CN103818075A - 一种高导热发泡复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种树脂发泡复合材料，尤其涉及一种高导热发泡复合材料。它通过以下步骤制备而成：初混：按重量份将8-12份导热材料加入40-100份密度为基体树脂获得初混物；塑化造粒：向所述初混物中按重量份添加2-8份阻燃剂、6-10份软化增塑剂、3-7份增韧剂、1-4份偶联剂和0.6-1.2份抗氧剂共混改性塑化，挤出造粒获得第一粒子；再混发泡：按重量份将15-25份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或偶氮化合物中的一种或多种与所述第一粒子以及30-70份基体树脂中的一种或多种混合，挤出发泡制得发泡材料，然后通过胶水在所述发泡材料上复合全开孔发泡材料层形成高导热发泡复合材料。本发明材料具有高导热率，并且防水减震。
Description
技术领域
本发明涉及一种树脂发泡复合材料，尤其涉及一种高导热发泡复合材料。
背景技术
现有技术中常用epe、eva、ixpe、xpe、橡胶发泡材料等作为发泡材料，此类产品具有保温隔热作用，但是导热性能差，在很多应用领域受到了局限，并且能耗高。
CN101974208A(2011-2-16)公开了一种高导热树脂组合物及使用其制作的高导热覆金属箔板，然而该材料的应用不够广泛，且导热性有待改善。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高导热率且防水减震的高导热发泡复合材料。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高导热发泡复合材料，它通过以下步骤制备而成：
（1） 初混：按重量份将8-12份导热材料加入40-100份密度为0.900～0.915克/立方厘米的低密度聚乙烯、密度为0.940～0.978克/立方厘米的高密度聚乙烯、密度为0.918～0.935克/立方厘米的线性低密度聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或多种混合均匀获得初混物；
所述导热材料为氧化铝粉末、石墨、氧化镁、硅酸钙、铜粉、氮化铝中的一种或多种；
（2） 塑化造粒：向所述初混物中按重量份添加2-8份阻燃剂、6-10份软化增塑剂、3-7份增韧剂、1-4份偶联剂和0.6-1.2份抗氧剂共混改性塑化，挤出造粒获得第一粒子；
（3） 再混发泡：按重量份将15-25份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或偶氮化合物中的一种或多种与所述第一粒子以及30-70份密度为0.900～0.915克/立方厘米的低密度聚乙烯、密度为0.940～0.978克/立方厘米的高密度聚乙烯、密度为0.918～0.935克/立方厘米的线性低密度聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或多种混合，挤出发泡制得发泡材料；
（4） 复合：通过胶水在所述发泡材料上复合全开孔发泡材料层形成高导热发泡复合材料；所述全开孔发泡材料层为橡胶发泡层、聚苯乙烯发泡层、全开孔EPDM发泡海绵层、全开孔PE层或聚乙烯改性材料层。
通过上述方案，本发明：
1. 克服了传统发泡材料不能同时具有高导热性和防水减震功能性能的缺点；在直接有效的提高发泡类产品的导热性的基础上，能同时保留发泡材料的防水、减震作用，扩大了产品应用领域；
2. 通过初混和塑化造粒有助于后续的再混发泡，能够同时提高材料的导热性和抗震防水性，这还有可能是特定的原料和辅料的配方以及添加顺序发挥了协同增效作用，使低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物（简称基体树脂）分子链之间相互缠绕，通过增韧剂、偶联剂、抗氧剂和发泡剂调节其相容性和抗氧性，改善了材料加工性能，使制备所得的高导热发泡复合材料具有优异的防水减震功能以及阻燃性；
3. 全开孔发泡材料是指材料中的孔洞之间全部相通；通过在发泡材料上复合全开孔发泡材料层，使材料的导热性进一步增加；
4. 该产品可以应用到日用品、家庭装修、建筑、航空、电子产品等各个领域，应用范围广。
作为优选，所述步骤（3）具体是将15-25份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或偶氮化合物中的一种或两种与所述第一粒子以及30-70份密度为0.900～0.915克/立方厘米的低密度聚乙烯、密度为0.940～0.978克/立方厘米的高密度聚乙烯、密度为0.918～0.935克/立方厘米的线性低密度聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或多种在温度为180-200℃下混合成型后，对型材进行电子辐照交联改性，辐照剂量为20-40KGy，辐照交联后放置24-30h，然后在温度为220-245℃下加热5-10min后挤出发泡。
本发明通过前期的初混和塑化造粒，然后再与低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或多种进行再混，同时通过添加特定物质和电子辐照交联改性，增加材料分子链间的缠绕和相互作用，控制发泡复合材料的交联度，使材料具有更高的孔密度和更均匀的孔径分布，从而使制备所得的高导热发泡复合材料具有优异的防水减震功能以及导热性。
更优选地，所述步骤（3）再混发泡中在混合成型之后和辐照交联之前的时间内还添加有3-6份液体低分子直链烃。
加入液体低分子直链烃可以提高制备所得的高导热发泡复合材料的导热性和加工性能，这可能是由于该物质的特殊添加时机在再混发泡中进一步发挥了有效的改性作用。
更优选地，所述液体低分子直链烃为白油或液体石蜡。
作为优选，所述步骤（1）初混时还添加有3-6份液体有机硅化合物。
加入液体有机硅化合物可以提高制备所得的高导热发泡复合材料的导热性和加工性能，这可能是由于液体有机硅化合物作为液体改性剂对材料进行了初步改性。
更优选地，所述液体有机硅化合物为硅油。
作为优选，所述聚乙烯改性材料层由以下重量份数的原料组成：聚乙烯30-75份、锌氧粉10-40份、氧化镁8-25份、玻璃纤维10-15份、过氧化二异苯丙交联剂0.8-1.5份、硬脂酸活性润滑剂1-2份。
更优选地，所述聚乙烯改性隔音材料的制备方法依次包括以下步骤：
（1） 原料准备：聚乙烯30-75份、锌氧粉10-40份、氧化镁8-25份、玻璃纤维10-15份、过氧化二异苯丙交联剂0.8-1.5份、硬脂酸活性润滑剂1-2份；
（2） 初混：将所述交联剂、锌氧粉、氧化镁和玻璃纤维混合，获得初混反应物；
（3） 全混：将所述初混反应物与所述聚乙烯和润滑剂混合获得全混混合物；
（4） 密炼成型：将所述全混混合物在温度为160-180℃、压力为40-50MPa下密炼成型。
本发明在聚乙烯中采用锌氧粉、氧化镁和玻璃纤维填充改性，可以进一步辅助解决导热性能不佳的缺点；同时提高了尺寸稳定性。
作为优选，所述胶水由以下重量份数的原料组成：
苯酐25-35份、三乙二醇10-12份、戊二酸15-18份、丁三醇8-10份、锌氧粉5-7份、氧化镁3-5份、氯丁橡胶15-25份、弹力胶70-95份、软化油2-3份、碳酸二甲酯15-20份、乙苯20-30份、阻燃剂1-3份。
采用本发明的胶水，具有初粘性好、牢度高的优点。
作为优选，所述阻燃剂按重量份数计由以下组分组成：低聚磷酸铵20～50份、磷酸铵10～25份、焦磷酸铵6～12份、硫酸铵5～20份、硼酸5～10份、水10～25份。
作为优选，所述软化增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡或环烷油中的一种或多种。
作为优选，所述增韧剂为三元乙丙橡胶EPDM。
作为优选，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂。
作为优选，所述抗氧剂为按重量比3-4:6-7混合而成的酚类主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168的混合物。
作为优选，所述偶氮化合物为偶氮二甲酰胺或偶氮二异丁腈。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、 具有高导热性；
2、 具有防水减震功能；
3、 具有阻燃性；
4、 应用范围广。
具体实施方式
实施例一
初混：按重量份将8份氧化铝粉末加入40份按重量比1:1混合而成的密度为0.900～0.915克/立方厘米的低密度聚乙烯和密度为0.940～0.978克/立方厘米的高密度聚乙烯混合均匀后再添加3份硅油获得初混物；
塑化造粒：向初混物中按重量份添加2份阻燃剂、6份邻苯二甲酸二辛酯、3份三元乙丙橡胶EPDM增韧剂、1份硅烷偶联剂和0.6份按重量比3:7混合而成的酚类主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168的混合物组成的抗氧剂共混改性塑化，挤出造粒获得第一粒子；
阻燃剂按重量份数计由以下组分组成：低聚磷酸铵20份、磷酸铵10份、焦磷酸铵6份、硫酸铵5份、硼酸5份、水10份；
再混发泡：按重量份将15份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠与第一粒子以及30份按重量比1:1混合而成的密度为0.900～0.915克/立方厘米的低密度聚乙烯和密度为0.940～0.978克/立方厘米的高密度聚乙烯混合，挤出发泡获得制得发泡材料；
复合：通过胶水在发泡材料上复合橡胶发泡层形成高导热发泡复合材料。
按照GB9342检测最终材料的导热系数，结果见表1。而常规聚乙烯发泡复合材料的导热系数为1 W/m·K以下。
实施例二
初混：按重量份将12份石墨加入100份按重量比1:1混合而成的密度为0.940～0.978克/立方厘米的高密度聚乙烯和密度为0.918～0.935克/立方厘米的线性低密度聚乙烯混合均匀后再添加6份硅油获得初混物；
塑化造粒：向初混物中按重量份添加8份阻燃剂、10份氯化石蜡、7份三元乙丙橡胶EPDM增韧剂、4份铝酸酯偶联剂和1.2份按重量比4:6混合而成的酚类主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168的混合物组成的抗氧剂共混改性塑化，挤出造粒获得第一粒子；
阻燃剂按重量份数计由以下组分组成：低聚磷酸铵50份、磷酸铵25份、焦磷酸铵12份、硫酸铵20份、硼酸10份、水25份；
再混发泡：按重量份将25份偶氮二甲酰胺与第一粒子以及70份按重量比1:1混合而成的密度为0.940～0.978克/立方厘米的高密度聚乙烯和密度为0.918～0.935克/立方厘米的线性低密度聚乙烯在温度为180℃下混合成型后，对型材进行电子辐照交联改性，辐照剂量为20KGy，辐照交联后放置24h，然后在温度为220℃下加热5min后挤出发泡制得发泡材料；
复合：通过胶水在所述发泡材料上复合聚乙烯改性材料层形成高导热发泡复合材料。
聚乙烯改性隔音材料的制备方法依次包括以下步骤：
（1） 原料准备：聚乙烯30份、锌氧粉10份、氧化镁8份、玻璃纤维10份、过氧化二异苯丙交联剂0.8份、硬脂酸活性润滑剂1份；
（2） 初混：将所述交联剂、锌氧粉、氧化镁和玻璃纤维混合，获得初混反应物；
（3） 全混：将所述初混反应物与所述聚乙烯和润滑剂混合获得全混混合物；
（4） 密炼成型：将所述全混混合物在温度为160℃、压力为40MPa下密炼成型。
胶水由以下重量份数的原料组成：苯酐25份、三乙二醇10份、戊二酸15份、丁三醇8份、锌氧粉5份、氧化镁3份、氯丁橡胶15份、弹力胶70份、软化油2份、碳酸二甲酯15份、乙苯20份、阻燃剂1份。
实施例三
初混：按重量份将10份铜粉加入80份按重量比1:1混合而成的密度为0.940～0.978克/立方厘米的高密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物混合均匀后再添加5份硅油获得初混物；
塑化造粒：向初混物中按重量份添加6份阻燃剂、8份邻苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡或环烷油中的一种或多种组成的软化增塑剂、5份三元乙丙橡胶EPDM增韧剂、3份铝钛复合偶联剂和1份按重量比1:1混合而成的酚类主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168的混合物组成的抗氧剂共混改性塑化，挤出造粒获得第一粒子；
阻燃剂按重量份数计由以下组分组成：低聚磷酸铵30份、磷酸铵15份、焦磷酸铵10份、硫酸铵15份、硼酸8份、水15份；
再混发泡：按重量份将20份偶氮二异丁腈与第一粒子以及30-70份密度为0.900～0.915克/立方厘米的低密度聚乙烯、密度为0.940～0.978克/立方厘米的高密度聚乙烯、密度为0.918～0.935克/立方厘米的线性低密度聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或多种在温度为200℃下混合成型后，对型材进行电子辐照交联改性，辐照剂量为40KGy，辐照交联后放置30h，然后在温度为245℃下加热10min后挤出发泡制得发泡材料；
复合：通过胶水在所述发泡材料上复合聚乙烯改性材料层形成高导热发泡复合材料。聚乙烯改性隔音材料的制备方法依次包括以下步骤：
（1） 原料准备：聚乙烯75份、锌氧粉40份、氧化镁25份、玻璃纤维15份、过氧化二异苯丙交联剂1.5份、硬脂酸活性润滑剂2份；
（2） 初混：将上述交联剂、锌氧粉、氧化镁和玻璃纤维混合，获得初混反应物；
（3） 全混：将所述初混反应物与所述聚乙烯和润滑剂混合获得全混混合物；
（4） 密炼成型：将所述全混混合物在温度为180℃、压力为50MPa下密炼成型。
实施例四
初混：按重量份将5份氧化镁和5份硅酸钙加入80份按重量比1:1:1混合而成的密度为0.900～0.915克/立方厘米的低密度聚乙烯/密度为0.940～0.978克/立方厘米的高密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物混合均匀后再添加5份硅油获得初混物；
塑化造粒：向初混物中按重量份添加6份阻燃剂、8份1:1重量混合成的氯化石蜡和环烷油组成的软化增塑剂、5份三元乙丙橡胶EPDM增韧剂、3份铝钛复合偶联剂和1份按重量比38:62混合而成的酚类主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168的混合物组成的抗氧剂共混改性塑化，挤出造粒获得第一粒子；阻燃剂组成同实施例三；
再混发泡：按重量份将18份按重量比1:1混合成的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和偶氮二甲酰胺与第一粒子以及50份按重量比1:1:1混合成的密度为0.900～0.915克/立方厘米的低密度聚乙烯、密度为0.940～0.978克/立方厘米的高密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物组成的混合物在温度为190℃下混合成型后，对型材进行电子辐照交联改性，辐照剂量为30KGy，辐照交联后放置28h，然后在温度为235℃下加热8min后挤出发泡制得发泡材料；
复合：通过胶水在所述发泡材料上复合聚乙烯改性材料层形成高导热发泡复合材料。聚乙烯改性隔音材料的制备方法依次包括以下步骤：
（1） 原料准备：聚乙烯45份、锌氧粉30份、氧化镁15份、玻璃纤维12份、过氧化二异苯丙交联剂1份、硬脂酸活性润滑剂1.5份；
（2） 初混：将所述交联剂、锌氧粉、氧化镁和玻璃纤维混合，获得初混反应物；
（3） 全混：将所述初混反应物与所述聚乙烯和润滑剂混合获得全混混合物；
（4） 密炼成型：将所述全混混合物在温度为170℃、压力为45MPa下密炼成型。
胶水由以下重量份数的原料组成：苯酐28份、三乙二醇11份、戊二酸17份、丁三醇9份、锌氧粉6份、氧化镁4份、氯丁橡胶18份、弹力胶85份、软化油2.5份、碳酸二甲酯18份、乙苯25份、阻燃剂2份。
实施例五
同实施例二，不同的是在混合成型之后和辐照交联之前的时间内还添加有4份白油。最后通过胶水在发泡材料上复合聚苯乙烯发泡层形成高导热发泡复合材料。
实施例六
同实施例三，不同的是在混合成型之后和辐照交联之前的时间内还添加有6份液体石蜡。最后通过胶水在发泡材料上复合全开孔EPDM发泡海绵层形成高导热发泡复合材料。
实施例七
同实施例四，不同的是在混合成型之后和辐照交联之前的时间内还添加有3份白油和3份液体石蜡。最后通过胶水在发泡材料上复合全开孔PE层形成高导热发泡复合材料。
表1 本发明高导热发泡复合材料性能参数 
从表1中可以看出，
本发明实施例一-实施例七产品的导热系数高，说明其具有高导热性；拉伸强度和拉伸模量大，说明其抗冲击，具有抗震效果，弹性和硬度大；悬臂梁缺口冲击强度大，说明其韧性大，抗震效果好；熔融指数高，说明其流动性好；有焰燃烧时间长和内部燃烧的无焰时间短，说明其阻燃性强；整体加工性能好，应用范围广。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1. 一种高导热发泡复合材料，其特征在于：它通过以下步骤制备而成：
（1）初混：按重量份将8-12份导热材料加入40-100份密度为0.900～0.915克/立方厘米的低密度聚乙烯、密度为0.940～0.978克/立方厘米的高密度聚乙烯、密度为0.918～0.935克/立方厘米的线性低密度聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或多种混合均匀获得初混物；
所述导热材料为氧化铝粉末、石墨、氧化镁、硅酸钙、铜粉、氮化铝中的一种或多种；
（2）塑化造粒：向所述初混物中按重量份添加2-8份阻燃剂、6-10份软化增塑剂、3-7份增韧剂、1-4份偶联剂和0.6-1.2份抗氧剂共混改性塑化，挤出造粒获得第一粒子；
（3）再混发泡：按重量份将15-25份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或偶氮化合物中的一种或多种与所述第一粒子以及30-70份密度为0.900～0.915克/立方厘米的低密度聚乙烯、密度为0.940～0.978克/立方厘米的高密度聚乙烯、密度为0.918～0.935克/立方厘米的线性低密度聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或多种混合，挤出发泡制得发泡材料；
（4）复合：通过胶水在所述发泡材料上复合全开孔发泡材料层形成高导热发泡复合材料；所述全开孔发泡材料层为橡胶发泡层、聚苯乙烯发泡层、全开孔EPDM发泡海绵层、全开孔PE层或聚乙烯改性材料层。
2. 根据权利要求1所述的一种高导热发泡复合材料，其特征在于：所述步骤（3）具体是将15-25份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或偶氮化合物中的一种或两种与所述第一粒子以及30-70份密度为0.900～0.915克/立方厘米的低密度聚乙烯、密度为0.940～0.978克/立方厘米的高密度聚乙烯、密度为0.918～0.935克/立方厘米的线性低密度聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或多种在温度为180-200℃下混合成型后，对型材进行电子辐照交联改性，辐照剂量为20-40KGy，辐照交联后放置24-30h，然后在温度为220-245℃下加热5-10min后挤出发泡。
3. 根据权利要求2所述的一种高导热发泡复合材料，其特征在于：所述步骤（3）再混发泡中在混合成型之后和辐照交联之前的时间内还添加有3-6份液体低分子直链烃。
4. 根据权利要求3所述的一种高导热发泡复合材料，其特征在于：所述液体低分子直链烃为白油或液体石蜡。
5. 根据权利要求1所述的一种高导热发泡复合材料，其特征在于：所述步骤（1）初混时还添加有3-6份液体有机硅化合物。
6. 根据权利要求5所述的一种高导热发泡复合材料，其特征在于：所述液体有机硅化合物为硅油。
7. 根据权利要求1-6任一项所述的一种高导热发泡复合材料，其特征在于：所述聚乙烯改性材料层由以下重量份数的原料组成：聚乙烯30-75份、锌氧粉10-40份、氧化镁8-25份、玻璃纤维10-15份、过氧化二异苯丙交联剂0.8-1.5份、硬脂酸活性润滑剂1-2份。
8. 根据权利要求7所述的一种高导热发泡复合材料，其特征在于：所述胶水由以下重量份数的原料组成：
苯酐25-35份、三乙二醇10-12份、戊二酸15-18份、丁三醇8-10份、锌氧粉5-7份、氧化镁3-5份、氯丁橡胶15-25份、弹力胶70-95份、软化油2-3份、碳酸二甲酯15-20份、乙苯20-30份、阻燃剂1-3份。
9. 根据权利要求1-6任一项所述的一种高导热发泡复合材料，其特征在于：所述软化增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡或环烷油中的一种或多种。
10. 根据权利要求9所述的一种高导热发泡复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为按重量比3-4:6-7混合而成的酚类主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168的混合物。
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