导热聚乙烯复合材料及其制备方法技术

技术编号:10435371 阅读:71 留言:0更新日期:2014-09-17 12:30
本发明专利技术提供了一种导热聚乙烯复合材料及其制备方法。该导热聚乙烯复合材料按重量份计包括15~50份的聚乙烯、4~35份的导热纤维以及23~80份的导热颗粒。该导热聚乙烯复合材料中,通过将导热纤维作为导热填料加入至聚乙烯基体中,形成了导热聚乙烯复合材料。相比于颗粒状的导热填料而言,呈纤维状的导热纤维在进入聚乙烯基体后,相互之间更容易形成搭接状态,所形成的搭接网络也更容易贯穿整个聚乙烯基体。在这样的搭接网络的热传导作用下,基体中的热量快速扩散,从而有利于提高复合材料的传热效率。同时加入导热颗粒后,这些导热颗粒能够“包裹”不同导热纤维之间的接头,使导热纤维之间形成更强的导热通路。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种。该导热聚乙烯复合材料按重量份计包括15~50份的聚乙烯、4~35份的导热纤维以及23~80份的导热颗粒。该导热聚乙烯复合材料中,通过将导热纤维作为导热填料加入至聚乙烯基体中,形成了导热聚乙烯复合材料。相比于颗粒状的导热填料而言,呈纤维状的导热纤维在进入聚乙烯基体后,相互之间更容易形成搭接状态,所形成的搭接网络也更容易贯穿整个聚乙烯基体。在这样的搭接网络的热传导作用下,基体中的热量快速扩散,从而有利于提高复合材料的传热效率。同时加入导热颗粒后,这些导热颗粒能够“包裹”不同导热纤维之间的接头,使导热纤维之间形成更强的导热通路。【专利说明】
本专利技术涉及聚合物材料加工领域,具体而言,涉及一种导热聚乙烯复合材料及其 制备方法。
技术介绍
随着科学技术的发展,电子领域以及LED领域对器件的功率和集成度的要求日益 提高,相应地,高功率和高集成度使得器件在正常工作状态下的生热量越来越高。这就要求 器件具有较高的传热性能,以达到及时的散热效果。作为这些器件的重要制备材料,聚合物 材料的导热性能也受到了越来越多的挑战。目前大多数的导热聚合物复合材料采用的聚合 物基体是聚苯硫醚和聚酰胺。然而,这些材料或加工性能较差,或价格较高,不宜进行大规 模的生产制备。 聚乙烯为典型的热塑性塑料,其本体无臭、无味、无毒、材质柔而韧、密度比水低, 且具有优异的介电性能。同时,聚乙烯的化学稳定性较好,可以耐大多数的酸碱盐类,常温 下不溶于任何有机溶剂。另外,聚乙烯的耐低温性能优良,在_60°C下仍能够保持良好的力 学性能。作为一种工程塑料,聚乙烯的高温流动性好,加工性能优异,且具有明显的成本优 势。综合上述原因,以聚乙烯为聚合物基体的导热聚合物复合材料成为了新的研究热点。 专利CN102311568B公开了一种导热高密度聚乙烯材料的制备方法,主要原理是 采用碳化硅、氮化铝等颗粒状的导热填料填充高密度聚乙烯,以制备导热高密度聚乙烯材 料。上述材料的热导率较低,其最高热导率只有0. 69w/(mk)。 专利CN102311567B公开了一种纳米氧化铝填充的聚乙烯导热材料,但其导热率 也较低。当纳米氧化铝填充量达到59%时,材料的热导率只有0. 616w/(mk)。 综上所述,如何提闻聚乙稀复合材料的导热率成为了研究者的新的关注热点。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种,以解决现有技术中聚乙 烯复合材料的导热性能较低的问题。 为了实现上述目的,根据本专利技术的一个方面,提供了一种导热聚乙烯复合材料,其 按重量份计包括15?50份的聚乙烯、4?35份的导热纤维以及23?80份的导热颗粒。 进一步地,按重量份计,导热纤维包括2?20份的长纤维和2?15份的短纤维; 长纤维的长度为0. 7?9mm,短纤维的长度为0. 15?0. 4mm。 进一步地,上述导热纤维的热导率>80w/(mk),导热纤维的拉伸强度>700Mpa。 进一步地,按重量份计,导热颗粒包括20?50份的膨胀石墨和3?30份的鳞片 石墨。 进一步地,膨胀石墨的起始膨胀温度为250?280°C;膨胀石墨的粒径为100?300 目,鳞片石墨的粒径为1200?5000目。 进一步地,导热纤维为碳纤维或金属纤维,优选为碳纤维。 进一步地,按重量份计,还包括1?15份的增强纤维,优选增强纤维为玻璃纤维。 进一步地,按重量份计,导热聚乙烯复合材料还包括:1?20份的阻燃剂和0. 5? 6份的阻燃协效剂、可选的3?15份的增韧剂以及可选的0. 5?3份的偶联剂,优选阻燃 剂为十溴二苯醚、十溴二苯乙烷或四溴双酚A中的一种或多种;优选阻燃协效剂为三氧化 二锑、锑酸钠或硼酸锌中的一种或多种;优选增韧剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、三元乙丙橡 胶、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物中的一种或多种;优选偶联剂为硅烷偶联剂。 根据本专利技术的另一方面,还提供了一种导热聚乙烯复合材料的制备方法,其包括 以下步骤:S1、按重量份计,将15?50份的聚乙烯、4?35份的导热纤维,以及23?80份 的导热颗粒在混合机中进行混合,得到混合物;S2、将混合物进行挤出、牵引和造粒,得到导 热聚乙烯复合材料。 进一步地,步骤S1中,还包括将按重量份计的1?15份的增强纤维加入混合机 中,与聚乙烯、导热纤维和导热颗粒共同进行混合的步骤。 进一步地,步骤S1中,还包括将按重量份计1?20份的阻燃剂和0. 5?6份的阻 燃协效剂加入混合机中,与聚乙烯、导热纤维、导热颗粒和可选的增强纤维共同进行混合的 步骤。 进一步地,步骤S1中,在将聚乙烯加入混合机中之前,将聚乙烯和3?15份的增 韧剂混合,并将混合物在-60?-20°C温度下磨粉至粒径在150 μ m以下。 进一步地,步骤S1中,导热颗粒包括20?50份的膨胀石墨和3?30份的鳞片 石墨;在将鳞片石墨加入混合机中之前,还包括对鳞片石墨进行预处理的步骤;对鳞片石 墨进行预处理的步骤包括:按重量份计,将0. 3?2份的偶联剂溶于乙醇中,配制成浓度为 1?3% wt的第一混合溶液,将第一混合溶液喷洒至鳞片石墨中,并在混合机中混合,取出 干燥后形成预处理的鳞片石墨。 进一步地,步骤S1中,在将增强纤维加入混合机中之前,还包括对增强纤维进行 预处理的步骤;对增强纤维进行预处理的步骤包括:按重量份计,将0. 2?1份的偶联剂溶 于乙醇中,配制成浓度为1?3% wt的第二混合溶液,将第二混合溶液喷洒至增强纤维中, 经干燥后,形成预处理的增强纤维。 进一步地,步骤S2中,将混合物进行挤出时,挤出温度为200?270°C。 应用本专利技术的,通过将导热纤维作为导热填料 加入至聚乙烯基体中,形成了导热聚乙烯复合材料。相比于颗粒状的导热填料而言,呈纤维 状的导热填料在进入聚乙烯基体后,相互之间更容易形成搭接状态,所形成的搭接网络也 更容易贯穿整个聚乙烯基体。在这样的搭接网络的热传导作用下,能够促使基体中的热量 快速扩散,从而有利于提高复合材料的传热效率,进而提高复合材料的散热效果。另外,在 复合材料受到外力冲击时,纤维状的导热填料所形成的搭接网络还能够利用自身的形变吸 收一定的能量,从而改善复合材料的抗冲击性能,使复合材料具有更高的力学性能。同时加 入导热颗粒后,这些导热颗粒能够"包裹"不同导热纤维之间的接头,使导热纤维之间形成 更强的导热通路。再例如,导热颗粒还能够"钻入"导热纤维之间的位置,促使原本相互远 离的导热纤维通过这些导热颗粒形成导热通路。在各方面的作用下,有利于使两种导热填 料相互协调,在聚乙烯基体中形成更完善的三维网络结构。从而进一步改善复合材料的导 热性能,并提高复合材料的抗冲击性能。 【具体实施方式】 需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。 正如
技术介绍
部分所介绍的,现有的聚乙烯复合材料具有导热性较差的问题。 为了解决这一问题,本专利技术专利技术人提供了一种导热聚乙烯复合材料,按重量份计,其包括 15?50份的聚乙烯和4?35份的导热纤维以及23本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种导热聚乙烯复合材料,其特征在于,按重量份计,包括15~50份的聚乙烯、4~35份的导热纤维以及23~80份的导热颗粒。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:冷鸿飞刘昕李学灿陈亮亮孙文倩
申请(专利权)人:北京华创瑞风空调科技有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

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