[发明专利]一种高导热聚乙烯复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种高导热聚乙烯复合材料的制备方法，复合材料原料包含如下质量百分比的组分：低密度聚乙烯(LDPE)9％‑90％，氮化硼纳米片(BNNS)10％，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)0％‑81％。其制备工艺如下：(1)BNNS‑LDPE/UHMWPE混合物的制备；(2)压制成型。本发明利用具有高热导率的BNNS做导热填料，LDPE作为基体，通过添加UHMWPE粒子使BNNS‑LDPE连续相选择性分布于UHMWPE的界面，实现在低BNNS含量下构建高效三维导热网络，获得了具有高热导率的复合材料。该高导热聚乙烯复合材料制备过程简单，生产成本低，易在工业上实现规模化生产。

技术领域

本发明涉及聚合物导热复合材料制备领域，特别涉及氮化硼纳米片(以下简称BNNS)-低密度聚乙烯(以下简称LDPE)/超高分子量聚乙烯(以下简称UHMWPE)高导热聚乙烯复合材料的制备方法。

背景技术

随着我国经济的快速增长和电力需求的日益扩大，电力设备输电容量越来越大，这对输送电设备的绝缘导热性能要求越来越高。但是多数电力设备的绝缘材料导热性能不好，长期运行过程中，热量的不断累积会导致设备性能下降，寿命缩短，甚至导致事故的发生。因此，研制高导热绝缘材料对提高电力系统长期运行安全稳定性具有重要作用。

近年来，研究发现通过在聚合物基体中添加高导热无机粒子(如氮化硼、氮化硅、氧化铝等)可实现高导热复合材料的制备。但常规导热复合材料中导热粒子随机分布于聚合物基体，因此往往需要较高的填料含量(体积含量30％)才能形成相互连通的导热网络，但高含量导热填料带来成本增加、力学性能下降和加工性能劣化等问题。因此，如何实现低导热粒子含量下构建高效导热通路成为导热复合材料研究的重点和难点。

本发明涉及的高导热聚乙烯复合材料采用BNNS为导热粒子、LDPE为基体、UHMWPE为体积排除相，通过调控加工外场实现BNNS-LDPE连续相在UHMWPE界面选择性分布，获得高导热复合材料，生产过程中无需使用高能设备进行分散，工艺简单容易操作，生产成本低，可在工程上实现规模化生产。

发明内容

鉴于电力输送设备存在绝缘材料导热性能差的问题，本发明旨在探寻一种高导热聚乙烯复合材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明通过以下手段实现。

一种高导热聚乙烯复合材料的制备方法，复合材料主要原料质量百分比构成如下：

低密度聚乙烯(LDPE) 9％-90％

氮化硼纳米片(BNNS) 10％

超高分子量聚乙烯(UHMWPE) 0％-81％

包括以下步骤：

(1)BNNS-LDPE/UHMWPE混合物的制备：首先将LDPE加入到旋转流变仪中熔融，随后加入BNNS和UHMWPE继续混合10min，得到BNNS-LDPE/UHMWPE混合物，混合温度、速率和时间分别为180℃、100r/min和10min；

(2)压制成型：将步骤(1)中的BNNS-LDPE/UHMWPE混合物在200℃预热10min，然后在100MPa下热压10min，最后冷却至室温，得到片状目标产品。

本发明具有以下优点：

本发明通过熔融混合和热压成型技术即可实现BNNS-LDPE相在UHMWPE界面选择性分布，显著提高了导热填料BNNS的有效浓度。该制备过程简单，易操作并且制作成本低，故本专利容易在工程上进行规模化生产。

具体实施方式