一种具有双连续相结构的导热阻燃复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有双连续相结构的导热阻燃复合材料及其制备方法，该具有双连续相结构的导热阻燃复合材料不需要使用传统的任何一种阻燃剂，仅仅利用特殊选择的双连续相聚合物体系，加上导热填料的特定加入方式，得到同时具有阻燃、导热功能和较好的力学性能的功能复合材料。本发明专利技术的具有双连续相结构的导热阻燃复合材料，是由以下体积配比的原料制成：聚氯乙烯混合物30

【技术实现步骤摘要】
一种具有双连续相结构的导热阻燃复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种聚合物复合材料及制备方法，更具体地说涉及一种具有双连续相结构的导热阻燃复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚合物共混改性技术常常利用两种或者两种以上的具有不同性能的聚合物，通过机械熔融共混、溶液共混、原位聚合共混等混合方法，利用参与共混的基体材料各自特点互补可以制备高性能的聚合物合金材料。聚合物共混改性技术是一种实现聚合物高性能化的简单而行之有效的方法，利用这一技术制备的功能材料在电子、汽车、建筑、能源等许多领域获得了广泛应用。如果依据共混体系的相容性可以简单地将聚合物共混物分为三种情形：
①
完全相容体系：两种聚合物材料共混后将形成了分子水平的相容，共混物不仅宏观上是均相，微观结构上也是均相的，因此也称之为热力学相容体系。
②
完全不相容体系：由于两种聚合物材料相容性太差，制备的聚合物共混物形成了宏观相分离，导致这类聚合物共混物无实用价值。
③
部分相容体系：另外一种情形是，当两种聚合物材料共混时，尽管共混体系热力学不相容，但由于动力学的原因，即共混物体系由于粘度大，分子或链段运动速度极慢，使热力学不稳定的状态相对稳定下来，形成宏观均相，亚微观非均相体系。这就是所谓的部分相容聚合物共混体系，大多数高分子共混物都属于此类，也是最具实际应用价值的聚合物共混体系。
[0003]此外，在聚合物共混物体系中，相比较依据相容性的分类方法，还有另外一种分类的方法是依据多组分聚合物共混时形成的各个相的形貌进行分类，可以分为以下两种：1.“海
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岛”结构：这是一种依据人们认知中海洋中海水与岛屿的关系演变而来，只有完全不相容体系和部分相容体系才可能形成这种“海
‑
岛”结构，完全相容体系不可能形成“海
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岛”结构。“海
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岛”结构中，含量较少的聚合物组分倾向于以分散相(所谓的“岛”相)的形式存在于连续相(所谓的“海”相)基体中，就像小岛散落在海洋中一样，因此称为“海
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岛”结构。利用“海
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岛”结构的形成，可对聚合物基体进行改性，例如“海
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岛”结构增韧剂增韧改性聚合物基体是最典型的例子，增韧剂用量较少、通常以“岛”的形式分散在基体中形成“海
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岛”结构。2.双连续相结构：非均相多组分聚合物的织态结构模型提出：两种聚合物共混时，其中一种聚合物的体积分数含量在26％以下时一定形成分散相；一种聚合物的体积分数含量在74％以上一定形成连续相；至于聚合物的体积分数含量在26
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74％之间的聚合物形成分散相还是连续相与分子间作用力、体系粘度、共混温度等条件相关。若参与共混的两种聚合物在接近等体积组成比时，则会倾向于形成相互贯穿的交织网络状结构，这种特殊的聚合物共混物结构也常常称之为双连续相结构。
[0004]在双连续相聚合物共混体系中，由于两个组分形成互补的相互贯穿的网络结构，因此利用双连续相的特殊结构可以制备具有特殊性能的聚合物材料或聚合物复合材料。目前已经商品化并获得广泛应用的实例是聚烯烃/热塑性弹性体双连续相聚合物共混体系，如聚丙烯(PP)/丁苯热塑性弹性体(SBS)。在PP/SBS共混体系中，依据两种聚合物的体积比
通常可以形成三种结构：1.SBS增韧改性PP：该共混体系中，PP树脂是连续相，SBS是分散相，其中SBS是作为橡胶型增韧剂提高PP的冲击韧性，尤其是低温冲击强度。此体系中SBS是作为“岛”相、PP作为“海”相形成典型的“海
‑
岛”。2.PP增强改性SBS：该共混体系中，SBS是连续相，PP树脂是分散相。利用半结晶、高强度的PP树脂作为增强剂提高SBS强度等力学性能，如拉伸强度和撕裂强度。尤其在充油SBS体系中，大量的液体油类助剂加入SBS中以后导致其力学性能大幅度下降，而加入PP树脂可以有效地改善SBS因大量充油导致的力学性能下降。此体系中也是典型的“海
‑
岛”结构，与上述不同的是PP作为“岛”相、SBS则是作为“海”相。3.PP/SBS双连续相结构：由于PP与SBS的相容性不好，两种不能形成分子级别相容的均相体系，当PP与SBS在接近等体积比时能够形成双连续相结构。以PP/SBS双连续相为例，该共混体系既具有PP树脂的高强度、高耐热性能，同时也具有SBS的高弹性和优异的耐低温性能。如果在其中的任意一相(组分)中加入导电炭黑等功能填料，可以制备具有抗静电或者导电功能的双连续相复合材料。相比较PP/SBS“海
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岛”型聚合物共混物，PP/SBS双连续相型聚合物共混物可以在较低的炭黑含量时实现较好的抗静电或者导电功能，这是因为无论将导电炭黑加入到PP或SBS基体中，利用双连续相结构中任意一相聚合物的导电性，均可实现PP/SBS双连续相聚合物共混物的导电性，此时导电填料相对于整个聚合物体系而言，浓度大幅度下降，也就是说少量的导电炭黑就可以实现聚合物优异的抗静电或者导电性能，成本大大下降。公开号为CN111234347A的中国专利提供一种了预制母料与相结构调控结合制备导电性能优异的热塑性弹性体的方法，该方法巧妙地通过设计和调节热塑性弹性体SBS与聚烯烃树脂(高密度聚乙烯、聚丙烯)不完全相容且在两者体积比相差小于等于10％时使共混物呈现双连续相结构，通过预先在其中任意一相聚合物中先加入导电填料并形成导电通路的方法来大幅度地降低导电填料的使用量，并使聚合物复合材料的导电性能显著提高。
[0005]虽然双连续相聚合物共混物具有一些优点，尤其是在制备具有抗静电或导电功能复合材料时可以减少导电功能填料的用量。但是为了能够使聚合物共混以后形成双连续相结构，影响形成双连续相聚合物结构的因素比较多，例如聚合物的品种、聚合物的含量、分子量、相容性等等都是应该考虑的因素，其中相容性又是最为重要的因素之一。由于形成双连续相的聚合物品种之间的相容性不能太好，往往导致形成的双连续相聚合物共混物的力学性能较差，因此制备具有较好的力学性能、同时具有其他特点功能(如阻燃、导电、导热等)的功能复合材料是进一步扩大功能复合材料的用途是行业的新需求。例如公开号为CN 111234347A的中国专利成功地制备了低炭黑含量、高导电(抗静电)性能PP/SBS双连续相聚合物复合材料，但是该PP/SBS双连续相聚合物体系很难实现阻燃、导热等其他功能。尤其是通过PP/SBS双连续相聚合物制备阻燃复合材料是非常困难的，这是因为无论是PP树脂还是SBS弹性体，其自身的分子结构中只含有C、H两种元素，极限氧指数(LOI)在16～19％之间，是典型的易燃聚合物。如果在其中任意一相中加入阻燃剂，想通过双连续相的特殊结构实现PP/SBS体系的阻燃性能几乎是不可能。
[0006]综上所述，目前利用双连续相结构聚合物材料制备阻燃、导热单一功能或者同时具有阻燃和导热等多功能的复合材料，现有技术存在一定的局限性。如果能够不使用现有技术中制备阻燃聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有双连续相结构的导热阻燃复合材料，其特征在于，是由以下体积配比的原料制成：2.根据权利要求1所述的具有双连续相结构的导热阻燃复合材料，其特征在于，所述的聚氯乙烯混合物由以下质量配比的原料制成：3.根据权利要求2所述的具有双连续相结构的导热阻燃复合材料，其特征在于，所述的聚氯乙烯树脂是采用悬浮法聚合工艺合成的平均聚合度即DP为1000的粉状树脂或DP为1000与DP为1300组合的粉状树脂，其中组合时平均聚合度为1300聚氯乙烯树脂的质量比例不超过50％。4.根据权利要求1所述的具有双连续相结构的导热阻燃复合材料，其特征在于，所述的乙烯
‑
醋酸乙烯酯二元共聚物是醋酸乙烯酯质量百分含量为5～20％、熔体质量流动速率为(190℃
×
2.16kg)10～20g/10min的乙烯与醋酸乙烯酯无规共聚物或嵌段共聚物。5.根据权利要求4所述的具有双连续相结构的导热阻燃复合材料，其特征在于，所述的乙烯
‑
醋酸乙烯酯二元共聚物为粉末状乙烯
‑
醋酸乙烯酯二元嵌段共聚物。6.根据权利要求1所述的具有双连续相结构的导热阻燃复合材料，其特征在于，所述的石墨为高纯度膨胀型石墨，所述的高纯度膨胀型石墨其碳质量百分含量为99.5％及以上、片层厚度为0.1～0.2μm、片长为20～30μm、膨胀容积为250～300mL/g、比表面积为25～30m2/g。7.根据权利要求1所述的具有双连续相结构的导热阻燃复合材料，其特征在于，所述的氯化聚乙烯树脂是氯原子质量百分含量为30～40％、熔融热15～25J/g、熔体质量流动速率(190℃
×
2.16kg)30～40g/10min的高流动性品种，氯化聚乙烯树脂的用量为2.5
‑
7.5份。8.根据权利要求1所述的具有双连续相结构的导热阻燃复合材料，其特征在于，所述的氯乙烯
‑
醋酸乙烯酯二元共聚物是VAc质量百分含量为15～30％、平均聚合度为400～600、
氯乙烯与醋酸乙烯酯采用悬浮工艺制备的共聚物，氯乙烯
‑
醋酸乙烯酯二元共聚物的用量为2.5
‑
7.5份。9.根据权利要求1所述的具有双连续相结构的导热阻燃复合材料，其特征在于，所述的乙烯
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醋酸乙烯酯
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极性单体三元共聚物为乙烯
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醋酸乙烯酯
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一氧化碳三元共聚物、乙烯
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醋酸乙烯酯
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丙烯酸酯三元共聚物，其用量为2.5
‑
7.5份。10.一种如权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：张军，杨北学，张晗，张玲，陈婷婷，毛泽鹏，沈一明，徐建，陈卫华，丁丽华，
申请(专利权)人：江苏大海塑料股份有限公司江苏厚邦实业有限公司，
类型：发明
国别省市：