CN105482164A - 一种导热长玻纤、导热长玻纤pp复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种导热长玻纤、导热长玻纤pp复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种导热长玻纤、导热长玻纤PP复合材料及其制备方法，特别向PP材料中加入导热长玻纤，所获得的产品具有较高的导热系数，对设备热量散发的阻碍较低，尤其适用于制造工作温度较高的设备，如LED灯外壳、大功率照明设备壳体、电机外壳、发动机外罩等。

Description

一种导热长玻纤、导热长玻纤PP复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种导热长玻纤、导热长玻纤PP复合材料及其制备方法。
背景技术
长玻纤增强PP（LFRT-PP）材料具有优异的耐冲击性以及优良的力学性能和电绝缘性，其使用温度范围一般在-100～160℃之间，尺寸稳定性高，耐蠕变性高，是一种集刚、硬、韧于一体的典型塑料。正是由于这些优点，聚玻纤增强PP现已被广泛应用于电子电器、办公用品、精密机器、医疗、劳保、家庭用品以及汽车等领域。然而，。但现有的长玻纤增强PP复合材料传热导热性能较差，用这些材料制备大型照明设备外壳、发动机外罩等产品时，容易因散热性能较差而损毁设备。现有的解决办法是向长玻纤增强PP复合材料添加具有散热功能的填充料，但所得产品的传热导热效果依旧不佳。
发明内容
有鉴于此，本发明公开一种具有高导热效率的长玻纤。
本发明的目的通过以下技术方案实现：一种导热长玻纤，其原料按重量计包括：
无碱连续长玻纤50-85份；
硬脂酸锌3-7份
氢氧化钡0.01-0.25份；
氢氧化钠0.2-0.9份；
其制备方法为
1)将无碱长玻纤、硬脂酸锌、氢氧化钡和氢氧化钠在去离子水中混合，充分搅拌后得到混合溶液；
2)在真空手套箱中，将四氯化钛滴加到步骤1)所述的混合溶液中得到反应溶液；所述氢氧化钡和四氯化钛的摩尔比为1:2～2.5；
3)将所述配置好的反应溶液加入到聚四氟乙烯内衬中，再将内衬放入到水热反应釜进行反应；
4)将所述反应后得到的产物离心清洗、干燥，得到所述导热长玻纤。
所述无碱连续长玻纤可选用任一种现有技术实现。硬脂酸锌主要用作苯乙烯树脂、酚醛树脂、胺基树脂的润滑剂和脱模剂。同时在橡胶中还具有硫化活性剂，软化剂的功能。氢氧化钡为无色透明结晶或白色粉末。在硫酸干燥器中能失去7分子结晶水，约在78℃失去全部结晶水。可溶于水、甲醇，微溶于乙醇，几乎不（难）溶于丙酮。若从空气中迅速吸收二氧化碳变成碳酸盐后，则不能完全溶于水。相对密度2.188。熔点78℃（八水化合物，在纯氢氧化钡的情况下是>408℃的）。折光率1.471。有毒。有腐蚀性。测定空气中的二氧化碳。叶绿素的定量。糖及动植物油的精制。锅炉用水清净剂。杀虫剂。橡胶工业。本发明中，氢氧化钡可选用任一种现有技术实现。四氯化钛，或氯化钛（IV），是化学式为TiCl4的无机化合物。四氯化钛是生产金属钛及其化合物的重要中间体。室温下，四氯化钛为无色液体，并在空气中发烟，生成二氧化钛固体和盐酸液滴的混合物。聚四氟乙烯内衬为现有技术，填充度优选为70％-80％。设计人发现，无碱连续长玻纤与氢氧化钡、硬脂酸锌水热反应后，其导热系数可以大幅上升，这种长玻纤被添加至PP材料中，可使获得的复合材料具有优秀的导热性能，尤其适用于制备对导热性能要求较高的大型照明设备外壳、发动机外罩等产品。适量的四氯化钛处理，更能提高氢氧化钡的稳定性，使所制得的长玻纤其导热性能能够长期保持稳定。
进一步的，所述水热反应的温度为200～220℃，所述水热反应的时间为10～20小时；所述长玻纤为无碱连续玻纤，所述无碱连续玻纤直径为11-20μm。
更进一步的，本发明还提供一种含有所述导热长玻纤的导热长玻纤PP复合材料，其原料按重量计包括：
导热长玻纤10-30份；
PP80-90份；
阻燃剂1-3份；
抗氧化剂0.1-1份；
马来酸酐接枝聚烯烃弹性体1-5份。
所述PP可选用任一种现有技术的PP材料实现。所述阻燃剂可选用任一种市售产品实现，如三氧化二锑、有机磷类阻燃剂等。所述抗氧化剂可提高长玻纤PP复合材料的使用寿命，避免其遭受氧化而性能下降，可选用任一种现有技术实现，如抗氧剂168。本发明所提供的长玻纤PP复合材料特别在PP材料中添加导热长玻纤，所获得的产品具有较高的导热系数，对设备热量散发的阻碍较低，尤其适用于制造工作温度较高的设备，如LED灯外壳、大功率照明设备壳体、电机外壳、发动机外罩等。
进一步的，所述的导热长玻纤PP复合材料的制备方法，其包括如下工序：
按设定重量份将PP、抗氧剂、阻燃剂、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体加入高速混合器混合均匀后经双螺杆挤出机加热至160～199℃获得塑化的PP混合物，然后塑化的PP混合物被双螺杆挤出机压入浸渍模头中，浸渍分散设定重量份的长玻纤，经牵引、冷却成型、切割处理制备成长度为10-15mm的导热长玻纤增强PP复合材料。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例1
本实施例提供一种导热长玻纤，其原料按重量计包括：
无碱连续长玻纤73份；
硬脂酸锌5份
氢氧化钡0.16份；
氢氧化钠0.4份；
其制备方法为
1)将无碱长玻纤、硬脂酸锌、氢氧化钡和氢氧化钠在去离子水中混合，充分搅拌后得到混合溶液；
2)在真空手套箱中，将四氯化钛滴加到步骤1)所述的混合溶液中得到反应溶液；所述氢氧化钡和四氯化钛的摩尔比为1:2；
3)将所述配置好的反应溶液加入到聚四氟乙烯内衬中，再将内衬放入到水热反应釜进行反应；
4)将所述反应后得到的产物离心清洗、干燥，得到所述导热长玻纤。
进一步的，所述水热反应的温度为200℃，所述水热反应的时间为16小时；所述长玻纤为无碱连续玻纤，所述无碱连续玻纤直径为15μm。
实施例2
本实施例提供一种导热长玻纤，其原料按重量计包括：
无碱连续长玻纤85份；
硬脂酸锌3份
氢氧化钡0.02份；
氢氧化钠0.8份；
其制备方法为
1)将无碱长玻纤、硬脂酸锌、氢氧化钡和氢氧化钠在去离子水中混合，充分搅拌后得到混合溶液；
2)在真空手套箱中，将四氯化钛滴加到步骤1)所述的混合溶液中得到反应溶液；所述氢氧化钡和四氯化钛的摩尔比为1:2.5；
3)将所述配置好的反应溶液加入到聚四氟乙烯内衬中，再将内衬放入到水热反应釜进行反应；
4)将所述反应后得到的产物离心清洗、干燥，得到所述导热长玻纤。
进一步的，所述水热反应的温度为200℃，所述水热反应的时间为20小时；所述长玻纤为无碱连续玻纤，所述无碱连续玻纤直径为11-20μm。
实施例3
本实施例提供一种导热长玻纤，其原料按重量计包括：
无碱连续长玻纤52份；
硬脂酸锌7份
氢氧化钡0.01份；
氢氧化钠0.8份；
其制备方法为
1)将无碱长玻纤、硬脂酸锌、氢氧化钡和氢氧化钠在去离子水中混合，充分搅拌后得到混合溶液；
2)在真空手套箱中，将四氯化钛滴加到步骤1)所述的混合溶液中得到反应溶液；所述氢氧化钡和四氯化钛的摩尔比为1:2；
3)将所述配置好的反应溶液加入到聚四氟乙烯内衬中，再将内衬放入到水热反应釜进行反应；
4)将所述反应后得到的产物离心清洗、干燥，得到所述导热长玻纤。
进一步的，所述水热反应的温度为220℃，所述水热反应的时间为10小时；所述长玻纤为无碱连续玻纤，所述无碱连续玻纤直径为11-20μm。
实施例4
本实施例提供一种导热长玻纤，其原料按重量计包括：
无碱连续长玻纤60份；
硬脂酸锌5份
氢氧化钡0.20份；
氢氧化钠0.6份；
其制备方法为
1)将无碱长玻纤、硬脂酸锌、氢氧化钡和氢氧化钠在去离子水中混合，充分搅拌后得到混合溶液；
2)在真空手套箱中，将四氯化钛滴加到步骤1)所述的混合溶液中得到反应溶液；所述氢氧化钡和四氯化钛的摩尔比为1:2.1；
3)将所述配置好的反应溶液加入到聚四氟乙烯内衬中，再将内衬放入到水热反应釜进行反应；
4)将所述反应后得到的产物离心清洗、干燥，得到所述导热长玻纤。
进一步的，所述水热反应的温度为200℃，所述水热反应的时间为20小时；所述长玻纤为无碱连续玻纤，所述无碱连续玻纤直径为11-20μm。
实施例5
一种含有如实施例1所述导热长玻纤的导热长玻纤PP复合材料，其原料按重量计包括：
导热长玻纤22份；
PP85份；
阻燃剂2份；
抗氧化剂0.8份；
马来酸酐接枝聚烯烃弹性体2份。
上述导热长玻纤PP复合材料的制备方法，其包括如下工序：
按设定重量份将PP、抗氧剂、阻燃剂、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体加入高速混合器混合均匀后经双螺杆挤出机加热至190℃获得塑化的PP混合物，然后塑化的PP混合物被双螺杆挤出机压入浸渍模头中，浸渍分散设定重量份的长玻纤，经牵引、冷却成型、切割处理制备成长度为10-15mm的导热长玻纤增强PP复合材料。
将本实施例的复合材料采用现有技术的快速成型材料制备成一1000mm×1000mm×20mm的板状零件，采用ASTM标准对其进行性能测试，其结果如表1所示。
表1.
项目 方法 单位 结果
拉伸强度 ASTM D638 Mpa 95
弯曲强度 ASTM D790 Mpa 150
弯曲模数 ASTM D790 Mpa 6650
缺口抗冲击强度（1/8）(氙灯老化箱处理3000小时后) ASTM D256 KJ/M 16.3
熔融指数 ASTM D1238 g/10min 13
耐燃性 UL94 1.6mm HB
熔融温度 - ℃ 180-215
实施例6
一种含有如实施例2所述导热长玻纤的导热长玻纤PP复合材料，其原料按重量计包括：
导热长玻纤30份；
PP80份；
阻燃剂3份；
抗氧化剂0.1份；
马来酸酐接枝聚烯烃弹性体5份。
将本实施例的复合材料采用现有技术的快速成型材料制备成一1000mm×1000mm×20mm的板状零件，采用ASTM标准对其进行性能测试，其结果如表2所示。
表2.
项目 方法 单位 结果
拉伸强度 ASTM D638 Mpa 93
弯曲强度 ASTM D790 Mpa 155
弯曲模数 ASTM D790 Mpa 6700
缺口抗冲击强度（1/8）(氙灯老化箱处理3000小时后) ASTM D256 KJ/M 16.0
熔融指数 ASTM D1238 g/10min 13
耐燃性 UL94 1.6mm HB
熔融温度 - ℃ 180-215
实施例7
一种含有如实施例2所述导热长玻纤的导热长玻纤PP复合材料，其原料按重量计包括：
导热长玻纤10份；
PP90份；
阻燃剂1份；
抗氧化剂1份；
马来酸酐接枝聚烯烃弹性体1-5份。
将本实施例的复合材料采用现有技术的快速成型材料制备成一1000mm×1000mm×20mm的板状零件，采用ASTM标准对其进行性能测试，其结果如表3所示。
表3.
项目 方法 单位 结果
拉伸强度 ASTM D638 Mpa 90
弯曲强度 ASTM D790 Mpa 145
弯曲模数 ASTM D790 Mpa 6550
缺口抗冲击强度（1/8）(氙灯老化箱处理3000小时后) ASTM D256 J/M 14.9
熔融指数 ASTM D1238 g/10min 13
耐燃性 UL94 1.6mm HB
熔融温度 - ℃ 180-215
实施例8
一种含有如实施例2所述导热长玻纤的导热长玻纤PP复合材料，其原料按重量计包括：
导热长玻纤10份；
PP90份；
阻燃剂1份；
抗氧化剂1份；
马来酸酐接枝聚烯烃弹性体1份。
将本实施例的复合材料采用现有技术的快速成型材料制备成一1000mm×1000mm×20mm的板状零件，采用ASTM标准对其进行性能测试，其结果如表4所示。
表4.
项目 方法 单位 结果
拉伸强度 ASTM D638 Mpa 89
弯曲强度 ASTM D790 Mpa 140
弯曲模数 ASTM D790 Mpa 6500
缺口抗冲击强度（1/8）(氙灯老化箱处理3000小时后) ASTM D256 KJ/M 14.6
熔融指数 ASTM D1238 g/10min 13
耐燃性 UL94 1.6mm HB
熔融温度 - ℃ 180-215
对比例1
本对比例提供本实施例提供一种导热长玻纤，其原料按重量计包括：
无碱连续长玻纤73份；
硬脂酸锌5份
氢氧化镁0.2份；
氢氧化钠0.4份；
本对比例将各原料混合制成。
对比例2
本对比例提供本实施例提供一种导热长玻纤，其原料按重量计包括：
无碱连续长玻纤73份；
硬脂酸钙5份
氢氧化钡0.2份；
氢氧化钠0.4份；
本对比例将各原料混合制成。
测试上述实施例和对比例的导热系数。
实验组 导热系数W/（m·K）
实施例5 5.9
实施例6 5.5
实施例7 5.6
对比例1 1.3
对比例2 1.0
以上为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种导热长玻纤，其原料按重量计包括：
无碱连续长玻纤50-85份；
硬脂酸锌3-7份
氢氧化钡0.01-0.25份；
氢氧化钠0.2-0.9份；
其制备方法为
1)将无碱长玻纤、硬脂酸锌、氢氧化钡和氢氧化钠在去离子水中混合，充分搅拌后得到混合溶液；
2)在真空手套箱中，将四氯化钛滴加到步骤1)所述的混合溶液中得到反应溶液；所述氢氧化钡和四氯化钛的摩尔比为1:2～2.5；
3)将所述配置好的反应溶液加入到聚四氟乙烯内衬中，再将内衬放入到水热反应釜进行反应；
4)将所述反应后得到的产物离心清洗、干燥，得到所述导热长玻纤。
2.根据权利要求1所述的导热长玻纤，其特征在于：所述水热反应的温度为200～220℃，所述水热反应的时间为10～20小时；所述长玻纤为无碱连续玻纤，所述无碱连续玻纤直径为11-20μm。
3.一种含有如权利要求1或2所述导热长玻纤的导热长玻纤PP复合材料，其原料按重量计包括：
导热长玻纤10-30份；
PP80-90份；
阻燃剂1-3份；
抗氧化剂0.1-1份；
马来酸酐接枝聚烯烃弹性体1-5份。
4.如权利要求3所述的导热长玻纤PP复合材料的制备方法，其包括如下工序：
按设定重量份将PP、抗氧剂、阻燃剂、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体加入高速混合器混合均匀后经双螺杆挤出机加热至160～199℃获得塑化的PP混合物，然后塑化的PP混合物被双螺杆挤出机压入浸渍模头中，浸渍分散设定重量份的长玻纤，经牵引、冷却成型、切割处理制备成长度为10-15mm的导热长玻纤增强PP复合材料。
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CN109535554A (zh) * 2018-11-22 2019-03-29 深圳市富恒新材料股份有限公司 一种led灯壳体专用阻燃增强聚丙烯料及其制备方法

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