[发明专利]石墨烯PE导热复合材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了石墨烯PE导热复合材料，各组分按照重量份计，包括0.5～2份石墨烯、87～92.5份高密度聚乙烯、3～5份接枝剂、3～5份增韧剂、0.3～0.6份抗氧剂和0.3～0.6份润滑剂。本发明还公开了制备方法及应用。本发明耐高温、热膨胀系数小、导热导电性良好、化学性能稳定、可塑性大。

技术领域

本发明涉及石墨烯改性塑料技术领域，具体而言，涉及一种石墨烯PE导热复合材料、制备方法及应用。

背景技术

在生产制造业中，常会用到与导热相关的材料。导热材料的范围很宽，它包含有金属、硅脂、塑料等固体、液体、气体不同介质，其中塑料类导热材料主要为高分子导热塑料。高分子导热材料目前已形成比较完备的分类如:导热橡胶、导热塑料、导热胶粘剂等。在塑料工业中，导热塑料可以替代金属材料用于制造与电子元器件相接触的零部件，可以为电子元器件提供良好的散热及绝缘功能。

针对于地源热泵系统导热管材领域，目前市场普遍采用的技术是炭黑体系填充PE导热管材，但炭黑体系制备的导热管材均不符合住建部行业标准(CJ/T 317-2009《地源热泵系统用聚乙烯管材及管件》)的要求。该标准规定管材的导热系数≥0.6W/m·K，而限于材料技术水平或生产成本压力，业内通常采用炭黑填充的黑色普通PE管，其导热系数仅为0.3W/m·K左右，远不及行业标准要求。

由于市场普遍的技术是炭黑体系填充PE导热管材，其导热系数仅为0.3W/m·k左右，远不及行业标准要求。炭黑填充体系是将炭黑添加入PE基体中，先进行物理分散后，再进行双螺杆挤出造粒，炭黑添加量较大，难以保证炭黑在其中的分散性能，且导热系数远达不到行业标准，机械性能也有下降。

目前，制备石墨烯导热复合材料相关专利已有报道，石墨烯作为导热填料需要解决的关键问题是在树脂基体中的分散性，中国专利文献CN1046294968通过化学方法用长链分子改性石墨烯以提高石墨烯的分散性，避免团聚。中国专利文献CN109988360A采用的是在微波体系中，将负载还原氧化石墨烯纳米片的三维多孔石墨烯粉体与高分子材料混合，使负载还原氧化石墨烯纳米片的三维多孔石墨烯粉体吸波后粘覆在高分子材料表面，得到石墨烯导热高分子材料。通过化学改性及微波负载等方法提高石墨烯的分散成本较高，工艺复杂，不易规模化生产与应用，高填充情况下会损害树脂基体的力学性能。

发明内容

针对现有技术存在问题中的一个或多个，本发明提供一种石墨烯PE导热复合材料，各组分按照重量份计，包括：

可选地，各组分按照重量份计，包括：

可选地，所述各组分的重量份之和为100。

石墨烯的添加量低导热性能提升不明显，添加过高石墨烯分散不均匀，导致力学性能下降且成本太高。增韧剂添加量低断裂伸长率提升不明显，添加过高会导致产品导热性能下降。

可选地，所述石墨烯为导热填料，可有效提升物料的导热系数，所述石墨烯的比表面积为≥300m²/g，粒径D50为≤10μm，优选地，石墨烯的比表面积为320m²/g，粒径D50为6.8μm。

可选地，所述高密度聚乙烯为树脂基体，所述高密度聚乙烯的熔融指数为0.5-1g/10min，优选地，所述高密度聚乙烯的熔融指数为0.8g/10min。

可选地，所述高密度聚乙烯的密度为0.94-0.96g/cm³，进一步优选地，所述高密度聚乙烯的密度为0.96g/cm³。

可选地，所述接枝剂作为助剂，可提高复合材料的相容性和填料的分散性，提高产品性能，所述接枝剂为PE-g-MAH或/和PP-g-MAH中的一种或几种。