一种聚氨酯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚氨酯复合材料及其制备方法，主要由聚氨酯树脂基体、陶瓷导热填料、阻燃填料和玻璃纤维复合后形成复合材料，复合材料厚度≤5mm。聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）制浆；（2）浸渍；（3）成型。本发明专利技术将导热填料、阻燃填料、网状玻璃纤维等同时加入到聚氨酯基材中，得到了综合性能优异的聚氨酯复合材料，可应用于电子材料的热管理，起导热、散热、绝缘、阻燃、力学性能增强等作用。本发明专利技术可以灵活调整浆料配方，也可通过模具灵活调整材料的尺寸，得到系列产品。本发明专利技术聚氨酯基复合材料制备工艺流程短，成本低，具备规模化生产前景。生产前景。

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于有机
‑
无机复合材料
，具体涉及一种聚氨酯复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着LED和电子器件朝着大功率化、集成化、体积微型化的方向发展，涉及的功率器件发热量越来越大，因此人们要解决的首要问题就是散热。如果这些材料产生的热量若没能及时的散发出去，将会使器件工作的结温升高，器件的工作稳定性、使用寿命等受到严重影响。高分子基导热绝缘材料可应用于发热器件与散热器件之间，是热管理的关键部件之一。
[0003]聚氨酯在各个领域进行应用，在作为导热绝缘材料的基体这一方面，它具有的主要优点是弹性好、绝缘性能好、耐水性好。但它的本征导热系数较小，不利于热量的散发。并且聚氨酯热分解温度低，易燃，因此不适合在高温环境下使用。因此，将聚氨酯用于功率型导热绝缘材料，必须提高其导热效率、热稳定性、力学性能和阻燃性能，并且保持其优异的电绝缘性是大势所趋。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决现有技术中的不足之处，提供一种导热效率高、热稳定性强、力学性能好、阻燃性能佳、电绝缘性能优异的聚氨酯复合材料及其制备方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种聚氨酯复合材料，主要由聚氨酯树脂基体、陶瓷导热填料、阻燃填料和玻璃纤维复合后形成复合材料，复合材料厚度≤5mm。
[0006]聚氨酯树脂基体为热塑性聚氨酯，热塑性聚氨酯固含为10%～60%；陶瓷导热填料为：氧化铝、氮化硼、碳化硅、氮化硅、氧化锌、氧化镁的一种或几种，导热填料粒径为5～120μm；阻燃填料为聚磷酸铵、氢氧化铝、氢氧化镁、勃姆石、红磷、蒙脱土的一种或几种，阻燃填料粒径为1～80μm；玻璃纤维为连续玻璃纤维，并且编织成网状，网格大小为0.05～0.5mm，厚度≤0.5mm。
[0007]一种聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）制浆；（2）浸渍；（3）成型。
[0008]聚氨酯树脂基体采用水溶性聚氨酯或有机溶剂型聚氨酯乳液，加入导热填料、阻燃填料及适当的改性剂，用高速搅拌，转速为1000～10000r/min，搅拌时间为0.5～24h后制备成浆料。
[0009]制备的浆料中含有导热填料的质量分数为10%～80%、阻燃填料的质量分数为5%～60%；改性剂为硅烷偶联剂、十二烷基苯磺酸钠、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、聚乙二醇、聚乙烯醇、硬脂酸、硬脂酸盐、油酸等的一种或几种，改性剂添加量的的质量分数为0.5%～10%。
[0010]步骤（2）具体为：将编织成网状的玻璃纤维浸渍到上述浆料中，使浆料均匀、充分
粘附到玻纤上，经干燥后得到薄膜。
[0011]步骤（2）中浸渍工序的温度为10～80℃、时间为0.5～24h；干燥方式为自然干燥、真空干燥或鼓风干燥的一种。
[0012]步骤（3）具体为：将多层薄膜叠放在一起，置于模具中，同时加热并施加压力，得到复合材料。
[0013]步骤（3）中的施加压力为0.1～50MPa，加热温度为100～200℃，成型时间为0.5～24h。
[0014]采用上述技术方案，研究表明，陶瓷导热填料，包括氧化铝、氮化硼、碳化硅等不仅可以增加高分子基体的导热性能，还能有效提高其热稳定性，在导热高分子复合材料中具有较好的应用；阻燃填料，包括氢氧化铝、氢氧化镁和聚磷酸铵等可以提升高分子的耐热和阻燃性能，防止高温导致火灾的发生；连续玻璃纤维编织后与高分子材料复合，可大大提高材料的力学性能和热稳定性。本专利技术将导热填料、阻燃填料、网状玻璃纤维等同时加入到聚氨酯基材中，得到了综合性能优异的聚氨酯复合材料，可应用于电子材料的热管理，起导热、散热、绝缘、阻燃、力学性能增强等作用。本专利技术可以灵活调整浆料配方，也可通过模具灵活调整材料的尺寸，得到系列产品。
[0015]本专利技术的技术特性为：1、根据功率型电子材料的工作特性，本专利技术的具有玻纤增强、高导热、阻燃的聚氨酯基复合材料，各组分结合紧密，可以良好发挥各种填料的功效。2、本专利技术聚氨酯基复合材料制备工艺流程短，成本低，具备规模化生产前景。
[0016]本专利技术的经济性为：随着电子工艺、汽车、航空航天等领域的快速发展，集成化、高功率的电子器件应用越来越多，其热管理显得尤其重要，因此导热绝缘材料具有巨大的市场前景。本专利技术复合材料综合性能好，制备工艺简单，成本低，便于规模化生产和实际应用。
具体实施方式
[0017]本专利技术的一种聚氨酯复合材料，主要由聚氨酯树脂基体、陶瓷导热填料、阻燃填料和玻璃纤维复合后形成复合材料，复合材料厚度≤5mm。
[0018]聚氨酯树脂基体为热塑性聚氨酯，热塑性聚氨酯固含为10%～60%；陶瓷导热填料为：氧化铝、氮化硼、碳化硅、氮化硅、氧化锌、氧化镁的一种或几种，导热填料粒径为5～120μm；阻燃填料为聚磷酸铵、氢氧化铝、氢氧化镁、勃姆石、红磷、蒙脱土的一种或几种，阻燃填料粒径为1～80μm；玻璃纤维为连续玻璃纤维，并且编织成网状，网格大小为0.05～0.5mm，厚度≤0.5mm。
[0019]一种聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）制浆；（2）浸渍；（3）成型。
[0020]聚氨酯树脂基体采用水溶性聚氨酯或有机溶剂型聚氨酯乳液，加入导热填料、阻燃填料及适当的改性剂，用高速搅拌，转速为1000～10000r/min，搅拌时间为0.5～24h后制备成浆料。
[0021]制备的浆料中含有导热填料的质量分数为10%～80%、阻燃填料的质量分数为5%～60%；改性剂为硅烷偶联剂、十二烷基苯磺酸钠、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、聚乙二醇、聚乙烯醇、硬脂酸、硬脂酸盐、油酸等的一种或几种，改性剂添加量的的质量分数为0.5%～10%。
[0022]步骤（2）具体为：将编织成网状的玻璃纤维浸渍到上述浆料中，使浆料均匀、充分
粘附到玻纤上，经干燥后得到薄膜。
[0023]步骤（2）中浸渍工序的温度为10～80℃、时间为0.5～24h；干燥方式为自然干燥、真空干燥或鼓风干燥的一种。
[0024]步骤（3）具体为：将多层薄膜叠放在一起，置于模具中，同时加热并施加压力，得到复合材料。
[0025]步骤（3）中的施加压力为0.1～50MPa，加热温度为100～200℃，成型时间为0.5～24h。
[0026]在实验室中进行了制备聚氨酯复合材料的实验，具体实施例如下：取水性聚氨酯100份，聚氨酯固含30%，加入氮化硼40份、聚磷酸铵20份、氢氧化铝10份、硅烷偶联剂3份、聚乙二醇3份，搅拌共混2h，转速为4000r/min，得到粘稠的浆料。取编织好的玻纤网，浸渍到浆料中，水浴锅保温50℃，浸渍10h，取出后置于真空干燥箱中干燥，得到复合材料薄膜。将薄膜叠6层，铺到模具中压制，压力为0.2MPa,温度130℃，保压1h，得到平整的复合材料薄膜，薄膜厚度约2mm，经测试：导热率为1.5W/mK，抗拉强度比纯聚氨酯提升50%，初始热分解温度由18本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯复合材料，其特征在于：主要由聚氨酯树脂基体、陶瓷导热填料、阻燃填料和玻璃纤维复合后形成复合材料，材料厚度≤5mm。2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯复合材料，其特征在于：聚氨酯树脂基体为热塑性聚氨酯，热塑性聚氨酯固含为10%～60%；陶瓷导热填料为：氧化铝、氮化硼、碳化硅、氮化硅、氧化锌、氧化镁的一种或几种，导热填料粒径为5～120μm；阻燃填料为聚磷酸铵、氢氧化铝、氢氧化镁、勃姆石、红磷、蒙脱土的一种或几种，阻燃填料粒径为1～80μm；玻璃纤维为连续玻璃纤维，并且编织成网状，网格大小为0.05～0.5mm，厚度≤0.5mm。3.根据权利要求2所述的一种聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）制浆；（2）浸渍；（3）成型。4.一种聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）具体为：聚氨酯树脂基体采用水溶性聚氨酯或有机溶剂型聚氨酯乳液，加入导热填料、阻燃填料及适当的改性剂，用高速搅拌，转速为1000～10000r/min，搅拌时间为0.5～24h后制备成浆料。5.根据权利要求4所述的一种聚氨酯复合材料的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德波，杨文，任新林，杨德威，张阳，
申请(专利权)人：黄河科技学院，
类型：发明
国别省市：