机械球磨法制备PS导电复合材料的方法技术

本发明专利技术涉及导热复合材料领域，具体地说是一种机械球磨法制备PS导电复合材料的方法。该PS导电复合材料的原料重量比为：石墨：5‑18%、氮化铝：0.1‑0.9%、纳米氧化铝：0.6‑2.5%、氮化硼：0.3‑1.2%、偶联剂：0.05‑0.5%、分散剂：0.3‑1.5%，其余为PS粉，制备方法为将原料按比例混匀后置于振动罐内振动100‑120 min，使各成分均匀分散到PS基体中，取出振动后的反应物，填充于平板硫化机的模具中，高温热压后脱模得到PS导电复合材料。本发明专利技术的PS导电复合材料具有良好的导热性能的同时，还兼具很好的抗拉强度，且制备方法反应效率高，节约能源，无工业废料，生产成本低，市场前景好。

【技术实现步骤摘要】
机械球磨法制备PS导电复合材料的方法
本专利技术涉及导热复合材料领域，具体地说是一种机械球磨法制备PS导电复合材料的方法。
技术介绍
PS是五大通用树脂之一，国内外生产量极大，应用范围广阔。日常生活中的很大一部分产品都由PS制备，但是其自身存在的一些缺陷，如低导热性、机械强度低等，大大限制了其应用范围。将低导热PS制备成导热性能良好且高强度的复合材料，将可以扩大PS在LED照明、汽车、加热/冷却/制冷等领域的应用。在PS导热复合材料制备方法方面，利用密炼机将PS基体与石墨粉体按照一定比例密炼塑化，再放入双螺开炼机挤出造粒，用平板硫化机热压成型。根据加工方式和对原料要求的不同，加工方法可分为：熔融混合、研磨混合、溶液共混、粉末混合。熔融混合是将导热填料粉末与熔融PS借助混炼设备混合，然后加工成型。此方法在熔融混炼的过程中需要高温和较长时间进行混炼，因此会有有毒气体如Cl2放出，不利于环保，且需要高温高耗能的操作过程，从经济角度考虑，成本较高。但该方法现在广泛应用于塑料制品业，其工艺成熟，板材机械性能好。研磨混合：研磨混合法是将PS与导热填料经过研磨，使其均匀混合，再进行熔融浇铸成型。研磨法工艺手段相对简单，但每次处理量非常少，研磨过程中误差也高，不适于工业生产。溶液共混：该法是将PS溶于适当的溶剂中，均匀分散导热填料于溶液中，蒸发以后，将PS与导热填料混合物熔融浇铸，挤出或模压成型。此方法污染高，溶剂的回收和无毒化是非常难攻克的技术难点，环保效应差。粉末混合：机械球磨法是目前最具有前景的应用技术，并且环保效应强。该方法往往存在着填充料分散不均匀的问题，导致材料成分不均一，性能不稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服PS低导热性和低机械强度的问题，提供一种机械球磨法制备PS导电复合材料的方法。本专利技术的方案是通过这样实现的：一种PS导电复合材料，其原料重量比为：石墨：5-18%、氮化铝：0.1-0.9%、纳米氧化铝：0.6-2.5%、氮化硼：0.3-1.2%、偶联剂：0.05-0.5%、分散剂：0.3-1.5%，其余为PS粉。优选的，PS导电复合材料原料重量比为：石墨：8-15%、氮化铝：0.3-0.6%、纳米氧化铝：0.9-2.0%、氮化硼：0.6-1.0%、偶联剂：0.1-0.3%、分散剂：0.5-1.2%，其余为PS粉。优选的，PS导电复合材料原料重量比为：石墨：11%、氮化铝：0.4%、纳米氧化铝：1.2%、氮化硼：0.9%、偶联剂：0.2%、分散剂：0.8%，其余为PS粉。优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯类偶联剂。优选的，所述分散剂为石蜡、硬脂酸钡、硬脂酸钙中的一种以上。机械球磨法制备上述PS导电复合材料的方法，该方法是将石墨：5-18%、氮化铝：0.1-0.9%、纳米氧化铝：0.6-2.5%、氮化硼：0.3-1.2%、偶联剂：0.05-0.5%、分散剂：0.3-1.5%和PS粉混匀，放入高能球磨机中进行机械球磨，使各成分均匀分散到PS基体中，取出振动后的反应物，填充于平板硫化机的模具中，高温热压后脱模得到PS导电复合材料。优选的，所述机械球磨的温度为60-70℃，转速为400-500rpm；优选的，所述机械球磨的时间为3-5h。本专利技术实现的技术原理是：石墨、氮化铝、纳米氧化铝、氮化硼在偶联剂、分散剂和振动罐振动作用下，均匀地分散在PS基体中，复合材料内部形成更为密集的导热网络，导热性能增强，同时各金属元素赋予复合材料更高的机械强度。本专利技术具备以下良好效果：（1）本专利技术的PS导电复合材料具有良好的导热性能。（2）本专利技术的PS导电复合材料具有良好的机械强度，其纵向拉伸强度和横向拉伸强度都在50MPa以上。（3）本专利技术制备方法过程没有Cl2排放，无工业废料产生，且过程中不需添加有毒有害化学试剂，环保效应强，生产成本低，市场前景好。具体实施方式以下结合实施例和描述本专利技术一种机械球磨法制备PS导电复合材料的方法，这些描述并不是对本
技术实现思路
作进一步的限定。实施例1一种PS导电复合材料，其原料重量比为：石墨：11%、氮化铝：0.4%、纳米氧化铝：1.2%、氮化硼：0.9%、偶联剂：0.2%、分散剂：0.8%，其余为PS粉，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述分散剂为石蜡和硬脂酸钡。机械球磨法制备上述PS导电复合材料的方法，是将石墨：11%、氮化铝：0.4%、纳米氧化铝：1.2%、氮化硼：0.9%、硅烷偶联剂：0.2%、分散剂石蜡和硬脂酸钡：0.8%以及PS粉混匀，放入高能球磨机中进行机械球磨，机械球磨的温度为65℃，转速为400rpm，时间为3h，使各成分均匀分散到PS基体中，取出振动后的反应物，填充于平板硫化机的模具中，在压力6MP、温度160℃下热压10min，热压后脱模得到PS导电复合材料。实施例2一种PS导电复合材料，其原料重量比为：石墨：5%、氮化铝：0.9%、纳米氧化铝：0.6%、氮化硼：1.2%、偶联剂：0.05%、分散剂：1.5%，所述偶联剂为钛酸酯类偶联剂，所述分散剂为石蜡和硬脂酸钙。机械球磨法制备上述PS导电复合材料的方法，是将石墨：5%、氮化铝：0.9%、纳米氧化铝：0.6%、氮化硼：1.2%、钛酸酯类偶联剂：0.05%、分散剂石蜡和硬脂酸钙：1.5%以及PS粉混匀，放入高能球磨机中进行机械球磨，机械球磨的温度为70℃，转速为500rpm，时间为5h，使各成分均匀分散到PS基体中，取出振动后的反应物，填充于平板硫化机的模具中，在压力10MP、温度180℃下热压20min，热压后脱模得到PS导电复合材料。实施例3一种PS导电复合材料，其原料重量比为：石墨：18%、氮化铝：0.1%、纳米氧化铝：2.5%、氮化硼：0.3%、偶联剂：0.5%、分散剂：0.3%，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述分散剂为石蜡和硬脂酸钡。机械球磨法制备上述PS导电复合材料的方法，是将石墨：18%、氮化铝：0.1%、纳米氧化铝：2.5%、氮化硼：0.3%、硅烷偶联剂：0.5%、分散剂石蜡和硬脂酸钡：0.3%以及PS粉混匀，放入高能球磨机中进行机械球磨，机械球磨的温度为60℃，转速为400rpm，时间为4h，使各成分均匀分散到PS基体中，取出振动后的反应物，填充于平板硫化机的模具中，在压力8MP、温度170℃下热压15min，热压后脱模得到PS导电复合材料。实施例4一种PS导电复合材料，其原料重量比为：石墨：15%、氮化铝：0.6%、纳米氧化铝：1.8%、氮化硼：0.7%、偶联剂：0.4%、分散剂：1.2%，其余为PS粉，所述偶联剂为钛酸酯类偶联剂，所述分散剂为石蜡和硬脂酸钙。机械球磨法制备上述PS导电复合材料的方法，是将石墨：15%、氮化铝：0.6%、纳米氧化铝：1.8%、氮化硼：0.7%、钛酸酯类偶联剂：0.4%、分散剂石蜡和硬脂酸钙：1.2%以及PS粉混匀，放入高能球磨机中进行机械球磨，机械球磨的温度为70℃，转速为400rpm，时间为3h，使各成分均匀分散到PS基体中，取出振动后的反应物，填充于平板硫化机的模具中，在压力10MP、温度165℃下热压18min，热压后脱模得到PS导电复合材料。本专利技术上述实施例方案仅是对本专利技术的说明而不能限制本专利技术，权利要求中指出了本专利技术产品组成成分、成分比例、制备方法参数的范围，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PS导电复合材料，其特征在于，其原料重量比为：石墨：5‑18%、氮化铝：0.1‑0.9%、纳米氧化铝：0.6‑2.5%、氮化硼：0.3‑1.2%、偶联剂：0.05‑0.5%、分散剂：0.3‑1.5%，其余为PS粉。

【技术特征摘要】
1.一种PS导电复合材料，其特征在于，其原料重量比为：石墨：5-18%、氮化铝：0.1-0.9%、纳米氧化铝：0.6-2.5%、氮化硼：0.3-1.2%、偶联剂：0.05-0.5%、分散剂：0.3-1.5%，其余为PS粉。2.根据权利要求1所述的PS导电复合材料，其特征在于，其原料重量比为：石墨：8-15%、氮化铝：0.3-0.6%、纳米氧化铝：0.9-2.0%、氮化硼：0.6-1.0%、偶联剂：0.1-0.3%、分散剂：0.5-1.2%，其余为PS粉。3.根据权利要求2所述的PS导电复合材料，其特征在于，其原料重量比为：石墨：11%、氮化铝：0.4%、纳米氧化铝：1.2%、氮化硼：0.9%、偶联剂：0.2%、分散剂：0.8%，其余为PS粉。4.根据权利要求1-3任一项所述的PS导电复合材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐翔，陈素云，
申请(专利权)人：唐翔，李撰，
类型：发明
国别省市：广西,45