高导热TPU材料及其制备方法技术

本申请涉及TPU材料技术领域，具体公开了一种高导热TPU材料及其制备方法，所述高导热TPU材料按重量份数计，包括如下重量份的原料：TPU母粒700‑800份、PVC母粒100‑200份、改性氧化石墨烯10‑20份、光稳定剂10‑30份；其制备方法包括母粒烘料、熔融共混和挤出造粒三个步骤，本申请制备的高导热TPU材料提高了TPU材料的导热性和抗菌性。

【技术实现步骤摘要】
高导热TPU材料及其制备方法
本申请涉及TPU材料
，更具体地说，它涉及一种高导热TPU材料及其制备方法。
技术介绍
TPU是指热塑性聚氨酯弹性体橡胶，TPU具有良好的力学性能且加工性能好，广泛应用于手机、平板、家用电器、汽车和医疗卫生等领域中。TPU的分子结构中包括刚性嵌段和柔性嵌段，刚性嵌段由二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)与小分子多元醇反应得到；柔性嵌段由二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)和大分子多元醇反应得到，刚性嵌段和柔性嵌段交替构成TPU。TPU的这种刚性嵌段和柔性嵌段结构使其具有良好的回弹性，因此常被用来制备手机、平板、家用电器等保护壳，保护内部器件不受外界作用而损伤。针对上述中的相关技术，专利技术人认为存在以下缺陷：由于TPU的导热率较低，TPU制备的保护壳不利于保护壳内部器件散热，影响使用者的体验感。
技术实现思路
为了改善TPU导热率低的问题，本申请提供一种高导热TPU材料及其制备方法。第一方面，本申请提供一种高导热TPU材料采用如下的技术方案：一种高导热TPU材料，按重量份数计，由包括如下重量份的原料制成：TPU母粒700-800份、PVC母粒100-200份、偶联改性氧化石墨烯10-20份、光稳定剂10-30份。通过采用上述技术方案，PVC与TPU混合能够增加TPU的抗冲击强度，在将材料制成保护壳体时能够保护内部器件，内部器件不容易受冲击而损坏；光稳定剂能够提高材料的抗老化性能，延长材料的使用时间；偶联改性氧化石墨烯偶联改性处理能够提高氧化石墨烯与高分子体系的相容性，偶联改性氧化石墨烯与TPU材料共混后制成保护壳体，壳体内部电子器件运行散发的热量能够通过材料中的偶联改性氧化石墨烯进行传导，从而提高了TPU材料的导热性；拉伸强度为69.3-72.5MPa，冲击强度为0.39-0.47J/m，回弹率为82.3％-85.6％，导热系数为4.54-9.13W/(m·K)，抗菌率为25-60％，一般聚合物导热系数在4以上能够称为高导热材料。优选的，所述原料还包括粒状结构的碳化硅，碳化硅与偶联改性氧化石墨烯的重量比为1:1-3。通过采用上述技术方案，碳化硅具有较高的导热率，碳化硅的引入能够增加高导热TPU材料导热性；同时，粒状结构的碳化硅能够在偶联改性氧化石墨烯的片与片之间起到桥接作用，使不同维度的导热填料在TPU中填充的更加密实，有助于材料的热传递，碳化硅与偶联改性氧化石墨烯协同作用进一步提升了材料的导热性。优选的，碳化硅与偶联改性氧化石墨烯的重量比为1:2。通过采用上述技术方案，碳化硅与偶联改性氧化石墨烯的重量比为1:2时，材料的导热性更好，能够进一步提升TPU的导热性。优选的，所述高导热TPU材料还包括粒状结构的碳化硅，碳化硅的平均粒度为1.5-10μm，偶联改性氧化石墨烯的平均粒度为5-10μm。通过采用上述技术方案，平均粒度为1.5-10μm的碳化硅能够更容易在平均粒度为5-10μm的偶联改性氧化石墨烯之间起到桥接作用，能够提升材料的导热作用。优选的，所述碳化硅的平均粒度为1.5μm，偶联改性氧化石墨烯的平均粒度为8μm。通过采用上述技术方案，碳化硅平均粒度为1.5μm和偶联改性氧化石墨烯平均粒度为8μm能够进一步提升TPU的导热性。优选的，所述高导热TPU材料还包括纳米氧化铜5-10份。通过采用上述技术方案，金属离子具有良好的导热性，能够提高TPU的导热性；同时纳米氧化铜还具有抗菌作用，提升了材料的安全性。第二方面，本申请提供一种高导热TPU材料的制备方法，采用如下的技术方案：一种高导热TPU材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：母粒烘料：将TPU母粒和PVC母粒在60℃-70℃中烘10-12h，得到烘干的TPU母粒和PVC母粒；熔融共混：称量各原料，将各原料熔融共混10-15min，熔融温度为150-160℃，得到共混物；挤出造粒：将共混物粉碎后进行挤出造粒，得到高导热TPU材料，挤出温度为140℃-160℃。通过采用上述技术方案，各原料能够混合均匀，更易发挥各原料的作用；同时使得制备得到的产品具有导热性、抗菌性和回弹性的综合性能；为了使得烘干效果较好，母料的烘干温度可以为60℃、65℃、70℃，烘干时间可以为10h、11h、12h；熔融共混时间可以为10min、11min、12min、13min、14min、15min，温度可以为150℃、155℃、160℃，能够使得TPU母粒和PVC母粒实现均匀高效的混合。优选的，所述偶联改性氧化石墨烯的制备工艺为：将氧化石墨烯水溶液加入到硅烷偶联剂乙醇溶液中混合均匀，加入盐酸溶液调节pH为5-6，加热至50-60℃，反应1-2h后，过滤洗涤，烘干，得到偶联改性氧化石墨烯，氧化石墨烯和硅烷偶联剂的重量比为5：1。通过采用上述技术方案，偶联改性后的氧化石墨烯与TPU之间能够有更好的相容性，能够更好的发挥氧化石墨烯的导热作用；为了提供偶联反应条件，pH值可以为5或6，加热温度可以为50℃、55℃、60℃，反应时间可以为1h、1.5h、2h。优选的，所述熔融共混步骤中，还添加有与偶联改性氧化石墨烯的重量比为1:1-3的粒状碳化硅。通过采用上述技术方案，能够将碳化硅与各原料混合均匀，更好的发挥碳化硅的作用。优选的，所述熔融共混步骤中，还添加有5-10份重量份数平均粒度为500-800nm的氧化铜。通过采用上述技术方案，能够将氧化铜与各原料混合均匀，更好的发挥氧化铜的作用。综上所述，本申请具有以下有益效果：1、PVC与TPU混合能够增加TPU的抗冲击强度，在将材料制成保护壳体时能够保护内部器件，内部器件不容易受冲击而损坏；光稳定剂能够提高材料的抗老化性能，延长材料的使用时间；偶联改性氧化石墨烯偶联改性处理能够提高氧化石墨烯与高分子体系的相容性，偶联改性氧化石墨烯与TPU材料共混后制成保护壳体，壳体内部电子器件运行散发的热量能够通过材料中的偶联改性氧化石墨烯进行传导，从而提高了TPU材料的导热性；2、本申请中添加了碳化硅，碳化硅具有较高的导热率，碳化硅的引入能够增加高导热TPU材料导热性；同时，粒状结构的碳化硅能够在偶联改性氧化石墨烯的片与片之间起到桥接作用，使不同维度的填料在TPU中填充的更加密实，有助于材料的热传递，碳化硅与偶联改性氧化石墨烯协同作用进一步提升了材料的导热性。具体实施方式目前使用的大多数TPU材料都是采用聚醚多元醇或聚酯多元醇、二苯甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯和小分子多元醇共聚制备而成，制备出的TPU具有良好的回弹性，但是TPU材料导热性低，仅为0.035W/(m·K)，制备成保护壳后，不利于保护壳内部的产品散热；专利技术人在研究中发现，向TPU材料中加入导热率高的石墨烯能够有效提高TPU材料的导热性；同时碳化硅的添加能够与石墨烯一起起到协同作用，进一步提升TP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导热TPU材料，其特征在于，按重量份数计，由包括如下重量份的原料制成：TPU母粒700-800份、PVC母粒100-200份、偶联改性氧化石墨烯10-20份、光稳定剂10-30份。/n

【技术特征摘要】
1.一种高导热TPU材料，其特征在于，按重量份数计，由包括如下重量份的原料制成：TPU母粒700-800份、PVC母粒100-200份、偶联改性氧化石墨烯10-20份、光稳定剂10-30份。


2.根据权利要求1所述的高导热TPU材料，其特征在于：所述原料还包括粒状结构的碳化硅，碳化硅与偶联改性氧化石墨烯的重量比为1:1-3。


3.根据权利要求2所述的高导热TPU材料，其特征在于：所述碳化硅与偶联改性氧化石墨烯的重量比为1:2。


4.根据权利要求3所述的高导热TPU材料，其特征在于：所述碳化硅的平均粒度为1.5-20μm，偶联改性氧化石墨烯的平均粒度为5-10μm。


5.根据权利要求4所述的高导热TPU材料，其特征在于：所述碳化硅的平均粒度为1.5μm，偶联改性氧化石墨烯的平均粒度为8μm。


6.根据权利要求5所述的高导热TPU材料，其特征在于：所述高导热TPU材料还包括纳米氧化铜5-10份。


7.权利要求1所述的高导热TPU材料的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡瑾，
申请(专利权)人：深圳鑫富艺科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44