一种天然橡胶的导热复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种天然橡胶的导热复合材料的制备方法，涉及导热复合材料的技术领域，包括以下步骤：S1：将导热填料进行预处理，导热填料选用1～2000目粒径之间不同大小的导热填料；S2：将预处理后的导热填料进行表面处理；S3：将天然橡胶投入炼胶机中进行塑炼；S4：待天然橡胶包辊后依次加入活化剂、防老剂、补强剂、导热填料、填充油、促进剂和硫化剂进行混炼；S5：炼均匀后下片，得到混炼胶，然后在室温下静置20～28小时后，硫化成型后测试复合材料的导热性能，合格后得到成品导热复合材料。本发明专利技术具有减小热阻，提高导热性能的效果。

Preparation of a Natural Rubber Thermal Conductive Composite

【技术实现步骤摘要】
一种天然橡胶的导热复合材料的制备方法
本专利技术涉及导热复合材料的
，尤其是涉及一种天然橡胶的导热复合材料的制备方法。
技术介绍
天然橡胶有热滞后效应，在一般条件和动态条件下所产生的热不能够快速的传递出去，导致材料的温度升高，加速老化，性能变差，因此提高天然橡胶复合材料的导热性能十分必要。提高天然橡胶的导热性能有两个方向：一是合成的方向，通过改变高分子材料中大分子或者链节的结构，获得特殊的物理结构得到导热性能良好的复合材料，但是这种工艺复杂且难以实现大规模的生产。二是通过共混将高导热率的填料与高分子材料进行共混填充，获得填充型导热复合材料，且这种工艺简单易行，有利于工业化生产。但是填充型导热复合材料在制备的过程中，由于导热填料表面张力的差异使得导热填料不易被高分子材料基体润湿，从而使得导热填料与高分子材料的界面之间存在一定的空隙，使得界面处的热阻增加，不利于热量的传导。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种天然橡胶的导热复合材料的制备方法，通过对导热填料进行预处理和表面处理使得导热填料与天然橡胶之间的混炼更加紧密和均匀，同时，通过不同粒径填料颗粒之间的复配，来提高复合材料内导热填料的堆积密度，使得形成更多的导热通路，从而减小热阻，提高导热性能。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种天然橡胶的导热复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将导热填料进行预处理，导热填料选用1～2000目粒径之间不同大小的导热填料；S2：将预处理后的导热填料进行表面处理；S3：将天然橡胶投入炼胶机中进行塑炼；S4：待天然橡胶包辊后依次加入活化剂、防老剂、补强剂、导热填料、填充油、促进剂和硫化剂进行混炼，其中各组分按重量份数计为：S5：混炼均匀后下片，得到混炼胶，然后在室温下静置20～28小时后，硫化成型后测试复合材料的导热性能，合格后得到成品导热复合材料。通过采用上述技术方案，天然橡胶由于其导热系数低，约0.15～0.21W/(m·K)，其无法很好地将吸收的热量快速地进传递散失，使得天然橡胶内热量积累，温度升高，天然橡胶出现老化，影响其工作状态。在天然橡胶中添加导热填料可以在一定程度上提高天然橡胶的导热系数，从而提高其导热性能。但是导热填料通常其极性与天然橡胶相反，天然橡胶无法很好地将导热填料润湿，使得导热填料与天然橡胶的界面之间存在一定的空隙，使得天然橡胶整体的导热能力提高不大。导热填料选用不同粒径的颗粒进行共混，可以在一定程度上增加导热填料之间排列的紧密程度，从而使得热量的传递更加顺畅，使得天然橡胶的导热能力得到提升。但是粒径小的导热填料其表面的张力相应增强，使得天然橡胶更加不易与导热填料进行润湿，且粒径较小的导热填料之间容易发生团聚而影响导热填料在天然橡胶中的分散性能，通过对导热填料进行表面处理，使得导热填料表面的活化能降低，表明张力降低，提高其与天然橡胶之间的润湿比例，从而提高复合后的天然橡胶的导热能力。并且在橡胶混炼过程中，表面处理后的导热填料上增加了与天然橡胶之间的交联点，一方面使得导热填料与天然橡胶结合的更加紧密牢固，另一方面使得天然橡胶在硫化定型的过程中，天然橡胶的交联度提高，复合后的橡胶的力学性能以及强度也相应增强。本专利技术进一步设置为：所述步骤S1的预处理包括以下步骤：步骤(1)：将1～2000目粒径的导热填料颗粒混合后置于马弗炉内高温处理；步骤(2)：在40～55℃下对高温处理后导热填料颗粒进行超声水洗，然后过滤；步骤(3)：将步骤(2)中得到的导热填料颗粒水洗至pH＝6.8～7.2后，真空干燥20～28h，再用粉碎机进行粉碎。通过采用上述技术方案，不同粒径的导热填料通过预处理使得导热填料之间的共混更加均匀紧密。高温煅烧后的导热填料其机械强度、硬度以及导热性能都得到较大的提高。然后对高温煅烧后的导热填料进行超声水洗去除表面杂质，在40～55℃下超声水洗的空化效果较好，可以更加有效地去除导热填料表面的杂质。本专利技术进一步设置为：所述步骤S2对导热填料的表面处理包括以下步骤：将预处理后的导热填料颗粒浸泡在表面处理溶液中，并超声处理0.5～2h，然后过滤，在真空下干燥后得到表面处理后的导热填料。通过采用上述技术方案，表面处理使得表面处理溶液中的表面活化剂通过化学或者物理作用润湿结合在导热填料表面，表明活化剂的与无机物亲和力较强的一端与导热填料表明取向排列并通过与导热填料表明的水膜上的羟基发生水解缩合反应而结合，表面活化剂与聚合物亲和力较强的一端在与天然橡胶混合时与天然橡胶取向排列结合，从而使得导热填料与天然橡胶之间的结合力增强，减少导热填料与天然橡胶之间的间隙，从而进一步提高天然橡胶的导热性能。本专利技术进一步设置为：所述表面处理溶液包括以下重量份数的组分：通过采用上述技术方案，导热填料基本上为无机物颗粒，其表面由于与空气中的水分子产生一定的吸附作用，使得导热填料表面形成一层水膜，硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂亲无机物的一端与导热填料表面的水膜通过化学反应即水解缩合相结合，而硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的另一端由于亲油，所以其与聚合物分子之间形成定向排列结合，从而使得导热填料与天然橡胶之间的结合更加紧密，导热性能提高。而且硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂共同使用时具有一定的协同增效能力，其对于导热填料的表面润湿能力更强，使得混炼后得到的导热复合材料的导热性能更强。第一助剂和第二助剂分别对表面活化剂的润湿作用起到增效作用，以及对导热填料的导热性能提升起到一定的提高的效果。本专利技术进一步设置为：所述第一助剂选自盐酸、柠檬酸、三氯乙酸中的一种或多种。通过采用上述技术方案，第一助剂中选用盐酸、柠檬酸和三氯乙酸中的一种或多种，其在加入表面处理液中时，提高溶液的酸性，而表面处理溶液中的酸性提高可以使得硅烷偶联剂与导热填料表面进行水解缩合的效率得到提升，从而提高表面处理液的处理效率和处理质量，使得导热填料与天然橡胶之间的混炼更加充分，结合更加紧密，提高导热性能。本专利技术进一步设置为：所述第二助剂包括以下重量百分比的组分：通过采用上述技术方案，十八氨基丙烷和二乙基乙醇胺都是一类超分散剂，其上具有胺锚固基团，胺锚固基团可以提高导热填料在天然橡胶乳液中的分散效果，并且十八氨基丙烷和二乙基乙醇胺也同时促进纳米氮化硼的分散均匀性，使得纳米氮化硼可以均匀地填充在导热填料之间，从而在一定程度上提高混炼后导热复合材料的导热能力。本专利技术进一步设置为：所述导热填料包括以下重量百分比的组分：氧化铝50～80％；碳化硅10～30％；氮化铝10～20％。通过采用上述技术方案，氧化铝的热的良导体，且氧化铝的晶体形态硬度高，其作为填料添加入天然橡胶中后，不仅提高了橡胶的导热效率，而且在一定程度上提高了橡胶的强度。而且氧化铝具有耐高温的特性，使得氧化铝在高温下的性能更加稳定。碳化硅的化学性质稳定，导热系数高，耐磨性好，当碳化硅混炼入天然橡胶中后，天然橡胶的导热能力以及耐磨能力得到较大的提升，且碳化硅具有一定的抗氧化能力，可以提高天然橡胶的抗老化能力。氮化铝属类金刚石氮化物、六方晶系，具有较高的强度，导热性好，热膨胀系数小，且氮化铝晶体的延展性能较好，氧化铝、碳化硅和氮化铝三者混合后的导热填料其综合性能得到更大的提升，在与天然橡胶混炼后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然橡胶的导热复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：将导热填料进行预处理，导热填料选用1～2000目粒径之间不同大小的导热填料；S2：将预处理后的导热填料进行表面处理；S3：将天然橡胶投入炼胶机中进行塑炼；S4：待天然橡胶包辊后依次加入活化剂、防老剂、补强剂、导热填料、填充油、促进剂和硫化剂进行混炼，其中各组分按重量份数计为：

【技术特征摘要】
1.一种天然橡胶的导热复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：将导热填料进行预处理，导热填料选用1～2000目粒径之间不同大小的导热填料；S2：将预处理后的导热填料进行表面处理；S3：将天然橡胶投入炼胶机中进行塑炼；S4：待天然橡胶包辊后依次加入活化剂、防老剂、补强剂、导热填料、填充油、促进剂和硫化剂进行混炼，其中各组分按重量份数计为：S5：混炼均匀后下片，得到混炼胶，然后在室温下静置20～28小时后，硫化成型后测试复合材料的导热性能，合格后得到成品导热复合材料。2.根据权利要求1所述的一种天然橡胶的导热复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1的预处理包括以下步骤：步骤(1)：将1～2000目粒径的导热填料颗粒混合后置于马弗炉内高温处理；步骤(2)：在40～55℃下对高温处理后导热填料颗粒进行超声水洗，然后过滤；步骤(3)：将步骤(2)中得到的导热填料颗粒水洗至pH＝6.8～7.2后，真空干燥20～28h，再用粉碎机进行粉碎。3.根据权利要求1所述的一种天然橡胶的导热复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2对导热...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博，胡恩波，吴琼瑛，
申请(专利权)人：三力士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33