CN107189292A - 一种碳纳米管/氮化硼复合改性高导热cpvc管材及制备方法 - Google Patents
一种碳纳米管/氮化硼复合改性高导热cpvc管材及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种碳纳米管/氮化硼复合改性高导热CPVC管材及制备方法，以一维的碳纳米管和二维的氮化硼共同作为导热填料使用，则可以形成在空间上具有三维结构的复合材料，不仅增加了填料与基体的接触面积，相容性得到改善，不易团聚，还可以发挥两者的协同效应，在复合材料基体中形成有效导热网络，从而提高CPVC管材的导热性；本发明还将碳纳米管进行酸化改性，将氮化硼进行乙二胺接枝改性，由于CPVC中存在较多的不稳定活性点容易和改性后的碳纳米管和氮化硼发生化学作用，达到促进填料在基体中均匀分散的目的，同时增强填料与基体的界面结合力，最终提高复合材料的综合性能。
Description
技术领域
本发明涉及CPVC管材生产领域，具体涉及一种碳纳米管/氮化硼复合改性高导热CPVC管材及制备方法。
背景技术
氯化聚氯乙烯（CPVC）是PVC树脂进一步氯化的改性产物，含氯质量分数一般为63%-68%。作为一种耐热型PVC树脂改性品种，CPVC除了具有PVC树脂的优点之外，其制品的使用温度可比未增塑的PVC材料提高30-40℃；同时，CPVC的耐化学稳定性、耐老化性及阻燃抑烟性都得到了极大提高，其综合性能超过了一般的ABS，特别适用于油田原油集输管道、化工用耐温／耐腐蚀性管道、高压电输送电缆护套及热水管等对温度和消防有特殊要求的领域。
然而由于CPVC的导热系数不高，该绝热特性极大地限制了CPVC作为导热材料在诸如高压电输送电缆护套等工业中的应用，所以赋予CPVC材料一定的导热性能，会极大地拓宽CPVC材料在导热和散热工业领域的应用。向聚合物中填充导热填料是目前主要的研究方向，且加工工艺简单，加工成本低廉。
碳纳米管和氮化硼化学稳定性好且导热系数高，单独添加碳纳米管或氮化硼能改善CPVC的导热性能，但填料在基体中的团聚仍然是需要解决的难题。由于CPVC中存在许多不稳定的活性点，因而将碳纳米管和氮化硼改性处理后共同填充到CPVC中，不仅可有效解决纳米颗粒团聚问题还能发挥碳纳米管和氮化硼的协同效应。
发明内容
本发明的目的就是提供一种碳纳米管/氮化硼复合改性高导热CPVC管材及制备方法，以克服现有技术的不足。
本发明的目的是这样实现的：
一种碳纳米管/氮化硼复合改性高导热CPVC管材，其特征在于，以CPVC为基体材料，碳纳米管和氮化硼为导热填料，通过熔融共混法制备而成；所述的碳纳米管为酸化改性碳纳米管，其中所述的酸为浓硝酸和浓硫酸按一定比例复配的混酸；所述的氮化硼为乙二胺接枝改性氮化硼。
所述的碳纳米管为多壁碳纳米管，所述的氮化硼为片状氮化硼，粒径为4μm，具有二维结构。
所述的碳纳米管和氮化硼的质量比为1∶1，两者的添加量均为CPVC质量的10%。
所述的酸化改性碳纳米管的制备方法为：
（1）将浓硫酸∶浓硝酸按照质量比3∶1混合均匀得混合浓酸；
（2）将多壁碳纳米管和混合浓酸按照固液比1∶5放入反应器中混合均匀并超声分散30-40min，再放入60℃的油浴锅中酸化处理5-6小时；
（3）将步骤（2）物料冷却至室温，过滤洗涤至中性，喷雾干燥，即得。
所述的乙二胺接枝改性氮化硼的制备方法为：
（1）将氮化硼放入微波炉中升温至700-800℃，保温10-15min，停止加热冷却至100-110℃，按照固液比1∶50超声分散于去离子水中得氮化硼悬浮液；
（2）将乙二胺∶乙醇溶液按照体积比1∶30混合均匀得改性液；
（3）将步骤（2）的改性液逐滴加到搅拌的氮化硼悬浮液中，升温至60-80℃密封反应2-3小时，再经过滤、洗涤、喷雾干燥处理即得。
本发明有以下有益效果：本发明以一维的碳纳米管和二维的氮化硼共同作为导热填料使用，则可以形成在空间上具有三维结构的复合材料，这样不仅增加了填料与基体的接触面积，相容性得到改善，在基体中不易团聚，还可以发挥氮化硼和碳纳米管的协同效应，在复合材料基体中形成有效导热网络，从而提高CPVC管材的导热性；同时本发明还将碳纳米管进行酸化改性，将氮化硼进行乙二胺接枝改性，由于CPVC中存在较多的不稳定活性点容易和改性后的碳纳米管和氮化硼发生化学作用，以此促进氮化硼与碳纳米管之间，填料与基体之间的相互作用，达到促进填料在基体中均匀分散的目的，同时增强填料与基体的界面结合力，最终提高复合材料的综合性能。
具体实施方式
一种碳纳米管/氮化硼复合改性高导热CPVC管材，其特征在于，以CPVC为基体材料，碳纳米管和氮化硼为导热填料，通过熔融共混法制备而成；所述的碳纳米管为酸化改性碳纳米管，其中所述的酸为浓硝酸和浓硫酸按一定比例复配的混酸；所述的氮化硼为乙二胺接枝改性氮化硼。
所述的碳纳米管为多壁碳纳米管，所述的氮化硼为片状氮化硼，粒径为4μm，具有二维结构。
所述的碳纳米管和氮化硼的质量比为1∶1，两者的添加量均为CPVC质量的10%。
所述的酸化改性碳纳米管的制备方法为：
（1）将浓硫酸∶浓硝酸按照质量比3∶1混合均匀得混合浓酸；
（2）将多壁碳纳米管和混合浓酸按照固液比1∶5放入反应器中混合均匀并超声分散30-40min，再放入60℃的油浴锅中酸化处理5-6小时；
（3）将步骤（2）物料冷却至室温，过滤洗涤至中性，喷雾干燥，即得。
所述的乙二胺接枝改性氮化硼的制备方法为：
（1）将氮化硼放入微波炉中升温至700-800℃，保温10-15min，停止加热冷却至100-110℃，按照固液比1∶50超声分散于去离子水中得氮化硼悬浮液；
（2）将乙二胺∶乙醇溶液按照体积比1∶30混合均匀得改性液；
（3）将步骤（2）的改性液逐滴加到搅拌的氮化硼悬浮液中，升温至60-80℃密封反应2-3小时，再经过滤、洗涤、喷雾干燥处理即得。
Claims (5)
1.一种碳纳米管/氮化硼复合改性高导热CPVC管材，其特征在于，以CPVC为基体材料，碳纳米管和氮化硼为导热填料，通过熔融共混法制备而成；所述的碳纳米管为酸化改性碳纳米管，其中所述的酸为浓硝酸和浓硫酸按一定比例复配的混酸；所述的氮化硼为乙二胺接枝改性氮化硼。
2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管/氮化硼复合改性高导热CPVC管材，其特征在于，所述的碳纳米管为多壁碳纳米管，所述的氮化硼为片状氮化硼，粒径为4μm，具有二维结构。
3.根据权利要求1所述的一种碳纳米管/氮化硼复合改性高导热CPVC管材，其特征在于，所述的碳纳米管和氮化硼的质量比为1∶1，两者的添加量均为CPVC质量的10%。
4.根据权利要求1所述的一种碳纳米管/氮化硼复合改性高导热CPVC管材，其特征在于，所述的酸化改性碳纳米管的制备方法为：
（1）将浓硫酸∶浓硝酸按照质量比3∶1混合均匀得混合浓酸；
（2）将多壁碳纳米管和混合浓酸按照固液比1∶5放入反应器中混合均匀并超声分散30-40min，再放入60℃的油浴锅中酸化处理5-6小时；
（3）将步骤（2）物料冷却至室温，过滤洗涤至中性，喷雾干燥，即得。
5.根据权利要求1所述的一种碳纳米管/氮化硼复合改性高导热CPVC管材，其特征在于，所述的乙二胺接枝改性氮化硼的制备方法为：
（1）将氮化硼放入微波炉中升温至700-800℃，保温10-15min，停止加热冷却至100-110℃，按照固液比1∶50超声分散于去离子水中得氮化硼悬浮液；
（2）将乙二胺∶乙醇溶液按照体积比1∶30混合均匀得改性液；
（3）将步骤（2）的改性液逐滴加到搅拌的氮化硼悬浮液中，升温至60-80℃密封反应2-3小时，再经过滤、洗涤、喷雾干燥处理即得。
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