热塑性模制组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热塑性模制组合物的混合物，这些热塑性模制组合物基于聚酰胺具有 三斜轴面形式的硅酸铝的无机填充剂并具有至少一种热稳定剂、以及还有至少一种附加物 质，涉及这些的生产，以及还有涉及由其生产的电绝缘的、导热的产品，特别是模制品和半 成品。
【背景技术】
[0002] 因为热塑性聚合物具有良好的电绝缘特性，它们被用于在电气工业中的许多应 用。然而，因为它们的导热系数低，它们也具有绝热效果，而当产生相对大量的热量并必须 耗散时这对电气部件来说是有问题的。通过使用以下添加剂可以广泛改变热塑性塑料的电 导率和热导率：例如，添加石墨增加了电导率和热导率这两者。然而，仅存在少数方法用于 增加热导率同时保持对于电力工业应用中所要求的类型的非常低的电导率。
[0003] Wolfgang。bier 的论文（埃尔兰根-纽伦堡大学（University of Erlangen-Nuremberg), 2004 年 7 月 17 日出版）题为"Erhdhung der thermischen LeitfiMgkeit elektrisch isolierender Polymerwerkstoffe" [增加电绝缘聚合物材料的热导率]说明了一种用具 有良好的热导率的电绝缘性粉末状填充剂组分填充流延树脂的方法，填充剂组分的量是这 样使得最大化所得到的流延树脂的热导率。这个目的是用可商购的陶瓷粉末组分，诸如氧 化铝、碳化硅、氮化硼、粉状石英和其他石英材料实现的，这些材料通常被用于生产研磨产 品。添加氧化铝（Ci-Al 2O3)来增加热塑性模制组合物和由其生产的产品的热导率是已知 的，并在许多专利申请中描述。
[0004] DE 102 60 098 Al表述了加入氧化铝使热塑性聚酯是电绝缘并且导热的。所列出 的其他附加物质是低分子量和聚合物有机化合物。
[0005] WO 2003/051971 A2涉及基于热塑性弹性体、特别是基于具有按重量计72. 3%的 氧化铝在40°C下具有热导率I. lW/mK的聚酰胺的柔性混配材料用于生产导热的软管，这些 软管具体可以用作加热软管或冷却软管。
[0006] JP 2004 059638 A2也说明了具有关于热导率、耐热性、低吸水率的优异的特性， 并在注射模制中使用的聚酰胺组合物。此外披露了基于PA 6T、PA 9MT和PA 66的实例（PA =聚酰胺）；将热导率添加剂日本轻金属制造氧化错（Nippon Light Metal Manufacturing Alumina)，"LS130"添加到这些中。
[0007] JP 2005 112908 A2传授了氧化铝填充的聚酰胺用作具有良好的热导率的电绝缘 体的用途。具体说明了获得的产品用于电缆护套的用途，当暴露于2000伏特时其保持起作 用至少50小时。
[0008] 已经广泛地说明了石墨在混配聚酰胺材料中的用途，但是所得到的模制组合物的 电导率是感兴趣的主要点。
[0009] DE 36 44 773 Al说明了包含玻璃纤维和石墨的聚酰胺树脂组合物；这些实现尽 可能仅2.2 · IO4 Ω的固有的表面电阻值。
[0010] JP 2003 165904 A说明了具有特别好的耐冲击性（通过加入橡胶达到）的一种包 含石墨的、导电混配聚酰胺材料。
[0011] 在US-A 6 228 288中所述的基于聚酰胺和石墨的材料的目的是适合用于基于它 们的电导率值的传感器。
[0012] JP 2007 016093 A说明了由热塑性聚合物和从1%到50%的石墨制成的具有 I. 6W/mK的改进的热导率的一种组合物。
[0013] WO 2009/019186 Al说明了电绝缘热传导混配聚酰胺材料，这些聚酰胺材料包含 氧化铝和石墨二者。
[0014] 混配聚酰胺材料经常在经受严格机械要求的应用中使用。因此，对于混配聚酰胺 材料的另一个重要的要求（连同热导率和电阻）是良好的机械特性。然而，在混配聚酰胺 材料中使用氧化铝和石墨以便提高热导率引起了混配材料和由其生产的产品的显著脆性。 使用石墨和氧化铝由模制组合物生产的混配聚酰胺材料/聚酰胺产品仅具有关于变形耐 受性（断裂拉伸应变）以及关于耐冲击性的低水平的性能。断裂拉伸应变是一个材料特征 值，该值描述了样品断裂后的永久伸长率除以最初测量的长度，并因此是用于表征材料的 变形（或延展性）的重要指标（http ://de. wikipedia.org/wiki/Bruchdehnung)。
[0015] 相比之下，材料的耐冲击性说明了它吸收冲击和碰撞的能量而不破裂的能力。耐 冲击性被计算为冲击能量与样品截面的比值（测量单位kj/m 2)。耐冲击性可通过不同类 型的弯曲冲击测试，根据ISO 179-1的卡毕（Charpy)或根据ISO 180的伊佐德（Izod) 测定。对于耐冲击性，与耐缺口冲击性不同，测试样品不具有切口（也参见：http:// de.wikipedia.org/wiki/Schlagz% C3 % A4higkeit 或甚至 "Schlagbiegeversuch (柔性 冲击测试）"，PSM，高分子服务有限公司，梅泽堡（Polymer Service GmbH Merseburg)http: //wiki, polymerservice-merseburg. de/index. php/Schlagbiegeversuch)〇
[0016] 石墨和氧化铝在混配聚酰胺材料中或在由其制造的产品中的使用导致对冲击载 荷的低耐受性。此外，石墨在工业生产厂房的使用是不令人希望的。由于石墨具有低的密 度和粒径，它易于形成导电的粉尘并且可以在高于350°C闷烧。这些特性导致对人和电子设 备的风险。
[0017] 另一方面，由于氧化铝的硬度，氧化铝在混配聚酰胺材料的加工中的使用导致所 使用的设备的磨损增加。在挤出过程的情况下，受影响的特别是螺杆、机筒和模具。在注射 模制过程的情况下，注塑模具的磨损也有显著增加。
[0018] 具有改善的热传导性的混配聚酰胺材料通常是在热源的附近使用。由这些混配聚 酰胺材料制成的部件因此经常暴露于升高的温度。
[0019] 当混配聚酰胺材料和由其生产的产品暴露在升高的温度下一段延长的时间时，它 们总体上表现出它们的力学特性的削弱。这种效应主要是由聚合物在升高的温度下的氧化 降解（热氧化降解）造成的。为了本发明的目的，表述延长的时间是指长于100小时，并且 为了本发明的目的，表述升高的温度是指高于80°C。
[0020] 热塑性模制组合物和由其生产的产品相对于热氧化降解的稳定性通常是通过采 取一个标准化测试样品作为产品的一个实例并且对比机械特性，特别是冲击耐受性、断裂 应力和在ISO 527拉伸测试中测量的断裂拉伸应变，以及还有在规定的温度下经历规定的 时间的弹性模量来评估的。
【发明内容】
[0021] 因此本发明的一个目的是提供基于聚酰胺的热塑性模制组合物用于生产具有高 热导率并且同时具有电绝缘特性和良好的机械性能的产品，其中机械特性由于升高的温度 的显著削弱仅发生在延长的时间之后。此外，目的是避免与氧化铝的使用相关联的上述缺 点。
[0022] 出人意料地，已经发现连同硅酸铝，还包括至少一种热稳定剂的基于聚酰胺的热 塑性模制组合物和由其生产的产品即使暴露在相对高的温度延长的时间后具有增加的热 导率和良好的机械特性，而没有在所述热塑性模制组合物的加工中发生任何上述缺点。
[0023] 出人意料地，此外已经发现，当与具有三斜单晶面形式的硅酸铝（高岭土）的 热塑性模制组合物进行比较时，具有三斜轴面形式的硅酸铝（蓝晶石）（海尔曼-摩根 (Hermann-Mauguin)符号系统）的基于聚酰胺的热塑性模制组合物和由其生产的产品具有 进一步增加的热导率。
[0024] 该目的通过热塑性模制组合物的混合物达到，并且本发明因此提供了用于热塑性 模制组合物的混合物，这些混合物包含：
[0025] a.按重量计从5%至69. 94%的聚酰胺，
[0026] b.按重量计从30%至80%的三斜轴面硅酸铝，
[0027] c.按重量计从0.05 %至5 %的至少一种热稳定剂以及
[0028] d.按重量计从0.01%至60%的至少一种其他附加物质，
[0029] 其中所有重量百分比的总和始终为按重量计100%。
【具体实施方式】
[0030] 为了清楚起见，应当指出本发明的范围包括在一般意义上的或在优选的范围内以 下所列出的所有定义和参数的任何所希望的组合。此外，应当指出为了本发明的目的，简化 的表述三斜轴面硅酸铝（或蓝晶石）与表述三斜轴面形式的硅酸铝同义地使用。
[0031] 本发明的混合物是通过在至少一个混合器中混合用作起始材料的组分a.、b.、 c.以及d.制备用于进一步使用。这产生了基于本发明的混合物的模制组合物作为中间产 品。这些模制组合物（也称为热塑性模制组合物）可以仅由组分a.、b.、c.以及d.组成或 者另外也可以包括除了组分a.、b.、c.以及d.以外的其他组分。在这种情况下，为了规定 的量化范围的目的，必要的是改变组分a.、b.、c.以及d.，其方式为使得所有重量百分比的 总和始终为100。
[0032] 本发明此外提供了旨在在挤出、吹塑模制或注塑模制中使用的聚酰胺模制组合 物，优选处于颗粒形式，包含本发明的混合物，其组成为按重量计从95 %至100 %，优选按 重量计从98%至100%、特别优选按重量计从99%至100%的本发明的聚酰胺模制组合物 或在本发明中使用的用于生产电绝缘但导热的产品的聚酰胺模制组合物。
[0033] 在一个优选的实施例中，用于热塑性模制组合物的本发明的混合物包含按重量计 从40 %至80 %的组分b.三斜轴面硅酸铝，特别优选按重量计从50 %至80 %，非常特别优 选按重量计从60 %至80 %。
[0034] 用作组分a.的聚酰胺优选无定形的或半晶质的聚酰胺，给予特别优选的是具有 至少180°C的熔点的半晶质的聚酰胺或具有至少150°C的玻璃化转变温度的无定形的