一种高导热特性纳米复合聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高导热特性纳米复合聚丙烯复合材料，包括以下组分及质量百分含量：聚丙烯80

【技术实现步骤摘要】
一种高导热特性纳米复合聚丙烯复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电气绝缘材料
，一种高导热特性纳米复合聚丙烯复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着工业和科技的不断发展，普通的聚合物材料难以满足未来电力和电子工业发展的需要，尤其是工作频率急剧增加，电子设备所产生的热量迅速积累和增加，工作环境温度也迅速向高温方向变化，为保证电子元器件长时间高可靠地正常工作，必须阻止工作温度的不断升高，因此及时散热能力就成为影响其使用寿命的重要因素，研制高导热性能的聚合物材料是现在科研工作者亟需解决的问题。
[0003]聚丙烯具有重量轻、耐腐蚀、易加工、力学均衡性好、价格低廉等优点，广泛应用在电子元器件，化工热交换热备等领域，制品产量已超过聚氯乙烯，成为仅次于聚乙烯的第二大通用塑料，但是聚丙烯的导热系数较低，仅为0.24W/m
·
k，散热性能较差，已难以满足现代工业和科技的快速发展。
[0004]为了满足现代工业和科技的需要，许多研究者通过纳米掺杂改性来提高聚丙烯导热性能，沸石是一种具有纳米孔洞结构的无机硅铝酸氧化物，其结构是出硅氧四面体和铝氧四面体构成的三维骨架结构，具有纳米结构简单、重复性和稳定性好的特点，被广泛应用在气体吸附、分子筛、离子交换以及催化等领域，其多孔结构使其具备比普通无机氧化物大得多的比表面积和更高的表面能，在纳米尺寸下，沸石的比表面积尤其是外比表面积将更加巨大，同时孔道缩短，孔洞开口数量增加，使其具备更高的表面能和活性。

技术实现思路
r/>[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的第一目的是提供一种高导热特性纳米复合聚丙烯复合材料，其在低填料掺量下，也可获得高热导率。
[0006]本专利技术的第二目的是提供上述高导热特性纳米复合聚丙烯复合材料的制备方法。
[0007]本专利技术的技术方案如下：。
[0008]一种高导热特性纳米复合聚丙烯复合材料，包括以下组分及质量百分含量：。
[0009]聚丙烯80
‑
95%，。
[0010]超支化聚芳酰胺接枝的纳米沸石颗粒5
‑
20%。
[0011]较佳地，所述纳米沸石选自4A型沸石、NaY型沸石和ZSM
‑
5型沸石中的一种或几种。
[0012]本专利技术还包括一种上述高导热特性纳米复合聚丙烯复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：。
[0013]将氨基功能化的纳米沸石颗粒分散在溶剂中，加入定量的3,5
‑
二氨基苯甲酸和亚磷酸三苯酯，在110℃氮气气氛下反应6h，经过离心、洗涤、烘干得到超支化聚芳酰胺接枝功能化的纳米沸石颗粒；。
[0014]将超支化聚芳酰胺接枝功能化的纳米沸石颗粒，分散到乙醇溶剂，超声震荡30分
钟；然后将流变仪加热至110℃，启动电机并放入一定量的聚丙烯粒料进行融炼，等粒料充分熔融后，将超支化聚芳酰胺接枝功能化的纳米沸石乙醇溶液按照一定的掺杂比例，添加至料仓中进行混炼；混炼20分钟后，将交联剂加入到料仓中进行混炼；最后关闭料仓，将流变仪加热至170℃，持续混炼30分钟至转矩不变，停止电机，将混好的复合物取出并剪成料粒冷却后放干燥塔内自然冷却，得到高导热功能化纳米沸石/聚丙烯复合材料。
[0015]较佳地，所述步骤(1)中的溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮。
[0016]较佳地，所述步骤(1)中，氨基功能化的纳米沸石颗粒分散在溶剂中的浓度为，5
‑
15g纳米颗粒/100ml溶剂。
[0017]较佳地，所述步骤(1)中3,5
‑
二氨基苯甲酸与氨基功能化的纳米沸石颗粒的投料比为1:5，所述亚磷酸三苯酯为反应中的脱水剂，投入量为1ml/2g纳米沸石颗粒。
[0018]较佳地，所述步骤(2)中超支化聚芳酰胺接枝功能化的纳米沸石颗粒功分散在溶剂中的浓度为，1
‑
10g纳米颗粒/200ml溶剂。
[0019]较佳地，所述步骤(2)中的交联剂为过氧化二异丙苯。
[0020]较佳地，所述步骤(2)中交联剂的加入量为，交联剂与聚丙烯的质量比为1:50。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：。
[0022]第一，本专利技术以超支化聚芳酰胺接枝纳米沸石颗粒和聚丙烯为原料，得到高导热功能化纳米沸石/聚丙烯复合材料，该复合材料具有很高的热导率，与传统的填料直接共混法相比，热导率以及热机性能提高明显。
[0023]第二，本专利技术得到的聚丙烯复合材料具有优异的导热性能，可以在低导热填料掺量下大幅提高聚合物基体的热导率和力学性能，因此在机械、电子、化工等领域具有广泛的应用价值。
[0024]第三，本专利技术的制备方法简单易操作，可控性强，可规模化放大生产。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1的超支化聚芳酰胺接枝4A型沸石的红外光谱图片；。
[0026]图2为本专利技术实施例1的超支化聚芳酰胺接枝4A型沸石/聚丙烯复合材料的扫描电镜图片。
[0027]图3为本专利技术实施例1的超支化聚芳酰胺接枝纳米沸石/聚丙烯与纯聚丙烯、纳米沸石/聚丙烯、氨基功能化的纳米沸石/聚丙烯聚合物复合材料的热导率对比图，填料含量为10wt%。
具体实施方式
[0028]本专利技术的高导热功能化纳米沸石/聚丙烯复合材料是以超支化聚芳酰胺接枝纳米沸石以及聚丙烯为原料，通过机械共混得到的，所得高导热功能化纳米沸石/聚丙烯复合材料具有很高的热导率，超支化聚芳酰胺接枝纳米沸石分布均匀且与聚丙烯基体之间的润湿性、结合力和相容性好，其质量百分含量在5
‑
20%。
[0029]本专利技术的高导热功能化纳米沸石/聚丙烯复合材料的制备方法主要包括以下两个步骤：。
[0030]（1）将氨基功能化的纳米沸石颗粒分散在溶剂中，加入定量的3,5
‑
二氨基苯甲酸
和亚磷酸三苯酯，在110℃氮气气氛下反应6h，经过离心、洗涤、烘干得到超支化聚芳酰胺接枝功能化的纳米沸石颗粒；。
[0031]（2）将超支化聚芳酰胺接枝功能化的纳米沸石颗粒，分散到乙醇溶剂，超声震荡30分钟；然后将流变仪加热至110℃，启动电机并放入一定量的聚丙烯粒料进行融炼，等粒料充分熔融后，将超支化聚芳酰胺接枝功能化的纳米沸石乙醇溶液按照一定的掺杂比例，添加至料仓中进行混炼；混炼20分钟后，将交联剂加入到料仓中进行混炼；最后关闭料仓，将流变仪加热至170℃，持续混炼30分钟至转矩不变，停止电机，将混好的复合物取出并剪成料粒冷却后放干燥塔内自然冷却，得到高导热功能化纳米沸石/聚丙烯复合材料。
[0032]上述高导热特性纳米复合聚丙烯中的超支化聚芳酰胺接枝纳米沸石颗粒含量可以通过控制纳米沸石颗粒低密度聚丙烯的质量比进行调节；步骤（1）中，通过氮气氛围保护超支化接枝反应顺利进行。
[0033]下面结合具体实施例和附图详细描述本专利技术。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导热特性纳米复合聚丙烯，其特征在于，包括以下组分及质量百分含量：聚丙烯80
‑
95%，超支化聚芳酰胺接枝的纳米沸石颗粒5
‑
20%；所述的高导热特性纳米复合聚丙烯的制备方法包括以下步骤：(1)将氨基功能化的纳米沸石颗粒分散在溶剂中，加入定量的3,5
‑
二氨基苯甲酸和亚磷酸三苯酯，在110℃氮气气氛下反应6h，经过离心、洗涤、烘干得到超支化聚芳酰胺接枝功能化的纳米沸石颗粒；(2)将超支化聚芳酰胺接枝功能化的纳米沸石颗粒，分散到乙醇溶剂，超声震荡30分钟；然后将流变仪加热至110℃，启动电机并放入一定量的聚丙烯粒料进行融炼，等粒料充分熔融后，将超支化聚芳酰胺接枝功能化的纳米沸石乙醇溶液按照一定的掺杂比例，添加至料仓中进行混炼；混炼20分钟后，将交联剂加入到料仓中进行混炼；最后关闭料仓，将流变仪加热至170℃，持续混炼30分钟至转矩不变，停止电机，将混好的复合物取出并剪成料粒冷却后放干燥塔内自然冷却，得到高导热功能化纳米沸石/聚丙烯复合材料。2.如权利要求1所述的高导热特性纳米复合聚丙烯，其特征在于，所述纳米沸石颗粒选自4A型沸石、NaY型沸石、ZSM
‑
5型沸石中的一种或几种。3.一种如权利要求1所述的高导热聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将氨基功能化的纳米沸石颗粒分散在溶剂中，加入定量的3,5
‑
二氨基苯甲酸和亚磷酸三苯酯，在110℃氮气气氛下反应6h，经过离心、洗涤、烘干得到超支化聚芳酰胺接枝功能化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩柏，侯尚振，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：