一种高导热绝缘塑料制造技术

本发明专利技术公开了一种高导热绝缘塑料，属于绝缘材料领域。本发明专利技术以超声波处理法将膨胀石墨剥离成微纳米石墨片，提高分散度，以硝酸锌、一水合柠檬酸反应生成的柠檬酸锌为前驱体，接着在填料表面包覆氧化锌，制核‑壳结构，使得包覆后的填料，与酚醛树脂等的湿润性得以改善，进一步地提高了体系的导热性能；本发明专利技术以所用填料氧化铝、氧化锌在非熔融状态下不导电，可很好的提供绝缘性，在与具有苯环和酰胺键结构的芳纶纤维，混合作用可更好地提供良好的绝缘性。本发明专利技术解决了目前常用塑料的导热、绝缘性能不佳的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高导热绝缘塑料
本专利技术属于绝缘材料领域，具体涉及一种高导热绝缘塑料。
技术介绍
随着科学技术的进步，人们对导热材料的要求有了进一步的提高，质轻、易加工成型，抗冲击，耐化学腐蚀，耐热疲劳、优良的电绝缘性能和化学稳定性等都是人们对导热材料的新要求。相较于金属材料而言，高分子材料具有价格低廉、耐腐蚀、易成型、力学性能良好的优点，同时能通过注塑的方式制成各种形状的产品且无须二次成型及表面处理，大大降低了电子电器制品的成本。但高分子材料是热的不良导体，这大大限制了聚合物在导热领域的应用，通过在塑料中添加各类填料是最常用的制备导热塑料的方法。目前，导热塑料正越来越多地取代金属部件应用于航天航空、电子电器、汽车零部件、化工生产等各领域。相比起传统的金属散热部件，导热塑料具有质轻、产品设计自由度高、成型加工方便、生产效率高、散热均匀、可避免灼热点且能有效减少零件因高温造成的局部变形等诸多优点。目前市面上有一种利用高的长径比碳纤维与低的长径比粉体填料按照一定比例进行混杂制备导热材料。这些利用不同长径比的材料进行混杂的填充方法虽能在一定程度上改善复合材料的力学性能，但对导热性能的影响有限。同时大量研究者力图使用石墨烯、碳纳米管等高热导率的碳纳米材料改善复合材料的导热性能。碳纳米材料作为新兴的功能材料，其作为导热填料的使用已被各类文献广泛报道，特别是在低填充量下，复合材料的热导率能得到极大的提升而受到研究的关注。虽然此类导热塑料具有较高的热导率，但仍存在导电性高，高填充量下力学性能不足，价格昂贵的缺点。因此，急需开发一种兼具优异导热性能和绝缘性能的高导热绝缘塑料以满足市场需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前常用塑料的导热、绝缘性能不佳的问题，提供一种高导热绝缘塑料。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下所述的技术方案是：一种高导热绝缘塑料，包括如下组分：2~5份对苯二甲酸、3~7份碳酰胺、1~4份聚癸二酸酐、5~8份丙二酸二乙酯、2~5增塑剂、1~4份助剂、20~40份水，还包括：20~45份复合导热基料、15~30份复合绝缘料。所述复合导热基料的制备方法，包括如下步骤：（1）取膨胀石墨烯按质量比1：30~50加入N，N-二甲基甲酰胺混合，高速搅拌，超声波处理，得分散液，室温静置，取分散液过滤，取滤渣用水洗，干燥，得微纳米石墨片，于40~60℃，取聚偏氟乙烯按质量比1：10~15加入N，N-二甲基甲酰胺混合搅拌，加入聚偏氟乙烯质量3~6倍的微纳米石墨片混合，超声波处理，加入聚偏氟乙烯质量4~8倍的水混合搅拌，过滤，取滤渣水洗，干燥，得微纳米复合材料，备用；（2）于65~80℃，按质量比3：6~10：1取硝酸锌溶液、无水乙醇、一水合柠檬酸混合搅拌，得混合液，取混合液按质量比8~15：1加入预处理填料混合搅拌，保温静置，减压蒸发，真空浓缩，得浓缩物，取浓缩物煅烧，冷却，得煅烧物，取煅烧物碾磨，得核-壳结构物；（3）按质量比6~10：3：0.1取备用的微纳米复合材料、壳-核结构物、辅料于反应釜混合搅拌，得混料，取混料按质量比12~16：5加入试剂A混合，真空蒸发，即得复合导热基料。所述步骤（2）中的预处理填料：按质量比12~16：1取乙醇溶液、硅烷偶联剂KH-550混合搅拌，调节pH，室温静置，升温至35~50℃，加入氧化铝混合搅拌，过滤，取滤渣于干燥，粉碎过筛，收集过筛颗粒，即得预处理填料。所述步骤（3）中的试剂A：按质量比12~18：5取乙醇溶液、丙酮混合，即得试剂A。所述步骤（3）中的辅料：按质量比5：1~3取微晶石蜡、甘油混合，即得辅料。所述复合绝缘料的制备：取鳞云母粉碎过筛，取过筛颗粒按质量比20：1~3：1：8~12加入酚醛树脂、聚丙烯酰胺、试剂B混合搅拌，得混合物，取混合物按质量比12~18：1：0.3加入聚乙烯吡咯烷酮、表面活性剂混合，剪切分散，即得复合绝缘料。所述试剂B：按质量比4：1~2：18取乙二胺四乙酸、柠檬酸钠、水混合，即得试剂B。所述表面活性剂：按质量比1：3~6取十六烷基三甲基氯化胺、十二烷基二甲基甜菜碱混合，即得表面活性剂。所述增塑剂：按质量比5~8：1取柠檬酸三乙酯、邻苯二甲酸二辛酯混合，即得增塑剂。所述助剂：按质量比1：3~5：2取芳纶纤维、三乙烯二胺、甲基硅油混合，即得助剂。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术以超声波处理法将膨胀石墨剥离成微纳米石墨片，提高分散度，采用共混法对聚偏氯乙烯进行改性，改变了聚偏氯乙烯的晶相，强化了导热效果，以硝酸锌、一水合柠檬酸反应生成的柠檬酸锌为前驱体，通过颗粒溶胶法制凝胶，对填料表面改姓，改善聚合物基导热复合材料填料与聚合物基体的界面，先用硅烷偶联剂提高填料的亲和性，改善填料与聚合物基体的相容性，在此过程中，使得表面张力缩小，湿润角显著增加，大大提高了热导率，接着在填料表面包覆氧化锌，制核-壳结构，使得包覆后的填料，与酚醛树脂等的湿润性得以改善，进一步地提高了体系的导热性能；（2）本专利技术以所用填料氧化铝、氧化锌在非熔融状态下不导电，可很好的提供绝缘性，且其在使用过程中配合微纳米石墨，使得传热效果得以提升，并且对纳米石墨本身的导电性予以控制，再与具有两层硅氧四面体结构夹着一层铝氧八面体造组成的层片状结构的云母协同，可进一步提高绝缘效果，云母在粉碎后，在酚醛树脂等的补强作用下，可提升云母成分的透气性、渗透性，在与具有苯环和酰胺键结构的芳纶纤维，混合作用可更好地提供良好的绝缘性。具体实施方式预处理填料：按质量比12~16：1取体积分数为90%的乙醇溶液、硅烷偶联剂KH-550混合，以400~600r/min搅拌30~55min，用质量分数20%的乙酸溶液调节pH至5.2~5.6，室温静置1~3h，升温至35~50℃，加入氧化铝混合搅拌1~3h，过滤，取滤渣于70~90℃烘箱干燥至恒重后，投入粉碎机粉碎过120目筛，收集过筛颗粒，即得预处理填料。辅料：按质量比5：1~3取微晶石蜡、甘油混合，即得辅料。试剂A：按质量比12~18：5取体积分数为70%的乙醇溶液、丙酮混合，即得试剂A。试剂B：按质量比4：1~2：18取乙二胺四乙酸、柠檬酸钠、水混合，即得试剂B。助剂：按质量比1：3~5：2取芳纶纤维、三乙烯二胺、甲基硅油混合，即得助剂。增塑剂：按质量比5~8：1取柠檬酸三乙酯、邻苯二甲酸二辛酯混合，即得增塑剂。表面活性剂：按质量比1：3~6取十六烷基三甲基氯化胺、十二烷基二甲基甜菜碱混合，即得表面活性剂。复合导热基料的制备方法，包括如下步骤：（1）取膨胀石墨烯按质量比1：30~50加入N，N-二甲基甲酰胺于容器混合，以3000~5000r/min高速搅拌20~45min后，移至超声波震荡仪以45~55kHz频率超声波处理20~35min，得分散液，室温静置1~3h后，取分散液过滤，取滤渣用水洗3~5次，移至70~90℃烘箱干燥，得微纳米石墨片，于40~60℃，取聚偏氟乙烯按质量比1：10~15加入N，N-二甲基甲酰胺混合搅拌20~45min，加入聚偏氟乙烯质量3~6倍的微纳米石墨片混合，以45~55kHz超声波处理15~25min，加入聚偏氟乙烯质量4~8倍的水混合，以400~600r/min搅拌30~50min，过滤，取滤渣本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导热绝缘塑料，按质量份数计，包括如下组分：2~5份对苯二甲酸、3~7份碳酰胺、1~4份聚癸二酸酐、5~8份丙二酸二乙酯、2~5增塑剂、1~4份助剂、20~40份水，其特征在于，还包括：20~45份复合导热基料、15~30份复合绝缘料。

【技术特征摘要】
1.一种高导热绝缘塑料，按质量份数计，包括如下组分：2~5份对苯二甲酸、3~7份碳酰胺、1~4份聚癸二酸酐、5~8份丙二酸二乙酯、2~5增塑剂、1~4份助剂、20~40份水，其特征在于，还包括：20~45份复合导热基料、15~30份复合绝缘料。2.根据权利要求1所述一种高导热绝缘塑料，其特征在于，所述复合导热基料的制备方法，包括如下步骤：（1）取膨胀石墨烯按质量比1：30~50加入N，N-二甲基甲酰胺混合，高速搅拌，超声波处理，得分散液，室温静置，取分散液过滤，取滤渣用水洗，干燥，得微纳米石墨片，于40~60℃，取聚偏氟乙烯按质量比1：10~15加入N，N-二甲基甲酰胺混合搅拌，加入聚偏氟乙烯质量3~6倍的微纳米石墨片混合，超声波处理，加入聚偏氟乙烯质量4~8倍的水混合搅拌，过滤，取滤渣水洗，干燥，得微纳米复合材料，备用；（2）于65~80℃，按质量比3：6~10：1取硝酸锌溶液、无水乙醇、一水合柠檬酸混合搅拌，得混合液，取混合液按质量比8~15：1加入预处理填料混合搅拌，保温静置，减压蒸发，真空浓缩，得浓缩物，取浓缩物煅烧，冷却，得煅烧物，取煅烧物碾磨，得核-壳结构物；（3）按质量比6~10：3：0.1取备用的微纳米复合材料、壳-核结构物、辅料于反应釜混合搅拌，得混料，取混料按质量比12~16：5加入试剂A混合，真空蒸发，即得复合导热基料。3.根据权利要求2所述一种高导热绝缘塑料，其特征在于，所述步骤（2）中的预处理填料：按质量比12~16：1取乙醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：裘友玖，陈建春，庞成荣，
申请(专利权)人：佛山皖和新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44