CN108752723A - 一种导热性塑料复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于导热新材料技术领域，具体涉及一种导热性塑料复合材料的制备方法，包括用六环石制备六环石粉，再与纳米氧化锌、微晶蜡、溴化十六烷基三甲基铵、甲基丙烯酸缩水甘油酯制备复合料，进而制备塑料复合材料。本发明相比现有技术具有以下优点：通过对六环石的合理处理，使其具有较好的分散性，能够与塑料基材有效融合且具有较强的力学性能，配合竹木纤维粉等材料在适当条件下制备，能在减少纳米氧化锌添加量的基础上保证复合材料的导热性，降低生产成本，适于推广生产。

Description

一种导热性塑料复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于导热新材料技术领域，具体涉及一种导热性塑料复合材料的制备方法。
背景技术
木材和橡胶复合制造新型材料是上世纪末从美国兴起的全新研究领域，以木质原料和橡胶为两相、添加或不添加其他胶黏剂制成复合材料，现有技术中通过添加异氰酸酯作为胶黏剂制成复合材料，对所得材料的物理力学性能有较大影响，后来分别以异氰酸酯、酚醛树脂、脲醛树脂作为胶黏剂，能够提高材料的机械性能，利用MDI-树脂麦秸/废旧轮胎复合板材具有良好的隔音、绝热、抗腐等性能；随着工业生产和科学技术的发展，人们对导热材料综合性能需求越来越高，传统的金属、陶瓷等材料已经无法满足某些特殊场合的需求，如化工生产和废水处理中使用的热交换器，既需要材料具有导热能力，又要求其耐化学腐蚀，另外金属资源紧张，需要一种导热性能稳定、具有耐腐蚀性能的材料，而塑料、尤其是木橡塑复合材料通常是热的不良导体，热传导率小于等于0.2W/（m·K），添加导热材料的同时需要考虑导热材料对力学性能的影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种导热性塑料复合材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种导热性塑料复合材料的制备方法，涉及到原料组分的均按重量计，包括以下步骤：
（1）将六环石置于质量浓度为8-10%的氢氧化钠溶液中浸泡30-40分钟，取出后用去离子水冲洗至中性，然后转入煅烧炉内，在温度为740-760℃的条件下煅烧1.5-2.5小时，完成后粉碎过200目筛，得到六环石粉备用；
（2）取上述六环石粉34-40份、纳米氧化锌6-8份、微晶蜡3-5份、溴化十六烷基三甲基铵2-3份、甲基丙烯酸缩水甘油酯1-2份在球磨机中球磨，保持球磨机温度为65-75℃、球料比为10-14:1，转速为600-800转/分钟，球磨2-4小时，得到复合料；
（3）将塑料基材75-85份、竹木纤维粉15-25份、复合料8-12份、界面调控剂1-3份、润滑剂0.8-1.6份混合均匀后密封混炼，得到片状混合物，将片状混合物送入强力塑料粉碎机粉碎成颗粒即得。
作为对上述方案的进一步改进，所述纳米氧化锌的粒径为100-140目。
作为对上述方案的进一步改进，所述竹木纤维粉为从竹木加工厂下脚料去除杂质后得到的材料烘干至含水量低于5%后，粉碎成粒径为40-60目的粉末即可。
作为对上述方案的进一步改进，所述微晶蜡的密度为0.85-0.88g/cm³，熔点为70℃。
作为对上述方案的进一步改进，所述塑料基材由线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、ABS以重量比22-26:1-2:5-7混合得到。
作为对上述方案的进一步改进，所述界面调控剂为异氰酸酯；所述润滑剂为硬脂酸钙或硬脂酸镁中的一种。
作为对上述方案的进一步改进，所述步骤（3）中混炼温度为160-180℃，混炼时间为20-30分钟。
作为对上述方案的进一步改进，所述步骤（3）所得颗粒在料筒温度为160-170℃、注射压力8MPa的条件下用注射成型机制成标准样条，保压时间为15秒。
本发明相比现有技术具有以下优点：通过对六环石的合理处理，使其具有较好的分散性，能够与塑料基材有效融合且具有较强的力学性能，配合竹木纤维粉等材料在适当条件下制备，能在减少纳米氧化锌添加量的基础上保证复合材料的导热性，降低生产成本，适于推广生产。
具体实施方式
实施例1
一种导热性塑料复合材料的制备方法，涉及到原料组分的均按重量计，包括以下步骤：
（1）将六环石置于质量浓度为9%的氢氧化钠溶液中浸泡35分钟，取出后用去离子水冲洗至中性，然后转入煅烧炉内，在温度为750℃的条件下煅烧2小时，完成后粉碎过200目筛，得到六环石粉备用；
（2）取上述六环石粉37份、纳米氧化锌7份、微晶蜡4份、溴化十六烷基三甲基铵2.5份、甲基丙烯酸缩水甘油酯1.5份在球磨机中球磨，保持球磨机温度为70℃、球料比为12:1，转速为700转/分钟，球磨3小时，得到复合料；
（3）将塑料基材80份、竹木纤维粉20份、复合料10份、界面调控剂2份、润滑剂1.2份混合均匀后密封混炼，得到片状混合物，将片状混合物送入强力塑料粉碎机粉碎成颗粒即得。
其中，所述纳米氧化锌的粒径为120目；所述竹木纤维粉为从竹木加工厂下脚料去除杂质后得到的材料烘干至含水量低于5%后，粉碎成粒径为50目的粉末即可；所述微晶蜡的密度为0.86g/cm³，熔点为70℃；所述塑料基材由线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、ABS以重量比24:1.5:6混合得到；所述界面调控剂为异氰酸酯；所述润滑剂为硬脂酸钙。
其中，所述步骤（3）中混炼温度为170℃，混炼时间为25分钟；所得颗粒在料筒温度为165℃、注射压力8MPa的条件下用注射成型机制成标准样条，保压时间为15秒。
实施例2
一种导热性塑料复合材料的制备方法，涉及到原料组分的均按重量计，包括以下步骤：
（1）将六环石置于质量浓度为10%的氢氧化钠溶液中浸泡40分钟，取出后用去离子水冲洗至中性，然后转入煅烧炉内，在温度为760℃的条件下煅烧2.5小时，完成后粉碎过200目筛，得到六环石粉备用；
（2）取上述六环石粉40份、纳米氧化锌6份、微晶蜡3份、溴化十六烷基三甲基铵2份、甲基丙烯酸缩水甘油酯2份在球磨机中球磨，保持球磨机温度为75℃、球料比为14:1，转速为600转/分钟，球磨4小时，得到复合料；
（3）将塑料基材85份、竹木纤维粉25份、复合料12份、界面调控剂3份、润滑剂0.8份混合均匀后密封混炼，得到片状混合物，将片状混合物送入强力塑料粉碎机粉碎成颗粒即得。
其中，所述纳米氧化锌的粒径为100目；所述竹木纤维粉为从竹木加工厂下脚料去除杂质后得到的材料烘干至含水量低于5%后，粉碎成粒径为60目的粉末即可；所述微晶蜡的密度为0.85g/cm³，熔点为70℃；所述塑料基材由线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、ABS以重量比26:1:5混合得到；所述界面调控剂为异氰酸酯；所述润滑剂为硬脂酸镁。
其中，所述步骤（3）中混炼温度为180℃，混炼时间为30分钟；所得颗粒在料筒温度为160℃、注射压力8MPa的条件下用注射成型机制成标准样条，保压时间为15秒。
实施例3
一种导热性塑料复合材料的制备方法，涉及到原料组分的均按重量计，包括以下步骤：
（1）将六环石置于质量浓度为8%的氢氧化钠溶液中浸泡30分钟，取出后用去离子水冲洗至中性，然后转入煅烧炉内，在温度为740℃的条件下煅烧1.5小时，完成后粉碎过200目筛，得到六环石粉备用；
（2）取上述六环石粉34份、纳米氧化锌8份、微晶蜡5份、溴化十六烷基三甲基铵3份、甲基丙烯酸缩水甘油酯1份在球磨机中球磨，保持球磨机温度为65℃、球料比为10:1，转速为800转/分钟，球磨2小时，得到复合料；
（3）将塑料基材75份、竹木纤维粉15份、复合料8份、界面调控剂1份、润滑剂1.6份混合均匀后密封混炼，得到片状混合物，将片状混合物送入强力塑料粉碎机粉碎成颗粒即得。
其中，所述纳米氧化锌的粒径为140目；所述竹木纤维粉为从竹木加工厂下脚料去除杂质后得到的材料烘干至含水量低于5%后，粉碎成粒径为40目的粉末即可；所述微晶蜡的密度为0.88g/cm³，熔点为70℃；所述塑料基材由线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、ABS以重量比22:2:7混合得到；所述界面调控剂为异氰酸酯；所述润滑剂为硬脂酸镁。
其中，所述步骤（3）中混炼温度为160℃，混炼时间为20分钟；所得颗粒在料筒温度为170℃、注射压力8MPa的条件下用注射成型机制成标准样条，保压时间为15秒。
设置对照组1，将实施例1中六环石粉替换成等重量的纳米氧化锌，其余内容不变；
对上述各组制备所得复合材料进行性能检测，得到以下结果：
表1
通过表1中数据可以看出，实施例1-3中热导率达到2.35以上，与对照组1基本相同，但对照组1中复合材料力学性能相对较差。

Claims (8)

1.一种导热性塑料复合材料的制备方法，其特征在于，涉及到原料组分的均按重量计，包括以下步骤：
（1）将六环石置于质量浓度为8-10%的氢氧化钠溶液中浸泡30-40分钟，取出后用去离子水冲洗至中性，然后转入煅烧炉内，在温度为740-760℃的条件下煅烧1.5-2.5小时，完成后粉碎过200目筛，得到六环石粉备用；
（2）取上述六环石粉34-40份、纳米氧化锌6-8份、微晶蜡3-5份、溴化十六烷基三甲基铵2-3份、甲基丙烯酸缩水甘油酯1-2份在球磨机中球磨，保持球磨机温度为65-75℃、球料比为10-14:1，转速为600-800转/分钟，球磨2-4小时，得到复合料；
（3）将塑料基材75-85份、竹木纤维粉15-25份、复合料8-12份、界面调控剂1-3份、润滑剂0.8-1.6份混合均匀后密封混炼，得到片状混合物，将片状混合物送入强力塑料粉碎机粉碎成颗粒即得。
2.如权利要求1所述一种导热性塑料复合材料的制备方法，其特征在于，所述纳米氧化锌的粒径为100-140目。
3.如权利要求1所述一种导热性塑料复合材料的制备方法，其特征在于，所述竹木纤维粉为从竹木加工厂下脚料去除杂质后得到的材料烘干至含水量低于5%后，粉碎成粒径为40-60目的粉末即可。
4.如权利要求1所述一种导热性塑料复合材料的制备方法，其特征在于，所述微晶蜡的密度为0.85-0.88g/cm³，熔点为70℃。
5.如权利要求1所述一种导热性塑料复合材料的制备方法，其特征在于，所述塑料基材由线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、ABS以重量比22-26:1-2:5-7混合得到。
6.如权利要求1所述一种导热性塑料复合材料的制备方法，其特征在于，所述界面调控剂为异氰酸酯；所述润滑剂为硬脂酸钙或硬脂酸镁中的一种。
7.如权利要求1所述一种导热性塑料复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中混炼温度为160-180℃，混炼时间为20-30分钟。
8.如权利要求1所述一种导热性塑料复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）所得颗粒在料筒温度为160-170℃、注射压力8MPa的条件下用注射成型机制成标准样条，保压时间为15秒。
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