,
    wobei der oberflächenkarbonisierte Verstärker ein Verstärker mit einer Kohlenstoffschicht auf der Oberfläche ist. In der vorliegenden Erfindung bezieht sich insbesondere der in den Ansprüchen erwähnte Begriff „Verstärker“ auf einen noch nicht oberflächenbehandelten Verstärker. Der bereits oberflächenbehandelte Verstärker wird als „oberflächenkarbonisierter Verstärker“ bezeichnet.
The concrete technical solution is as follows:
  • A high thermal conductivity reinforced polyphenylene sulfide composite has the following composition by weight percent:
    • polyphenylene sulfide substrate 30-50%,
    • surface carbonized enhancer 5-30%,
    • thermally conductive filler 20-60%,
    wherein the surface carbonized enhancer is an enhancer having a carbon layer on the surface. In the present invention, in particular, the term "amplifier" mentioned in the claims refers to an amplifier which has not yet been surface-treated. The already surface treated enhancer is referred to as "surface carbonized enhancer".

Die Erfindung stellt ein verstärktes Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit bereit, das Polyphenylensulfid als Substrat verwendet und durch die Zugabe des wärmeleitenden Füllstoffs die Wärmeleitfähigkeit des Verbundmaterials erhöht und durch die Zugabe des Verstärkers die mechanischen Eigenschaften des Verbundmaterialsverbessert. Um die Wärmeleitfähigkeit des Materials weiter zu erhöhen, wird der Verstärker in der vorliegenden Erfindung einer Oberflächenmodifikationsbehandlung unterzogen. Durch Eintauchen des Verstärkers in die Polymermonomer-Rohmaterialflüssigkeit wird nach der In-situ-Polymerisation und Karbonisierung auf der Oberfläche des Verstärkers eine karbonisierte Schicht gebildet. Schließlich wird der oberflächenkarbonisierte Verstärker mit anderen Rohmaterialien gemischt und extrudiert, um ein Verbundmaterial herzustellen. In vergleichenden Versuchen wurde festgestellt, dass die Verwendung des oberflächenkarbonisierten Verstärkers anstelle eines gewöhnlichen Verstärkers die mechanischen Eigenschaften des Verbundmaterials verbessert und gleichzeitig die Wärmeleitfähigkeit des Verbundmaterials erhöht wird.The invention provides a reinforced polyphenylene sulfide composite material with high thermal conductivity, which uses polyphenylene sulfide as a substrate and increases the thermal conductivity of the composite material by adding the thermally conductive filler and improves the mechanical properties of the composite material by adding the reinforcer. In order to further increase the thermal conductivity of the material, the enhancer in the present invention is subjected to a surface modification treatment. By immersing the reinforcer in the polymer monomer raw material liquid, a carbonized layer is formed on the surface of the reinforcer after in situ polymerization and carbonization. Finally, the surface carbonized reinforcer is mixed with other raw materials and extruded to produce a composite material. In comparative experiments it was found that the use of the surface carbonized reinforcer instead of an ordinary reinforcer improves the mechanical properties of the composite material and at the same time the thermal conductivity of the composite material is increased.

Vorzugsweise beträgt die Schmelzflussrate des Polyphenylensulfidsubstrats 800-1200 g/10min. Polyphenylensulfid mit dieser Schmelzflussrate ist vorteilhaft, um die Schwierigkeit des Granulierens und des Formens des Verbundmaterials zu verringern.Preferably, the melt flow rate of the polyphenylene sulfide substrate is 800-1200 g/10min. Polyphenylene sulfide having this melt flow rate is advantageous in reducing the difficulty of granulating and molding the composite material.

Der oberflächenkarbonisierte Verstärker kann wie folgt erhalten werden: Das Monomerrohmaterial, der Verstärker und der optionale zweidimensionale flockenförmige wärmeleitende Füllstoff werden gemischt und nach der In-situ-Polymerisation und Karbonisierung wird der oberflächenkarbonisierte Verstärker erhalten.The surface carbonized enhancer can be obtained as follows: The monomer raw material, the enhancer and the optional two-dimensional flaky thermally conductive filler are mixed, and after in situ polymerization and carbonization, the surface carbonized enhancer is obtained.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Verstärker um alkalifreie Glasfasern und/oder Kohlefasern. Weiter bevorzugt beträgt die Länge des Verstärkers 2-8 mm. Wenn der Verstärker zu kurz ist, sind die mechanischen Eigenschaften schlecht, und wenn er zu lang ist, ist die Dispergierung schlecht und die Wärmeleitfähigkeit nicht gut. Weiterhin bevorzugt beträgt die Länge des Verstärkers 4 mm. Durch Versuche wurde festgestellt, dass die Wärmeleitfähigkeit und die mechanischen Eigenschaften des hergestellten Verbundmaterials besser sind, wenn ein Verstärker mit dieser Länge verwendet wird.The reinforcement is preferably alkali-free glass fibers and/or carbon fibers. More preferably, the length of the amplifier is 2-8 mm. If the reinforcer is too short, mechanical properties will be poor, and if it is too long, dispersion will be poor and thermal conductivity will not be good. Furthermore, the length of the amplifier is preferably 4 mm. Through experiments it has been found that the thermal conductivity and mechanical properties of the composite material produced are better when a reinforcement of this length is used.

Vorzugsweise ist der wärmeleitende Füllstoff Graphit und/oder Siliziumkarbid. Besonders bevorzugt ist der wärmeleitende Füllstoff Graphit. Durch Versuche wurde festgestellt, dass in diesem System die Wärmeleitfähigkeit nach Zugabe von Graphit besser ist als nach Zugabe von Siliziumkarbid.Preferably, the thermally conductive filler is graphite and/or silicon carbide. The thermally conductive filler is particularly preferably graphite. Experiments have shown that in this system the thermal conductivity is better after the addition of graphite than after the addition of silicon carbide.

Vorzugsweise ist der wärmeleitende Füllstoff Graphit, der 200-800 Mesh beträgt. Durch Versuche wurde festgestellt, dass, wenn die Graphitpartikel zu groß sind, die mechanischen Eigenschaften schlecht sind, und wenn die Graphitpartikel zu klein sind, die Graphitpartikel leicht agglomerieren, die Wärmeleitfähigkeit niedrig ist, die Schüttdichte gering ist und das Mischen während der Extrusion ungleichmäßig ist. Weiterhin bevorzugt beträgt das Graphit 500 Mesh. Durch Versuche wurde festgestellt, dass die durch die Verwendung dieses Graphits hergestellten Verbundmaterialien bessere Wärmeleitfähigkeit und mechanische Eigenschaften haben.Preferably, the thermally conductive filler is graphite, which is 200-800 mesh. Through experiments, it was found that when the graphite particles are too large, the mechanical properties are poor, and when the graphite particles are too small, the graphite particles are easy to agglomerate, the thermal conductivity is low, the bulk density is low, and the mixing during extrusion is uneven . More preferably, the graphite is 500 mesh. Through experiments it was found that by the use Composite materials made from this graphite have better thermal conductivity and mechanical properties.

Vorzugsweise enthält die Kohlenstoffschicht einen zweidimensionalen flockenförmigen wärmeleitenden Füllstoff. Der zweidimensionale flockenförmige wärmeleitende Füllstoff wird in die Polymermonomer-Rohmateriallösung gegeben und nach der In-situ-Polymerisation und Karbonisierung wird der zweidimensionale flockenförmige wärmeleitende Füllstoff in die karbonisierte Schicht auf die Oberfläche des Verstärkers aufgebracht. Durch Versuche wurde festgestellt, dass die Wärmeleitfähigkeit des Verbundmaterials weiter signifikant erhöht werden kann, indem der oberflächenkarbonisierte Verstärker mit dem zweidimensionalen flockenförmigen wärmeleitenden Füllstoff dotiert wird. Durch Vergleichsversuche wurde herausgefunden, dass, wenn die gleiche Menge von zweidimensionalem flockenförmigem wärmeleitendem Füllstoff direkt durch Mischen in das Substrat gegeben wird, die Wärmeleitfähigkeit des endgültigen Verbundmaterials aufgrund der extrem geringen Zugabemenge kaum beeinflusst wird.Preferably, the carbon layer contains a two-dimensional flaky thermally conductive filler. The two-dimensional flaky thermally conductive filler is added into the polymer monomer raw material solution, and after in-situ polymerization and carbonization, the two-dimensional flaky thermally conductive filler is applied into the carbonized layer on the surface of the reinforcer. Experimentally, it was found that the thermal conductivity of the composite material can be further increased significantly by doping the surface carbonized reinforcer with the two-dimensional flaky thermally conductive filler. Through comparative experiments, it was found that when the same amount of two-dimensional flaky thermally conductive filler is added directly into the substrate by mixing, the thermal conductivity of the final composite material is hardly affected due to the extremely small amount of addition.

Vorzugsweise ist ein Vorläufer der Kohlenstoffschicht Polyimid (PI) oder Polyetherimid (PEI).Preferably, a precursor of the carbon layer is polyimide (PI) or polyetherimide (PEI).

Vorzugsweise ist der zweidimensionale flockenförmige wärmeleitfähige Füllstoff Graphen und/oder Bornitrid.Preferably, the two-dimensional flaky thermally conductive filler is graphene and/or boron nitride.

Weiterhin bevorzugt ist der Vorläufer der Kohlenstoffschicht Polyimid (PI) und der zweidimensionale flockenförmige wärmeleitende Füllstoff ist Graphen. Durch Versuche wurde festgestellt, dass bei Zugabe von Graphen in das Rohmaterialmonomer von Polyimid für die In-situ-Polymerisation das Graphen und das Polyimid einen synergistischen Effekt erzeugen und die nach der Karbonisierung erhaltene Kohlenstoffschicht die Wärmeleitfähigkeit des Verbundmaterials erheblich erhöhen kann.Further preferably, the carbon layer precursor is polyimide (PI) and the two-dimensional flaky thermally conductive filler is graphene. Through experiments, it was found that when graphene is added to the raw material monomer of polyimide for in situ polymerization, the graphene and polyimide produce a synergistic effect, and the carbon layer obtained after carbonization can greatly increase the thermal conductivity of the composite material.

Aufgrund des oben genannten bevorzugten Rohrmaterials weist das Rohmaterial des verstärkten Polyphenylensulfid-Verbundmaterials mit hoher Wärmeleitfähigkeit die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent auf: Polyphenylensulfidsubstrat 30-50 Gew.-%, oberflächenkarbonisierter Verstärker 10-20 Gew.-%, wärmeleitender Füllstoff 40-60 Gew.-%. Due to the preferred pipe material mentioned above, the raw material of the reinforced polyphenylene sulfide composite material with high thermal conductivity has the following composition in weight percentage: polyphenylene sulfide substrate 30-50% by weight, surface carbonized amplifier 10-20% by weight, thermally conductive filler 40-60% by weight.

Weiterhin bevorzugt weist das Rohmaterial die folgende Zusammensetzung auf: Polyphenylensulfidsubstrat 30-50 Gew.-%, oberflächenkarbonisierter Verstärker 10-20 Gew.-%, wärmeleitender Füllstoff 40-50 Gew.-%. Furthermore, the raw material preferably has the following composition: polyphenylene sulfide substrate 30-50% by weight, surface carbonized amplifier 10-20% by weight, thermally conductive filler 40-50% by weight.

Weiterhin bevorzugt weist das Rohmaterial die folgende Zusammensetzung auf: Polyphenylensulfidsubstrat 40-50 Gew.-%, oberflächenkarbonisierter Verstärker 10-20 Gew.-%, wärmeleitender Füllstoff 40 Gew.-%. Furthermore, the raw material preferably has the following composition: polyphenylene sulfide substrate 40-50% by weight, surface carbonized amplifier 10-20% by weight, thermally conductive filler 40% by weight.

Weiterhin bevorzugt:

  • ist der Verstärker Kohlefasern von 4 mm Länge,
  • ist der wärmeleitende Füllstoff Graphit mit 500 Mesh,
  • ist der Vorläufer der Kohlenstoffschicht Polyimid (PI), und
  • ist der zweidimensionale flockenförmige wärmeleitfähige Füllstoff Graphen.
Also preferred:
  • is the amplifier carbon fibers of 4 mm length,
  • the thermally conductive filler is 500 mesh graphite,
  • is the precursor of the carbon layer polyimide (PI), and
  • is the two-dimensional flaky thermally conductive filler graphene.

Bei Verwendung der oben genannten weiter bevorzugten Rohmaterialarten und Rohmaterialzusammensetzungen sind die Wärmeleitfähigkeit und die mechanischen Eigenschaften des hergestellten PPS-Verbundmaterials am besten.Using the above more preferred raw material types and raw material compositions, the thermal conductivity and mechanical properties of the produced PPS composite material are best.

Zusätzlich zu den oben erwähnten Rohmaterialien können dem verstärkten Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit der Erfindung auch verschiedene funktionelle Zusatzstoffe gemäß den Anforderungen verschiedener Anwendungen zugegeben werden, wie etwa Kupplungsmittel, Kompatibilisierungsmittel, Zähigkeitsmittel und so weiter.In addition to the above-mentioned raw materials, various functional additives such as coupling agents, compatibilizing agents, toughening agents and so on can also be added to the high thermal conductivity reinforced polyphenylene sulfide composite of the invention according to the requirements of various applications.

Die Erfindung stellt ferner ein Herstellungsverfahren des verstärkten Polyphenylensulfid-Verbundmaterials mit hoher Wärmeleitfähigkeit bereit, das folgende Schritte umfasst:

  1. (1) Mischen von Monomerrohmaterial, Verstärker und optional einem zweidimensionalen flockenförmigen wärmeleitenden Füllstoff zur Erlangung des oberflächenkarbonisierten Verstärkers nach der In-situ-Polymerisation und Karbonisierung; und
  2. (2) Verwenden des Gemischs aus dem Polyphenylensulfidsubstrat, dem wärmeleitenden Füllstoff und dem in Schritt (1) erhaltenen oberflächenkarbonisieten Verstärker als Rohmaterial und Extrudieren und Granulieren, um das verstärkte Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu erhalten.
The invention further provides a manufacturing method of the reinforced polyphenylene sulfide composite material with high thermal conductivity, comprising the steps of:
  1. (1) mixing monomer raw material, enhancer and optionally a two-dimensional flaky thermally conductive filler to obtain the surface carbonized enhancer after in situ polymerization and carbonization; and
  2. (2) Using the mixture of the polyphenylene sulfide substrate, the thermally conductive filler and the surface carbonized reinforcer obtained in the step (1) as a raw material, and extruding and pelletizing to obtain the reinforced polyphenylene sulfide composite material having high thermal conductivity.

In Schritt (1) wird ein Polymermonomer als Rohmaterial verwendet und eine Polymerschicht wird auf der Oberfläche des Verstärkers durch die In-situ-Polymerisation gebildet. Nach der Karbonisierung wird ein Verstärker erlangt, dessen Oberfläche mit einer Kohlenstoffschicht beschichtet ist.In step (1), a polymer monomer is used as a raw material, and a polymer layer is formed on the surface of the enhancer by the in situ polymerization. After carbonization, an amplifier is obtained whose surface is coated with a carbon layer.

Das In-situ-Polymerisationsverfahren verwendet auf diesem technischen Gebiet übliche Verfahrensweisen. Gemäß der jeweiligen Polymerschicht wird ein geeignetes Polymermonomer ausgewählt. Wenn ein Eintauchverfahren verwendet wird, wird eine Lösungspolymerisation durchgeführt. Die spezifische Polymerisationstemperatur, die Art des verwendeten Lösungsmittels und die anschließende Karbonisierungstemperatur werden ebenfalls an die Art der Polymerschicht angepasst und wie üblich auf diesem Gebiet ausgewählt.The in situ polymerization process uses techniques conventional in the art. A suitable polymer monomer is selected according to the particular polymer layer. If an immersion method is used, solution polymerization is carried out. The specific polymerization temperature, the type of solvent used and the subsequent carbonization temperature are also adapted to the type of polymer layer and selected as usual in the field.

Der Vorläufer der Kohlenstoffschicht ist beispielsweise Polyimid. Das Monomerrohmaterial besteht aus p-Phenylendiamin und Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid. N,N'-Dimethylacetamid wird als Lösungsmittel verwendet. Die Polymerisationstemperatur ist Raumtemperatur und die Karbonisierungstemperatur beträgt 650-800 °C.The precursor of the carbon layer is, for example, polyimide. The monomer raw material consists of p-phenylenediamine and biphenyltetracarboxylic dianhydride. N,N'-dimethylacetamide is used as a solvent. The polymerization temperature is room temperature and the carbonization temperature is 650-800°C.

Vorzugsweise wird ein zweidimensionaler flockenförmiger wärmeleitender Füllstoff zugegeben, um einen Verstärker herzustellen, dessen Oberfläche mit einer Kohlenstoffschicht beschichtet ist, die mit dem zweidimensionalen flockenförmigen wärmeleitenden Füllstoff dotiert ist.Preferably, a two-dimensional flaky thermally conductive filler is added to produce an amplifier whose surface is coated with a carbon layer doped with the two-dimensional flaky thermally conductive filler.

Weiter bevorzugt beträgt das Massenverhältnis des zweidimensionalen flockenförmigen wärmeleitenden Füllstoffs zum Verstärker 0,1-0,5:100, insbesondere 0,27:100.More preferably, the mass ratio of the two-dimensional flaky thermally conductive filler to the reinforcer is 0.1-0.5:100, especially 0.27:100.

In Schritt (2) werdendas Polyphenylensulfidsubstrat und der wärmeleitende Füllstoff in die Hauptzufuhröffnung eines Extruders gegeben, der oberflächenkarbonisiete Verstärker wird in eine Nebenzufuhröffnung des Extruders gegeben, wobei die Temperatur des Extrudierens und des Granulierens 310-340 °C beträgt.In step (2), the polyphenylene sulfide substrate and the thermally conductive filler are fed into the main feed port of an extruder, the surface carbonized reinforcer is fed into a sub-feed port of the extruder, the temperature of extruding and granulating is 310-340°C.

Im Vergleich mit dem Stand der Technik hat die Erfindung folgende Vorteile:

  • Die Erfindung stellt ein verstärktes Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit bereit, das Polyphenylensulfidsubstrat, wärmeleitenden Füllstoff und oberflächenmodifizierten Verstärker als Rohmaterial verwendet. Durch Eintauchen des Verstärkers in die Polymermonomer-Rohmaterialflüssigkeit wird nach der In-situ-Polymerisation und Karbonisierung auf der Oberfläche des Verstärkers eine karbonisierte Schicht gebildet. Durch diese Ausgestaltung wird die Wärmeleitfähigkeit des Polyphenylensulfid-Verbundmaterials weiter erhöht. Für einige Bereiche mit höheren Anforderungen an die Wärmeleitfähigkeit wird in der Erfindung der zweidimensionale flockenförmige wärmeleitende Füllstoff in die Polymermonomer-Rohmateriallösung gegeben und nach der In-situ-Polymerisation und Karbonisierung auf der Oberfläche des Verstärkers eine karbonisierte Schicht, die mit dem zweidimensionalen flockenförmigen wärmeleitenden Füllstoff dotiert ist, gebildet. Durch den synergistischen Effekt der karbonisierten Schicht und des zweidimensionalen flockenförmigen wärmeleitenden Füllstoffs wird nicht nur die Wärmeleitfähigkeit des Polyphenylensulfid-Verbundmaterials erheblich erhöht, sondern es können auch eine hervorragende Bearbeitung und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften garantiert werden.
Compared to the prior art, the invention has the following advantages:
  • The invention provides a reinforced polyphenylene sulfide composite material with high thermal conductivity using polyphenylene sulfide substrate, thermally conductive filler and surface-modified reinforcer as raw material. By immersing the reinforcer in the polymer monomer raw material liquid, a carbonized layer is formed on the surface of the reinforcer after in situ polymerization and carbonization. This configuration further increases the thermal conductivity of the polyphenylene sulfide composite material. For some areas with higher thermal conductivity requirements, in the invention, the two-dimensional flaky thermally conductive filler is added into the polymer monomer raw material solution, and after in situ polymerization and carbonization on the surface of the reinforcer, a carbonized layer filled with the two-dimensional flaky thermally conductive filler is endowed formed. Due to the synergistic effect of the carbonized layer and the two-dimensional flaky thermally conductive filler, not only the thermal conductivity of the polyphenylene sulfide composite material is greatly increased, but also excellent machinability and excellent mechanical properties can be guaranteed.

Das Polyphenylensulfid-Verbundmaterial der Erfindung hat eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, ist ein neuartiges Wärmeleitmaterial mit Aussicht auf großumfängliche industrialisierte Produktion und kann für Wärmetauscher, Kühler, Kühlergehäuse, LED-Kunststoffgehäuse, elektronische Geräte, elektronische Anlagen und Großanlagen mit hohen Anforderungen an die Wärmeableitung verwendet werden.The polyphenylene sulfide composite material of the invention has excellent thermal conductivity and excellent mechanical properties, is a novel thermal interface material with a prospect of great Large-scale industrialized production, and can be used for heat exchanger, radiator, radiator housing, LED plastic housing, electronic equipment, electronic equipment and large-scale equipment with high heat dissipation requirements.

Beschreibung der bevorzugten AusführungsbeispieleDescription of the preferred embodiments

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend durch spezifische Ausführungsbeispiele weiter beschrieben, aber der Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsbeispiele beschränkt.The present invention is further described below through specific embodiments, but the scope of the present invention is not limited to the following embodiments.

Ausführungsbeispiel 1Example 1

Schritt (1): p-Phenylendiamin (PDA, 8,9 kg) wird in 300 L N,N'-Dimethylacetamid gelöst. 2 kg Graphen (TIMREX®C-THERMTM) werden zugegeben und eine Ultraschalldispersion wird für 10h durchgeführt. Danach wird Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid (BPDA, 24,4 kg) zugegeben und unter Eiswasserkühlung für 4 h mechanisch gerührt. 750 kg alkalifreie Glasfasern (Länge: 4 mm) werden in die gemischten Aufschlämmung gegeben und für 1 h weitergerührt. Schließlich wird die Polyimidaufschlämmung mit den darin dispergierten Glasfasern in einen Röhrenofen gegeben, unter N2-Atmosphäre mit einerErwärmungsrate von 5 °C/min auf 400 °C und dann mit einer Erwärmungsrate von 2 °C/min auf 780 °C erwärmt. Diese Temperatur wird für 2 h gehalten, wodurch oberflächenkarbonisierte Glasfasern erlangt werden.Step (1): p-Phenylenediamine (PDA, 8.9 kg) is dissolved in 300 LN,N'-dimethylacetamide. 2 kg of graphene (TIMREX®C-THERMTM) are added and ultrasonic dispersion is carried out for 10 h. Thereafter, biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA, 24.4 kg) is added and stirred mechanically with ice-water cooling for 4 h. 750 kg of alkali-free glass fibers (length: 4 mm) are put into the mixed slurry and further stirred for 1 hour. Finally, the polyimide slurry with the glass fibers dispersed therein is placed in a tube furnace, heated to 400°C at a heating rate of 5°C/min and then to 780°C at a heating rate of 2°C/min under N 2 atmosphere. This temperature is maintained for 2 hours, thereby obtaining surface carbonized glass fibers.

Schritt (2): Polyphenylensulfid und Graphit werden bei 120 °C für 4 h getrocknet.Step (2): Polyphenylene sulfide and graphite are dried at 120 °C for 4 h.

Schritt (3): Ein Mischen der folgenden Zusammensetzung wird durchgeführt: 40 Gew.-% Polyphenylensulfid (NHU-PPS 3490), 40 Gew.-% Graphit (500 Mesh), 20 Gew.-% der in Schritt (1) erlangten oberflächenkarbonisierten Glasfasern. Polyphenylensulfid und Graphit werden gleichmäßig gerührt und dann in den Hauptzufuhrtrichter eines Doppelschneckenextruders (18-mm-Doppelschneckenextruder) gegeben. Die oberflächenkarbonisierten Glasfasern werden in den Seitenzufuhrtrichter gegeben. Die Temperaturen der Komponenten vom Trichter bis zum Formkopf des Doppelschneckenextruders werden wie folgt eingestellt: 285 °C, 320 °C, 340 °C, 340 °C, 325 °C, 315 °C, 325 °C. Die Drehgeschwindigkeit der Schnecke der Hauptmaschine beträgt 350 U/min und die Geschwindigkeit des Seitenzufuhrteils beträgt 250 U/min. Die Materialien werden gemischt, geschmolzen, extrudiert und granuliert.Step (3): Mixing of the following composition is carried out: 40% by weight of polyphenylene sulfide (NHU-PPS 3490), 40% by weight of graphite (500 mesh), 20% by weight of the surface carbonized ones obtained in step (1). fiberglass. Polyphenylene sulfide and graphite are stirred uniformly and then fed into the main feed hopper of a twin screw extruder (18 mm twin screw extruder). The surface carbonized glass fibers are fed into the side feed hopper. The temperatures of the components from the hopper to the die head of the twin screw extruder are set as follows: 285°C, 320°C, 340°C, 340°C, 325°C, 315°C, 325°C. The rotating speed of the screw of the main machine is 350 rpm and the speed of the side feeder is 250 rpm. The materials are mixed, melted, extruded and granulated.

Schritt (4): Ein Test für die Eigenschaften der Probe wird durchgeführt. Das Testergebnis ist in Tabelle 2 gezeigt.Step (4): A test for the properties of the sample is carried out. The test result is shown in Table 2.

Ausführungsbeispiel 2Example 2

Schritt (1): p-Phenylendiamin (PDA, 8,9 kg) wird in 300 L N,N'-Dimethylacetamid gelöst. 2 kg Graphen (TIMREX®C-THERMTM) werden zugegeben und eine Ultraschalldispersion wird für 10 h durchgeführt. Danach wird Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid (BPDA, 24,4 kg) zugegeben und unter Eiswasserkühlung für 4 h mechanisch gerührt. 750 kg alkalifreie Glasfasern (Länge: 2 mm) werden in die gemischte Aufschlämmung gegeben und für 1 h weitergerührt. Schließlich wird die Polyimidaufschlämmung mit den darin dispergierten Glasfasern in einen Röhrenofen gegeben, unter N2-Atmosphäre mit einer Erwärmungsrate von 5 °C/min auf 400 °C und dann mit einer Erwärmungsrate von 2 °C/min auf 780°C erwärmt. Diese Temperatur wird für 2 h gehalten, wodurch oberflächenkarbonisierte Glasfasern erlangt werden.Step (1): p-Phenylenediamine (PDA, 8.9 kg) is dissolved in 300 LN,N'-dimethylacetamide. 2 kg of graphene (TIMREX®C-THERM™) is added and ultrasonic dispersion is carried out for 10 h. Thereafter, biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA, 24.4 kg) is added and stirred mechanically with ice-water cooling for 4 h. 750 kg of alkali-free glass fibers (length: 2 mm) are put into the mixed slurry and further stirred for 1 hour. Finally, the polyimide slurry with the glass fibers dispersed therein is placed in a tube furnace, heated to 400°C at a heating rate of 5°C/min and then to 780°C at a heating rate of 2°C/min under N 2 atmosphere. This temperature is maintained for 2 hours, thereby obtaining surface carbonized glass fibers.

Schritt (2): Polyphenylensulfid und Graphit werden bei 120 °C für 4 h getrocknet.Step (2): Polyphenylene sulfide and graphite are dried at 120 °C for 4 h.

Schritt (3): Ein Mischen der folgenden Zusammensetzung wird durchgeführt: 40 Gew.-% Polyphenylensulfid (NHU-PPS 3490), 40 Gew.-% Graphit (500 Mesh), 20 Gew.-% der in Schritt (1) erlangten oberflächenkarbonisierten Glasfasern. Danach werden das Extrudieren und das Granulieren auf gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.Step (3): Mixing of the following composition is carried out: 40% by weight of polyphenylene sulfide (NHU-PPS 3490), 40% by weight of graphite (500 mesh), 20% by weight of the surface carbonized ones obtained in step (1). fiberglass. Thereafter, the extrusion and the granulation are carried out in the same manner as in Example 1.

Schritt (4): Ein Test für die Eigenschaften der Probe wird durchgeführt. Das Testergebnis ist in Tabelle 2 gezeigt.Step (4): A test for the properties of the sample is carried out. The test result is shown in Table 2.

Ausführungsbeispiel 3Example 3

Schritt (1): p-Phenylendiamin (PDA, 8,9 kg) wird in 300 L N,N'-Dimethylacetamid gelöst. 2 kg Graphen (TIMREX®C-THERMTM) werden zugegeben und eine Ultraschalldispersion wird für 10h durchgeführt. Danach wird Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid (BPDA , 24,4 kg) zugegeben und unter Eiswasserkühlung für 4h mechanisch gerührt. 750 kg alkalifreie Glasfasern (Länge: 8 mm) werden in die gemischte Aufschlämmung gegeben und für 1 h weitergerührt. Schließlich wird die Polyimidschleimaufschlämmung mit den darin dispergierten Glasfasern in einen Röhrenofen gegeben, unter N2-Atmosphäre mit einer Erwärmungsrate von 5 °C/min auf 400 °C und dann mit einer Erwärmungsrate von 2 °C/min auf 780 °C erwärmt. Diese Temperatur wird für 2 h gehalten, wodurch oberflächenkarbonisierte Glasfasern erlangt werden.Step (1): p-Phenylenediamine (PDA, 8.9 kg) is dissolved in 300 LN,N'-dimethylacetamide. 2 kg of graphene (TIMREX®C-THERMTM) are added and ultrasonic dispersion is carried out for 10 h. Thereafter, biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA, 24.4 kg) is added and stirred mechanically for 4 hours while cooling with ice water. 750 kg of alkali-free glass fibers (length: 8 mm) are put into the mixed slurry and further stirred for 1 hour. Finally, the polyimide slime slurry with the glass fibers dispersed therein is placed in a tube furnace, heated to 400°C at a heating rate of 5°C/min and then to 780°C at a heating rate of 2°C/min under N 2 atmosphere. This temperature is maintained for 2 hours, thereby obtaining surface carbonized glass fibers.

Schritt (2): Polyphenylensulfid und Graphit werden bei 120 °C für 4 h getrocknet.Step (2): Polyphenylene sulfide and graphite are dried at 120 °C for 4 h.

Schritt (3): Ein Mischen der folgenden Zusammensetzung wird durchgeführt: 40 Gew.-% Polyphenylensulfid (NHU-PPS 3490), 40 Gew.-% Graphit (500 mesh), 20 Gew.-% der in Schritt (1) erlangten oberflächenkarbonisierten Glasfasern. Danach werden das Extrudieren und das Granulieren auf gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.Step (3): A mixing of the following composition is carried out: 40% by weight of polyphenylene sulfide (NHU-PPS 3490), 40% by weight of graphite (500 mesh), 20% by weight of the surface carbonized ones obtained in step (1). fiberglass. Thereafter, the extrusion and the granulation are carried out in the same manner as in Example 1.

Schritt (4): Ein Test für die Eigenschaften der Probe wird durchgeführt. Das Testergebnis ist in Tabelle 2 gezeigt.Step (4): A test for the properties of the sample is carried out. The test result is shown in Table 2.

Ausführungsbeispiel 4Example 4

Schritt (1): Gemäß dem Verfahren von Ausführungsbeispiel 1 werden oberflächenkarbonisierte Glasfasern hergestellt.Step (1): According to the method of embodiment 1, surface-carbonized glass fibers are manufactured.

Schritt (2): Polyphenylensulfid und Graphit werden bei 120 °C für 4 h getrocknet.Step (2): Polyphenylene sulfide and graphite are dried at 120 °C for 4 h.

Schritt (3): Ein Mischen der folgenden Zusammensetzung wird durchgeführt: 40 Gew.-% Polyphenylensulfid (NHU-PPS 3490), 40 Gew.-% Graphit (200 Mesh), 20 Gew.-% der in Schritt (1) erlangten oberflächenkarbonisierten Glasfasern. Danach werden das Extrudieren und das Granulieren auf gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.Step (3): A mixing of the following composition is carried out: 40% by weight of polyphenylene sulfide (NHU-PPS 3490), 40% by weight of graphite (200 mesh), 20% by weight of the surface carbonized ones obtained in step (1). fiberglass. Thereafter, the extrusion and the granulation are carried out in the same manner as in Example 1.

Schritt (4): Ein Test für die Eigenschaften der Probe wird durchgeführt. Das Testergebnis ist in Tabelle 2 gezeigt.Step (4): A test for the properties of the sample is carried out. The test result is shown in Table 2.

Ausführungsbeispiel 5Example 5

Schritt (1) : Gemäß dem Verfahren von Ausführungsbeispiel 1 werden die oberflächenkarbonisierten Glasfasern hergestellt.Step (1): According to the method of embodiment 1, the surface carbonized glass fibers are manufactured.

Schritt (2): Polyphenylensulfid und Graphit werden bei 120 °C für 4 h getrocknet.Step (2): Polyphenylene sulfide and graphite are dried at 120 °C for 4 h.

Schritt (3): Ein Mischen der folgenden Zusammensetzung wird durchgeführt: 40 Gew.-% Polyphenylensulfid (NHU-PPS 3490), 40 Gew.-% Graphit (800 Mesh), 20 Gew.-% der in Schritt (1) erlangten oberflächenkarbonisierten Glasfasern. Danach werden das Extrudieren und das Granulieren auf gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.Step (3): A mixing of the following composition is carried out: 40% by weight of polyphenylene sulfide (NHU-PPS 3490), 40% by weight of graphite (800 mesh), 20% by weight of the surface carbonized ones obtained in step (1). fiberglass. Thereafter, the extrusion and the granulation are carried out in the same manner as in Example 1.

Schritt (4): Ein Test für die Eigenschaften der Probe wird durchgeführt. Das Testergebnis ist in Tabelle 2 gezeigt.Step (4): A test for the properties of the sample is carried out. The test result is shown in Table 2.

Ausführungsbeispiel 6Example 6

Schritt (1): p-Phenylendiamin (PDA, 8,9 kg) wird in 300 1 N,N'-Dimethylacetamid gelöst. 2 kg Graphen (TIMREX®C-THERMTM) werden zugegeben und eine Ultraschalldispersion wird für 10 h durchgeführt. Danach wird Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid (BPDA, 24,4 kg) zugegeben und unter Eiswasserkühlung für 4 h mechanisch gerührt. 750 kg alkalifreie Glasfasern (Länge: 4 mm) werden in die gemischte Aufschlämmung gegeben und für 1 h weitergerührt. Schließlich wird die Polyimidaufschlämmung mit den darin dispergierten Glasfasern in einen Röhrenofen gegeben, unter N2-Atmosphäre mit einer Erwärmungsrate von 5 °C/min auf 400 °C und dann mit einer Erwärmungsrate von 2 °C/min auf 780 °C erwärmt. Diese Temperatur wird für 2 h gehalten, wodurch oberflächenkarbonisierte Glasfasern erlangt werden.Step (1): p-Phenylenediamine (PDA, 8.9 kg) is dissolved in 300 L of N,N'-dimethylacetamide. 2 kg of graphene (TIMREX®C-THERM™) is added and ultrasonic dispersion is carried out for 10 h. Thereafter, biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA, 24.4 kg) is added and stirred mechanically with ice-water cooling for 4 h. 750 kg of alkali-free glass fibers (length: 4 mm) are put into the mixed slurry and further stirred for 1 hour. Finally, the polyimide slurry with the glass fibers dispersed therein is placed in a tube furnace under N 2 atmosphere at a heating rate of 5 °C/min to 400 °C and then to 780 °C at a heating rate of 2 °C/min. This temperature is maintained for 2 hours, thereby obtaining surface carbonized glass fibers.

Schritt (2): Polyphenylensulfid und Graphit werden bei 120 °C für 4 h getrocknet.Step (2): Polyphenylene sulfide and graphite are dried at 120 °C for 4 h.

Schritt (3): Ein Mischen der folgenden Zusammensetzung wird durchgeführt: 50 Gew.-% Polyphenylensulfid (NHU-PPS 3490), 40 Gew.-% Graphit (500 Mesh), 10 Gew.-% der in Schritt (1) erlangten oberflächenkarbonisierten Glasfasern. Danach werden das Extrudieren und das Granulieren auf gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.Step (3): A mixing of the following composition is carried out: 50% by weight of polyphenylene sulfide (NHU-PPS 3490), 40% by weight of graphite (500 mesh), 10% by weight of the surface carbonized ones obtained in step (1). fiberglass. Thereafter, the extrusion and the granulation are carried out in the same manner as in Example 1.

Schritt (4): Ein Test für die Eigenschaften der Probe wird durchgeführt. Das Testergebnis ist in Tabelle 2 gezeigt.Step (4): A test for the properties of the sample is carried out. The test result is shown in Table 2.

Ausführungsbeispiel 7Example 7

Schritt (1): Gemäß dem Verfahren von Ausführungsbeispiel 1 werden oberflächenkarbonisierte Glasfasern hergestellt.Step (1): According to the method of embodiment 1, surface-carbonized glass fibers are manufactured.

Schritt (2): Polyphenylensulfid und Graphit werden bei 120 °C für 4 h getrocknet.Step (2): Polyphenylene sulfide and graphite are dried at 120 °C for 4 h.

Schritt (3): Ein Mischen der folgenden Zusammensetzung wird durchgeführt: 30 Gew.-% Polyphenylensulfid (NHU-PPS 3490), 50 Gew.-% Siliziumkarbid, 20 Gew.-% der in Schritt (1) erlangten oberflächenkarbonisierten Glasfasern. Danach werden das Extrudieren und das Granulieren auf gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.Step (3): A mixing of the following composition is carried out: 30% by weight of polyphenylene sulfide (NHU-PPS 3490), 50% by weight of silicon carbide, 20% by weight of the surface carbonized glass fibers obtained in step (1). Thereafter, the extrusion and the granulation are carried out in the same manner as in Example 1.

Schritt (4): Ein Test für die Eigenschaften der Probe wird durchgeführt. Das Testergebnis ist in Tabelle 2 gezeigt.Step (4): A test for the properties of the sample is carried out. The test result is shown in Table 2.

Ausführungsbeispiel 8Example 8

Schritt (1): p-Phenylendiamin (PDA, 8,9 kg) wird in 300 1 N,N'-Dimethylacetamid gelöst. 2 kg Bornitrid werden zugegeben und eine Ultraschalldispersion wird für 10 h durchgeführt. Danach wird Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid (BPDA, 24,4 kg) zugegeben und unter Eiswasserkühlung für 4h mechanisch gerührt. 750 kg alkalifreie Glasfasern (Länge: 4 mm) werden in die gemischte Aufschlämmung gegeben und für 1 h weitergerührt. Schließlich wird die Polyimidaufschlämmung mit den darin dispergierten Glasfasern in einen Röhrenofen gegeben, unter N2-Atmosphäre mit einer Erwärmungsrate von 5 °C/min auf 400 °C und dann mit einer Erwärmungsrate von 2 °C/min auf 780 °C erwärmt. Diese Temperatur wird für 2 h gehalten, wodurch oberflächenkarbonisierte Glasfasern erlangt werden.Step (1): p-Phenylenediamine (PDA, 8.9 kg) is dissolved in 300 L of N,N'-dimethylacetamide. 2 kg of boron nitride is added and ultrasonic dispersion is carried out for 10 hours. Thereafter, biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA, 24.4 kg) is added and stirred mechanically for 4 h while cooling with ice water. 750 kg of alkali-free glass fibers (length: 4 mm) are put into the mixed slurry and further stirred for 1 hour. Finally, the polyimide slurry with the glass fibers dispersed therein is placed in a tube furnace, heated to 400°C at a heating rate of 5°C/min and then to 780°C at a heating rate of 2°C/min under N 2 atmosphere. This temperature is maintained for 2 hours, thereby obtaining surface carbonized glass fibers.

Schritt (2): Polyphenylensulfid und Graphit werden bei 120 °C für 4 h getrocknet.Step (2): Polyphenylene sulfide and graphite are dried at 120 °C for 4 h.

Schritt (3): Ein Mischen der folgenden Bestandteile wird durchgeführt: 40 Gew.-% Polyphenylensulfid (NHU-PPS 3490), 40 Gew.-% Graphit (500 mesh), 20 Gew.-% der in Schritt (1) erlangten oberflächenkarbonisierten Glasfasern. Danach werden das Extrudieren und das Granulieren auf gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.Step (3): A mixing of the following ingredients is carried out: 40% by weight of polyphenylene sulfide (NHU-PPS 3490), 40% by weight of graphite (500 mesh), 20% by weight of the surface carbonized ones obtained in step (1). fiberglass. Thereafter, the extrusion and the granulation are carried out in the same manner as in Example 1.

Schritt (4): Ein Test für die Eigenschaften der Probe wird durchgeführt. Das Testergebnis ist in Tabelle 2 gezeigt.Step (4): A test for the properties of the sample is carried out. The test result is shown in Table 2.

Ausführungsbeispiel 9Example 9

Schritt (1): p-Phenylendiamin (PDA, 8,9 kg) wird in 300 L N,N'-Dimethylacetamid gelöst. Danach wird Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid (BPDA , 24,4 kg) zugegeben und unter Eiswasserkühlung für 4h mechanisch gerührt. 750 kg alkalifreie Glasfasern (Länge: 4 mm) werden in die gemischte Aufschlämmung gegeben und für 1 h weitergerührt. Schließlich wird die Polyimidschleimaufschlämmung mit den darin dispergierten Glasfasern in einen Röhrenofen gegeben, unter N2-Atmosphäre mit einer Erwärmungsrate von 5 °C/min auf 400 °C und dann mit einer Erwärmungsrate von 2 °C/min auf 780°C erwärmt. Diese Temperatur wird für 2 h gehalten, wodurch karbonisierte Glasfasern ohne Graphen mit einer Polyimid-Kohlenstoffschicht auf der Oberfläche erlangt werden.Step (1): p-Phenylenediamine (PDA, 8.9 kg) is dissolved in 300 LN,N'-dimethylacetamide. Thereafter, biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA, 24.4 kg) is added and stirred mechanically for 4 hours while cooling with ice water. 750 kg of alkali-free glass fibers (length: 4 mm) are put into the mixed slurry and further stirred for 1 hour. Finally, the polyimide slime slurry with the glass fibers dispersed therein is placed in a tube furnace, heated to 400°C at a heating rate of 5°C/min and then to 780°C at a heating rate of 2°C/min under N 2 atmosphere. This temperature is maintained for 2 h, yielding non-graphene carbonized glass fibers with a polyimide carbon layer on the surface.

Schritt (2) : Polyphenylensulfid und Graphit werden bei 120 °C für 4 h getrocknet.Step (2): Polyphenylene sulfide and graphite are dried at 120° C. for 4 hours.

Schritt (3): Ein Mischen der folgenden Bestandteile wird durchgeführt: 40 Gew.-% Polyphenylensulfid, 40 Gew.-% Graphit, 20 Gew.-% der in Schritt (1) erlangten oberflächenkarbonisierten Glasfasern ohne Graphen. Polyphenylensulfid und Graphit werden gleichmäßig gerührt und dann in den Hauptzufuhrtrichter eines Doppelschneckenextruders gegeben. Die Glasfasern werden in den Seitenzufuhrtrichter gegeben. Die Temperaturen der Komponenten vom Trichter bis zum Formkopf des Doppelschneckenextruders werden wie folgt eingestellt: 285 °C, 320 °C, 340 °C, 340 °C, 325 °C, 315 °C, 325 °C. Die Drehgeschwindigkeit der Schnecke der Hauptmaschine beträgt 350 U/min und die Geschwindigkeit des Seitenzufuhrteils beträgt 250 U/min. Die Materialien werden gemischt, geschmolzen, extrudiert und granuliert.Step (3): Mixing of the following ingredients is carried out: 40% by weight of polyphenylene sulfide, 40% by weight of graphite, 20% by weight of the surface-carbonized non-graphene glass fibers obtained in Step (1). Polyphenylene sulfide and graphite are stirred uniformly and then fed into the main hopper of a twin screw extruder. The glass fibers are fed into the side feed hopper. The temperatures of the components from the hopper to the die head of the twin screw extruder are set as follows: 285°C, 320°C, 340°C, 340°C, 325°C, 315°C, 325°C. The rotating speed of the screw of the main machine is 350 rpm and the speed of the side feeder is 250 rpm. The materials are mixed, melted, extruded and granulated.

Schritt (4): Ein Test für die Eigenschaften der Probe wird durchgeführt. Das Testergebnis ist in Tabelle 2 gezeigt.Step (4): A test for the properties of the sample is carried out. The test result is shown in Table 2.

Ausführungsbeispiel 10Example 10

Schritt (1): Bisphenol-A-Dietherdianhydrid (BPADA, 5,2 kg) wird in 100 L N,N'-Dimethylacetamid gelöst. 0,4 kg Graphen werden zugegeben und eine Ultraschalldispersion wird für 10 h durchgeführt. p-Phenylendiamin (PDA, 1,2 kg) wird in 20 1 N,N'-Dimethylacetamid gelöst und dann tropfenweise in die Reaktionslösung gegeben, die dann bei 40 °C für 6 h mechanisch gerührt wird. 150 kg alkalifreie Glasfasern (Länge: 4 mm) werden in die gemischte Aufschlämmung gegeben und für 1 h weitergerührt. Schließlich wird die Polyimidaufschlämmung mit den darin dispergierten Glasfasern in einen Röhrenofen gegeben, unter N2-Atmosphäre mit einer Erwärmungsrate von 5 °C/min auf 400 °C und dann mit einer Erwärmungsrate von 2 °C/min auf 780 °C erwärmt. Diese Temperatur wird für 2 h gehalten, wodurch oberflächenkarbonisierte Glasfasern erlangt werden.Step (1): Bisphenol A diether dianhydride (BPADA, 5.2 kg) is dissolved in 100 LN,N'-dimethylacetamide. 0.4 kg of graphene is added and ultrasonic dispersion is performed for 10 hours. p-Phenylenediamine (PDA, 1.2 kg) is dissolved in 20 L of N,N'-dimethylacetamide and then added dropwise into the reaction solution, which is then mechanically stirred at 40°C for 6 h. 150 kg of alkali-free glass fibers (length: 4 mm) are put into the mixed slurry and further stirred for 1 hour. Finally, the polyimide slurry with the glass fibers dispersed therein is placed in a tube furnace, heated to 400°C at a heating rate of 5°C/min and then to 780°C at a heating rate of 2°C/min under N 2 atmosphere. This temperature is maintained for 2 hours, thereby obtaining surface carbonized glass fibers.

Schritt (2): Polyphenylensulfid und Graphit werden bei 120 °C für 4 h getrocknet.Step (2): Polyphenylene sulfide and graphite are dried at 120 °C for 4 h.

Schritt (3): Ein Mischen der folgenden Bestandteile wird durchgeführt: 40 Gew.-% Polyphenylensulfid (NHU-PPS 3490), 40 Gew.-% Graphit (500 Mesh), 20 Gew.-% der in Schritt (1) erlangten oberflächenkarbonisierten Glasfasern. Danach werden das Extrudieren und das Granulieren auf gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.Step (3): Mixing of the following ingredients is carried out: 40% by weight of polyphenylene sulfide (NHU-PPS 3490), 40% by weight of graphite (500 mesh), 20% by weight of the surface carbonized ones obtained in step (1). fiberglass. Thereafter, the extrusion and the granulation are carried out in the same manner as in Example 1.

Schritt (4): Ein Test für die Eigenschaften der Probe wird durchgeführt. Das Testergebnis ist in Tabelle 2 gezeigt.Step (4): A test for the properties of the sample is carried out. The test result is shown in Table 2.

Ausführungsbeispiel 11Example 11

Schritt (1): p-Phenylendiamin (PDA, 8,9 kg) wird in 300 1 N,N'-Dimethylacetamid gelöst. Danach wird Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid (BPDA, 24,4 kg) zugegeben und unter Eiswasserkühlung für 4 h mechanisch gerührt. 750 kg alkalifreie Glasfasern werden in die gemischte Aufschlämmung gegeben und für 1 h weitergerührt. Schließlich wird die Polyimidaufschlämmung mit den darin dispergierten Glasfasern in einen Röhrenofen gegeben, unter N2-Atmosphäre mit einer Erwärmungsrate von 5 °C/min auf 400 °C und dann mit einer Erwärmungsrate von 2 °C/min auf 780 °C erwärmt. Diese Temperatur wird für 2 h gehalten, wodurch oberflächenkarbonisierte Glasfasern ohne Graphen erlangt werden.Step (1): p-Phenylenediamine (PDA, 8.9 kg) is dissolved in 300 L of N,N'-dimethylacetamide. Thereafter, biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA, 24.4 kg) is added and stirred mechanically with ice-water cooling for 4 h. 750 kg of alkali-free glass fibers are put into the mixed slurry and further stirred for 1 hour. Finally, the polyimide slurry with the glass fibers dispersed therein is placed in a tube furnace, heated to 400°C at a heating rate of 5°C/min and then to 780°C at a heating rate of 2°C/min under N 2 atmosphere. This temperature is maintained for 2 hours, thereby obtaining graphene-free surface-carbonized glass fibers.

Schritt (2): Polyphenylensulfid und Graphit werden bei 120 °C für 4 h getrocknet.Step (2): Polyphenylene sulfide and graphite are dried at 120 °C for 4 h.

Schritt (3):Ein Mischen der folgenden Bestandteile wird durchgeführt: 40 Gew.-% Polyphenylensulfid, 40 Gew.-% Graphit, 19,95 Gew.-% der in Schritt (1) erlangten oberflächenkarbonisierten Glasfasern ohne Graphen, 0,05 Gew.-% Graphen. Polyphenylensulfid, Graphit und Graphen werden gleichmäßig gerührt und dann in den Hauptzufuhrtrichter des Doppelschneckenextruders (18-mm-Doppelschneckenextruder) gegeben. Die Glasfasern werden in den Seitenzufuhrtrichter gegeben. Die Temperaturen der Komponenten vom Trichter bis zum Formkopf des Doppelschneckenextruders werden wie folgt eingestellt: 285 °C, 320 °C, 340 °C, 340 °C, 325 °C, 315 °C, 325 °C. Die Drehgeschwindigkeit der Schnecke der Hauptmaschine beträgt 350 U/min und die Geschwindigkeit des Seitenzufuhrteils beträgt 250 U/min. Die Materialien werden gemischt, geschmolzen, extrudiert und granuliert.Step (3): Mixing of the following ingredients is carried out: 40% by weight of polyphenylene sulfide, 40% by weight of graphite, 19.95% by weight of the surface-carbonized non-graphene glass fibers obtained in step (1), 0.05% by weight of % graphs. Polyphenylene sulfide, graphite and graphene are stirred evenly and then fed into the main feed hopper of the twin-screw extruder (18mm twin-screw extruder). The glass fibers are fed into the side feed hopper. The temperatures of the components from the hopper to the die head of the twin screw extruder are set as follows: 285°C, 320°C, 340°C, 340°C, 325°C, 315°C, 325°C. The rotating speed of the screw of the main machine is 350 rpm and the speed of the side feeder is 250 rpm. The materials are mixed, melted, extruded and granulated.

Schritt (4): Ein Test für die Eigenschaften der Probe wird durchgeführt. Das Testergebnis ist in Tabelle 2 gezeigt.Step (4): A test for the properties of the sample is carried out. The test result is shown in Table 2.

Ausführungsbeispiel 12Example 12

Schritt (1): p-Phenylendiamin (PDA, 8,9 kg) wird in 300 1 N,N'-Dimethylacetamid gelöst. Danach wird Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid (BPDA, 24,4 kg) zugegeben und unter Eiswasserkühlung für 4 h mechanisch gerührt. 750 kg alkalifreie Glasfasern werden in die gemischte Aufschlämmung gegeben und für 1 h weitergerührt. Schließlich wird die Polyimidaufschlämmung mit den darin dispergierten Glasfasern in einen Röhrenofen gegeben, unter N2-Atmosphäre mit einer Erwärmungsrate von 5 °C/min auf 400 °C und dann mit einer Erwärmungsrate von 2 °C/min auf 780 °C erwärmt. Diese Temperatur wird für 2 h gehalten, wodurch karbonisierte Glasfasern ohne Graphen mit einer Polyimid-Kohlenstoffschicht auf der Oberfläche erlangt werden.Step (1): p-Phenylenediamine (PDA, 8.9 kg) is dissolved in 300 L of N,N'-dimethylacetamide. Thereafter, biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA, 24.4 kg) is added and stirred mechanically with ice-water cooling for 4 h. 750 kg of alkali-free glass fibers are put into the mixed slurry and further stirred for 1 hour. Finally, the polyimide slurry with the glass fibers dispersed therein is placed in a tube furnace, heated to 400°C at a heating rate of 5°C/min and then to 780°C at a heating rate of 2°C/min under N 2 atmosphere. This temperature is maintained for 2 h, yielding non-graphene carbonized glass fibers with a polyimide carbon layer on the surface.

Schritt (2): Polyphenylensulfid und Graphit werden bei 120 °C für 4 h getrocknet.Step (2): Polyphenylene sulfide and graphite are dried at 120 °C for 4 h.

Schritt (3) Ein Mischen der folgenden Bestandteile wird durchgeführt: 20 Gew.-% Polyphenylensulfid, 40 Gew.-% Graphit, 20 Gew.-% der in Schritt (1) erlangten oberflächenkarbonisierten Glasfasern ohne Graphen, 20% Graphen. Polyphenylensulfid, Graphit und Graphen werden gleichmäßig gerührt und dann in den Hauptzufuhrtrichter eines Doppelschneckenextruders (50-mm-Doppelschneckenextruder) gegeben. Die Glasfasern werden in den Seitenzufuhrtrichter gegeben. Die Materialien werden gemischt, geschmolzen, extrudiert und granuliert. Schritt (4): Ein Test für die Eigenschaften der Probe wird durchgeführt. Das Testergebnis ist in Tabelle 2 gezeigt.Step (3) Mixing of the following ingredients is performed: 20% by weight of polyphenylene sulfide, 40% by weight of graphite, 20% by weight of the non-graphene surface carbonized glass fibers obtained in step (1), 20% of graphene. Polyphenylene sulfide, graphite and graphene are stirred uniformly and then charged into the main feed hopper of a twin-screw extruder (50mm twin-screw extruder). The glass fibers are fed into the side feed hopper. The materials are mixed, melted, extruded and granulated. Step (4): A test for the properties of the sample is carried out. The test result is shown in Table 2.

Da in dem Vergleichsbeispiel der Gehalt des zugegebenen wärmeleitenden Füllstoffs bis zu 60 % beträgt, ist die Bearbeitung schwer und das Extrudieren mit einer herkömmlichen Anlage (18-mm-Doppelschneckenextruder) kann nicht durchgeführt werden, so dass diese durch einen 50-mm-Doppelschneckenextruder ersetzt wird.In the comparative example, since the content of the thermally conductive filler added is up to 60%, the processing is difficult and the extrusion cannot be performed with a conventional equipment (18mm twin-screw extruder), so that it is replaced with a 50mm twin-screw extruder becomes.

Vergleichsbeispiel 1Comparative example 1

Schritt (1): Polyphenylensulfid und Graphit werden bei 120 °C für 4 h getrocknet.Step (1): Polyphenylene sulfide and graphite are dried at 120 °C for 4 h.

Schritt (2): Ein Mischen der folgenden Bestandteile wird durchgeführt: 40 Gew.-% Polyphenylensulfid, 40 Gew.-% Graphit, 20 Gew.-% alkalifreie Glasfasern ohne Oberflächenbehandlung (Länge: 4 mm). Polyphenylensulfid und Graphit werden gleichmäßig gerührt und dann in den Hauptzufuhrtrichter eines Doppelschneckenextruders gegeben. Die Glasfasern werden in den Seitenzufuhrtrichter gegeben. Die Temperaturen der Komponenten vom Trichter bis zum Formkopf des Doppelschneckenextruders werden wie folgt eingestellt: 285 °C, 320 °C, 340 °C, 340 °C, 325 °C, 315 °C, 325 °C. Die Drehgeschwindigkeit der Schnecke der Hauptmaschine beträgt 350 U/min und die Geschwindigkeit des Seitenzufuhrteils beträgt 250 U/min. Die Materialien werden gemischt, geschmolzen, extrudiert und granuliert.Step (2): Mixing of the following ingredients is carried out: 40% by weight of polyphenylene sulfide, 40% by weight of graphite, 20% by weight of alkali-free glass fibers without surface treatment (length: 4 mm). Polyphenylene sulfide and graphite are stirred uniformly and then fed into the main hopper of a twin screw extruder. The glass fibers are fed into the side feed hopper. The temperatures of the components from the hopper to the die head of the twin screw extruder are set as follows: 285°C, 320°C, 340°C, 340°C, 325°C, 315°C, 325°C. The rotating speed of the screw of the main machine is 350 rpm and the speed of the side feeder is 250 rpm. The materials are mixed, melted, extruded and granulated.

Schritt (4): Ein Test für die Eigenschaften der Probe wird durchgeführt. Das Testergebnis ist in Tabelle 2 gezeigt.Step (4): A test for the properties of the sample is carried out. The test result is shown in Table 2.

Die Zusammensetzungen der obigen Ausführungsbeispiele und des Vergleichsbeispiels sind in Tabelle 1 gezeigt. Bestimmung der Eigenschaftsparameter in der Tabelle 2: ISO527-1-2012 Bestimmung der Zugeigenschaft von Kunststoffen; ISO527-2 Bestimmung der Zugeigenschaft von Kunststoffen; ISO178-2010 Bestimmung der Biegeeigenschaft von Kunststoffen; ISO179-1-2000 Bestimmung der Schlageigenschaft von einfach gelagerten Trägern aus Kunststoff; ISO180-2000 Bestimmung der Izod-Schlagzähigkeit von Kunststoffen; Heißdrahtverfahren, GB/T 10297-2015 Bestimmung des Wärmeleitkoeffizients von nichtmetallischen Festkörpern

Figure DE212021000411U1_0001
Figure DE212021000411U1_0002
Figure DE212021000411U1_0003
Figure DE212021000411U1_0004
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Tabelle 2 Eigenschaft Zugfestigkeit MPa Biegefestigkeit MPa Biegemodul Gpa Izod-Schock kJ/m2 Kerbschlag kJ/m2 Wärmeleitkoeffizient W/(m· K) Ausführungsbeispiel 1 86,06 125,82 17,51 8,18 4,32 15,354 Ausführungsbeispiel 2 64,50 105,08 15,79 6,37 3,51 15,186 Ausführungsbeispiel 3 89,45 124,75 17,22 8,45 4,95 13,941 Ausführungsbeispiel 4 79,45 117,51 15,74 7,16 3,94 11,547 Ausführungsbeispiel 5 87,94 124,97 18,75 7,69 4,33 13,428 Ausführungsbeispiel 6 85,26 126,43 12,95 10,92 4,05 17,751 Ausführungsbeispiel 7 85,59 123,07 16,60 6,60 2,72 10,174 Ausführungsbeispiel 8 88,51 125,19 17,34 7,24 4,26 12,462 Ausführungsbeispiel 9 88,07 124,57 16,26 7,40 4,34 10,749 Ausführungsbeispiel 10 84,34 127,89 14,58 7,96 3,56 13,452 Ausführungsbeispiel 11 89,68 122,42 16,24 8,40 4,97 11,062 Ausführungsbeispiel 12 68,81 101,64 13,99 6,75 3,63 15,274 Vergleichsbeispiel 1 88,81 127,64 18,09 7,75 4,53 8,036 The compositions of the above working examples and the comparative example are shown in Table 1. Determination of property parameters in Table 2: ISO527-1-2012 Determination of tensile properties of plastics; ISO527-2 Determination of tensile properties of plastics; ISO178-2010 Determination of flexural properties of plastics; ISO179-1-2000 Determination of the impact properties of simply supported plastic beams; ISO180-2000 Determination of Izod impact strength of plastics; hot wire process, GB/T 10297-2015 Determination of the thermal conductivity coefficient of non-metallic solids
Figure DE212021000411U1_0001
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Figure DE212021000411U1_0003
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Figure DE212021000411U1_0005
Table 2 Characteristic Tensile strength MPa Flexural strength MPa flexural modulus Gpa Izod shock kJ/m 2 Impact kJ/m 2 Thermal conductivity coefficient W/(m K) Example 1 86.06 125.82 17.51 8:18 4.32 15,354 Example 2 64.50 105.08 15.79 6.37 3.51 15.186 Example 3 89.45 124.75 17:22 8.45 4.95 13,941 Example 4 79.45 117.51 15.74 7:16 3.94 11,547 Example 5 87.94 124.97 18.75 7.69 4.33 13,428 Example 6 85.26 126.43 12.95 10.92 4.05 17,751 Example 7 85.59 123.07 16.60 6.60 2.72 10.174 Example 8 88.51 125:19 17:34 7.24 4.26 12,462 Example 9 88.07 124.57 16:26 7.40 4.34 10,749 Example 10 84.34 127.89 14.58 7.96 3.56 13,452 Example 11 89.68 122.42 16:24 8.40 4.97 11,062 Example 12 68.81 101.64 13.99 6.75 3.63 15,274 Comparative example 1 88.81 127.64 18.09 7.75 4.53 8,036

Aus den Daten in Tabelle 2 ist ersichtlich, dass die Wärmeleitfähigkeit von PPS-Verbundmaterial durch Karbonisieren der Oberfläche des Verstärkers erhöht werden kann. Die Wärmeleitfähigkeit kann weiter deutlich erhöht werden, indem eine geringe Menge von zweidimensionalem flockenförmigem Füllstoff in die karbonisierte Schicht gegeben wird. Wenn der zugegebene zweidimensionale flockenförmige Füllstoff direkt in die Rohmaterialien gemischt wird, fällt die Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit gering aus. Zum Erreichen der Wärmeleitfähigkeit der technischen Lösung der vorliegenden Erfindung muss die Zugabemenge des wärmeleitenden Füllstoffs in der herkömmlichen Lösung um bis zu 60 % erhöht werden. Dies führt jedoch zu Bearbeitungsschwierigkeiten. Das Extrudieren durch eine herkömmliche Extrusionsanlage ist nicht möglich. Selbst wenn die Extrusionsanlage ersetzt wird, um eine reibungslose Extrusion durchzuführen, werden die mechanischen Eigenschaften des hergestellten PPS-Verbundmaterials signifikant reduziert.From the data in Table 2 it can be seen that the thermal conductivity of PPS composites can be increased by carbonizing the surface of the reinforcer. The thermal conductivity can be further increased significantly by adding a small amount of two-dimensional flaky filler to the carbonized layer. When the added two-dimensional flaky filler is mixed directly into the raw materials, the increase in thermal conductivity is small. In order to achieve the thermal conductivity of the technical solution of the present invention, the addition amount of the thermally conductive filler in the conventional solution must be increased by up to 60%. However, this leads to processing difficulties. Extrusion through a conventional extrusion line is not possible. Even if the extrusion line is replaced to perform smooth extrusion, the mechanical properties of the produced PPS composite material will be significantly reduced.

Aus dem Vergleich des Ausführungsbeispiels 1 mit den Ausführungsbeispielen 7, 8 und 10 ist ersichtlich, dass, wenn Graphen als zweidimensionaler flockenförmiger Füllstoff, Polyimid PI als Karbonisierungsvorläufer und Graphit als wärmeleitleitender Füllstoff verwendet wird, das hergestellte PPS-Verbundmaterial eine bessere Wärmeleitfähigkeit aufweist.Comparing Working Example 1 with Working Examples 7, 8 and 10, it can be seen that when graphene is used as the two-dimensional flaky filler, polyimide PI as the carbonization precursor, and graphite as the thermally conductive filler, the produced PPS composite has better thermal conductivity.

Aus dem Vergleich der Ausführungsbeispiele 1 bis 3 ist ersichtlich, dass die mechanischen Eigenschaften und die Wärmeleitfähigkeit des hergestellten PPS-Verbundmaterials besser sind, wenn die Länge des alkalifreien Glasfaserverstärkers 4 mm beträgt. Aus dem Vergleich der Ausführungsbeispiele 1, 4 und 5 ist ersichtlich, dass die mechanischen Eigenschaften und die Wärmeleitfähigkeit des hergestellten PPS-Verbundmaterials besser sind, wenn Graphit von 500 Mesh verwendet wird. Aus dem Vergleich der Ausführungsbeispiele 1 und 6 ist ersichtlich, dass, wenn der Verstärker Kohlefasern ist, mit einer Zugabemenge von 10 % die gleichen mechanischen Eigenschaften wie in Ausführungsbeispiel 1 erlangt werden können, aber die Wärmeleitfähigkeit besser ist.From the comparison of working examples 1 to 3, it can be seen that the mechanical properties and the thermal conductivity of the produced PPS composite material are better when the length of the alkali-free glass fiber reinforcement is 4 mm. From the comparison of working examples 1, 4 and 5, it can be seen that the mechanical properties and thermal conductivity of the produced PPS composite material are better when graphite of 500 mesh is used. From the comparison of Embodiments 1 and 6, it can be seen that when the reinforcement is carbon fiber, with an addition amount of 10%, the same mechanical properties as in Embodiment 1 can be obtained, but the thermal conductivity is better.

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  • GB/T 10297-2015 [0085]GB/T 10297-2015 [0085]

Claims (10)

Verstärktes Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit, das die folgende Zusammensetzung aufweist: Polyphenylensulfidsubstrat 30-50 Gew.-%, oberflächenkarbonisierter Verstärker 5-30 Gew.-%, wärmeleitender Füllstoff 20-60 Gew.-%, wobei der oberflächenkarbonisierte Verstärker ein Verstärker mit einer Kohlenstoffschicht auf der Oberfläche ist.Reinforced polyphenylene sulfide composite material with high thermal conductivity having the following composition: polyphenylene sulfide substrate 30-50% by weight, surface carbonized enhancer 5-30% by weight, thermally conductive filler 20-60% by weight, wherein the surface carbonized enhancer is an enhancer having a carbon layer on the surface. Verstärktes Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verstärkte Polyphenylensulfid-Verbundmaterial durch Extrudieren und Granulieren des Rohrmaterials erhältlich ist.Reinforced polyphenylene sulfide composite material with high thermal conductivity claim 1 , characterized in that the reinforced polyphenylene sulfide composite material is obtainable by extruding and granulating the tube material. Verstärktes Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzflussrate des Polyphenylensulfidsubstrats 800-1200 g/10min beträgt.Reinforced polyphenylene sulfide composite material with high thermal conductivity claim 1 , characterized in that the melt flow rate of the polyphenylene sulfide substrate is 800-1200 g/10min. Verstärktes Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oberflächenkarbonisierte Verstärker wie folgt erhalten werden kann: Monomerrohmaterial, der Verstärker und ein optionaler zweidimensionaler flockenförmiger wärmeleitende Füllstoff werden gemischt und nach der In-situ-Polymerisation und Karbonisierung wird der oberflächenkarbonisierte Verstärker erlangt.Reinforced polyphenylene sulfide composite material with high thermal conductivity claim 1 , characterized in that the surface carbonized enhancer can be obtained as follows: monomer raw material, the enhancer and an optional two-dimensional flaky thermally conductive filler are mixed and after in situ polymerization and carbonization the surface carbonized enhancer is obtained. Verstärktes Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker alkalifreie Glasfasern und/oder Kohlefasern ist, und der wärmeleitende Füllstoff Graphit und/oder Siliziumkarbid ist.Reinforced polyphenylene sulfide composite material with high thermal conductivity claim 4 , characterized in that the reinforcement is alkali-free glass fiber and/or carbon fiber and the thermally conductive filler is graphite and/or silicon carbide. Verstärktes Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorläufer der Kohlenstoffschicht Polyimid oder Polyetherimid ist.Reinforced polyphenylene sulfide composite material with high thermal conductivity claim 1 , characterized in that the precursor of the carbon layer is polyimide or polyetherimide. Verstärktes Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffschicht den zweidimensionalen flockenförmigen wärmeleitfähigen Füllstoff enthält, und der zweidimensionale flockenförmige wärmeleitfähige Füllstoff Graphen und/oder Bornitrid ist.Reinforced polyphenylene sulfide composite material with high thermal conductivity claim 4 , characterized in that the carbon layer contains the two-dimensional flaky thermally conductive filler, and the two-dimensional flaky thermally conductive filler is graphene and/or boron nitride. Verstärktes Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Massenverhältnis des zweidimensionalen flockenförmigen wärmeleitenden Füllstoffs zu dem Verstärker 0,1~0,5:100 beträgt.Reinforced polyphenylene sulfide composite material with high thermal conductivity claim 7 , characterized in that the mass ratio of the two-dimensional flaky thermally conductive filler to the reinforcer is 0.1~0.5:100. Verstärktes Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmaterial die folgende Zusammensetzung aufweist: Polyphenylensulfidsubstrat 30-50 Gew.-%, oberflächenkarbonisierter Verstärker 10-20 Gew.-%, wärmeleitender Füllstoff 40-60 Gew.-%.Reinforced polyphenylene sulfide composite material with high thermal conductivity according to any one of Claims 1 until 8th , characterized in that the raw material has the following composition: polyphenylene sulfide substrate 30-50% by weight, surface carbonized reinforcer 10-20% by weight, thermally conductive filler 40-60% by weight. Verstärktes Polyphenylensulfid-Verbundmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker eine Länge von 2-8 mm aufweist, der Verstärker Kohlefasern ist, der Vorläufer der Kohlenstoffschicht Polyimid ist, der wärmeleitende Füllstoff Graphit mit 200-800 Mesh ist, und der zweidimensionale flockenförmige wärmeleitfähige Füllstoff Graphen ist.Reinforced polyphenylene sulfide composite material with high thermal conductivity claim 9 characterized in that the reinforcer has a length of 2-8 mm, the reinforcer is carbon fibers, the precursor of the carbon layer is polyimide, the thermally conductive filler is 200-800 mesh graphite, and the two-dimensional flaky thermally conductive filler is graphene.
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