[发明专利]一种轻质、导热绝缘聚合物硬质泡沫材料及其制备方法

说明书

一种轻质、导热绝缘聚合物硬质泡沫材料及其制备方法，将苯乙烯、二乙烯苯和失水山梨糖醇脂肪酸酯加入到容器中，密封后搅拌，混合均匀；然后搅拌下逐滴加入水，滴毕，搅拌1～2小时；再加入氮化硼纳米粒子，搅拌40～45小时；最后加入偶氮二异丁腈，搅拌3～5小时，得到混合液，其中，所有搅拌的过程均在密封下进行；将混合液密封并于60～65℃下加热20～24小时；烘干后处理。本发明制作的导热绝缘聚合物泡沫材料具有轻质、高强和较高热导率特点，显著降低了目前填充导热聚合物的质量和密度。该导热聚合物泡沫材料制备工艺相对简便，加工性能良好。

技术领域

本发明属于材料和化工领域，涉及一种导热聚合物泡沫，具体涉及一种轻质、导热绝缘聚合物硬质泡沫材料及其制备方法。

背景技术

聚合物泡沫因其独特的结构，具有轻质、高强及其他许多性能，聚合物泡沫具有很低的导热性能，常用作绝热材料，在保温和采暖等工程领域具有重要应用。此外，聚合物泡沫因为其轻质、高强等优势，在航空、航天领域获得广泛应用。

当前，导热聚合物复合材料均属于密实结构材料，因为空气的低热导率使得聚合物泡沫的导热性能极低，故各类填充型导热聚合物具有比较高的密度。聚合物中导热粒子通常在65％甚至以上时，聚合物才能获得良好导热性能，因此，填充型导热聚合物密度大，在用作航空及航天器件的散热及热控制材料时，因为自身密度大原因受到很大限制。众所周知，航天器件的飞行速度和航程与自身重量及密度密切相关，因此，减少航天器的重量利于提高飞行速度和航程。对于航天和航空领域使用的导热聚合物，如果有效降低导热聚合物的重量和密度，保持导热性能，则可有效代替当前的导热聚合物。相比密实聚合物，泡沫聚合物的密度仅为前者几分之几。因此，制备导热聚合物泡沫材料可满足轻质和导热需求，这在飞行器和航天领域具有重要潜在应用和价值。

为适应航天及飞行器的电子器件等散热及传热需求，有效降低器件和材料密度和重量，有必要制备一种同时具有轻质和导热绝缘性能的聚合物泡沫材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻质、导热绝缘聚合物硬质泡沫材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明可通过以下方案来实现：

一种轻质、导热绝缘聚合物硬质泡沫材料，包括A组分和B组分，A组分按质量百分比计，包括

B组分

氮化硼粒子

氮化硼粒子占苯乙烯、二乙烯苯、失水山梨糖醇脂肪酸酯、偶氮二异丁腈的总质量的25-30％。

氮化硼纳米粒子的厚度100～150nm，长度1～3微米。

一种轻质、导热绝缘聚合物硬质泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：

1)混合液制备

将苯乙烯、二乙烯苯和失水山梨糖醇脂肪酸酯加入到容器中，密封后搅拌，混合均匀；然后搅拌下逐滴加入水，滴毕，搅拌1～2小时；再加入氮化硼纳米粒子，搅拌40～45小时；最后加入偶氮二异丁腈，搅拌3～5小时，得到混合液，其中，所有搅拌的过程均在密封下进行；

2)凝胶交联、发泡、后续热处理

将混合液密封并于60～65℃下加热20～24小时；

3)烘干后处理

取试样，烘干水分，得到轻质、导热绝缘聚合物硬质泡沫材料。

本发明进一步的改进在于，在300～400rpm速度下搅拌1～2小时。

本发明进一步的改进在于，于400～500rpm速度下搅拌40～45小时。

本发明进一步的改进在于，烘干是在60～65℃下加热40～48小时。