[发明专利]一种导热聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物加工技术领域，特别涉及一种导热聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。聚丙烯具有良好的耐热性，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150℃也不变形。聚丙烯有较高的介电系数，可以用来制作耐热的电器绝缘制品。它的击穿电压也很高，适合用作电器配件等。但是，聚丙烯树脂在导热性方面较为不足，导热率只有0.19W/m·K，无法满足其在太阳能、换热工程和工业运输等领域的应用。

通常高分子材料导热能力有三种方法：一是开发自身具有高热导率的本征型聚合物材料，如通过电子导热机制导热的聚乙炔、聚苯胺和聚吡咯等，这些材料同时也拥有良好的导电性能，但相对种类有限且成本较高，难于完全满足各种工业需求。二是探索新型的聚合物成型加工工艺及设备，制备具有优良导热性能的高取向聚合物，设备耗资大，且只适合薄膜。三是填充具有高热导率的填料，如石墨、碳纤维、氮化铝等，来改善聚合物的导热性能。一般而言，由于开发导热填料成本相对低廉，见效较快，适合大规模工业化生产，因而成为如今导热高分子材料研究的热点。

针对聚丙烯树脂导热性能的不足，国内外学者做了大量的研究工作。如专利CN104292631A公开了一种导热耐磨聚丙烯树脂及其制备方法，由于石墨加入量少只有2-8份，因而得到的复合材料耐磨性较好，但是热导率并没有明显的提高。专利CN 102311578B公开了一种导热耐刮伤电缆用改性聚丙烯套管，加入导热助剂5～15份(碳化硅、氧化镁、三氧化二铝中的一种)和滑石粉5～20份等，尽管能够得到导热系数为0.6～1.2W/m·K的套管，但是拉伸强度较低，限制了其在高强度方面的应用。专利CN103819815 A公开了一种石墨烯改性聚丙烯母粒及其制备方法，以石墨烯干粉为导热填料，只用了0.01～5份，使得聚丙烯材料在导热性能上有大幅度的提高，同时还在一定幅度上提升了其力学性能，但是由于石墨烯价格昂贵，难于广泛应用。通常添加导热填料 很难做到热导率、力学性能、成本和加工性能等方面同时兼顾，因而得到了好的导热性能又会牺牲了力学性能或造成难于加工或成本太高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种导热聚丙烯复合材料及其制备方法。根据前人的经验仅在加入分数较多的固体导热填料时，聚丙烯复合材料的导热性能出现很大的提升。本发明旨在通过含量和组分的优化，在加入一定量价格较低的固体导热填料的同时加入少量液体导热油填料，即可达到显著提高聚丙烯导热率的目的。液体导热油的加入不仅起了导热填料的作用还起了增塑剂的作用，改善了聚丙烯与固体导热填料之间的相容性，使导热填料更好的分散在聚丙烯中，同时液体导热油的加入也固体导热填料更易于加入和加工，且降低了固体导热填料引起的粉尘污染。在加入相同数量固体导热填料的情况下，液体导热油更好地提升了聚丙烯复合材料的导热性能，同时使力学性能也基本保持在原聚丙烯的水平，其工艺简单，易于操作和加工，且成本不高，该复合材料可应用于太阳能、换热工程和化工运输等领域。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明涉及一种导热聚丙烯复合材料，包括如下重量份数的各组分：

优选地，所述聚丙烯是指由丙烯聚合而成的热塑性聚合物，是等规聚丙烯、无规聚丙烯、间规聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种。

优选地，所述固体导热填料是石墨、炭黑、碳纤维、碳化硅、氮化铝、氧化铝、氧化镁中的至少一种。

优选地，所述导热油为联苯型或环烷基型；其中，所述联苯型导热油如氢化三联苯型导热油和联苯-联苯醚、烷基芳烃类型如苄基甲苯；所述环烷基型如环烷基基础油、矿物环烷基油。

优选地，所述稳定剂为4，4’-(β，β’—二羟基二丙氧苯基)2，2—丙烷(双酚A)、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、N，N＇-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼(抗氧剂1098)、四[β－(3’，5’－二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂264)、硫代二丙酸二月桂酯(抗氧剂DLTP)、季戊四醇双亚磷酸酯二(2,4-二特丁基苯基)酯(抗氧剂626)、甲基锡、4，4′—甲撑双(2，6—二叔丁基苯酚)(抗氧剂4426)、2，6-二叔丁基对甲酚(抗氧剂T501)中的两种或者两种以上的混合物。