CN107793648B - 一种提高塑制复合导热材料抗压强度的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于塑制导热材料加工技术领域，具体涉及一种提高塑制复合导热材料抗压强度的加工方法，包括原料准备、复合粒子制备、混炼料制备和复合材料制备。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中复合导热材料制备方法简单，重量轻，节能环保，其中氧化镍纳米纤维和板状钛酸盐用于制备复合粒子，用于复合材料中，有助于增强材料的热稳定性，还能使材料表面不易结垢，将石墨烯与聚丙烯和端羧基聚酯树脂进行混炼，所得材料机械性能较好，导热系数达到4.5W/（m·K）左右，用于水媒采暖散热器，能满足使用要求，延长使用年限。

Description

一种提高塑制复合导热材料抗压强度的加工方法
技术领域
本发明属于塑制导热材料加工技术领域，具体涉及一种提高塑制复合导热材料抗压强度的加工方法。
背景技术
现有的采暖散热器的型材有铝合金、铜或铜合金、轧制钢管等金属材料制造，其缺点是价格高、易腐蚀、制造工艺复杂，在散热器成形过程中，工艺条件要求高，质量难于保证，易产生渗漏，使用寿命较短，为了解决以上问题，现有技术中采用塑料制成的水媒采暖用散热器的报道，现有使用的材料主要有改性聚丙烯、聚乙烯材料，但均因散热性能以及工作压力不能达到使用环境要求而难以推广使用，进一步的，人们采用复合材料，通过增加金属粉末提高材料的散热性，但由于金属粉末添加过多，导致复合材料的抗压强度难以进一步提高，热稳定性和材料成本较高，无法推广使用，因此，需要对以上问题进一步研究改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种提高塑制复合导热材料抗压强度的加工方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种提高塑制复合导热材料抗压强度的加工方法，包括以下步骤：
（1）准备原料：聚丙烯42-48份、含有氢化二烯类共聚物18-24份、硫化锌2-6份、石墨烯8-12份、氧化镍纳米纤维6-10份、端羧基聚酯树脂2-4份、平均粒径为20-40μm的板状钛酸盐1-3份、抗氧剂0.2-0.6份；
（2）将含有氢化二烯类共聚物、硫化锌、氧化镍纳米纤维和平均粒径为20-40μm的板状钛酸盐按重量配比混合，然后在氮气氛围下球磨4-6小时，得到复合粒子备用；
（3）将聚丙烯、石墨烯、端羧基聚酯树脂混合后放入密炼机中，设定密炼机前段、中间段、后段温度相同，且均为180-220℃，在40-80转/分钟的条件下共混20-40分钟，得到混炼料备用；
（4）将混炼料、复合粒子和抗氧剂混合，置于螺杆式挤出机内，在温度为240-260℃的条件下塑化挤出，冷却，得到。
作为对上述方案的进一步改进，所述板状钛酸盐为六钛酸钾；所述抗氧剂为抗氧剂168或抗氧剂1010中的任意一种。
作为对上述方案的进一步改进，所述步骤（2）中球磨时球磨质量比为12-20，转速为400-600转/分钟；所述复合粒子的粒径为8-40μm。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中复合导热材料制备方法简单，重量轻，节能环保，其中氧化镍纳米纤维和板状钛酸盐用于制备复合粒子，用于复合材料中，有助于增强材料的热稳定性，还能使材料表面不易结垢，将石墨烯与聚丙烯和端羧基聚酯树脂进行混炼，有助于提高复合材料的抗压性能，其中硫化锌和含有氢化二烯类共聚物的共同作用不仅有助于增强复合材料的抗压性能，还能提高材料的防霉性，混炼步骤和复合粒子的制备步骤，都有利于改善材料原料之间的互溶性，提高复合材料的抗张强度和抗撕裂强度，所得材料机械性能较好，导热系数达到4.5W/（m·K）左右，用于水媒采暖散热器，能满足使用要求，延长使用年限。
具体实施方式
实施例1
一种提高塑制复合导热材料抗压强度的加工方法，包括以下步骤：
（1）准备原料：聚丙烯45份、含有氢化二烯类共聚物22份、硫化锌4份、石墨烯10份、氧化镍纳米纤维8份、端羧基聚酯树脂3份、平均粒径为30μm的板状钛酸盐2份、抗氧剂0.4份；
（2）将含有氢化二烯类共聚物、硫化锌、氧化镍纳米纤维和平均粒径为30μm的板状钛酸盐按重量配比混合，然后在氮气氛围下球磨5小时，得到复合粒子备用；
（3）将聚丙烯、石墨烯、端羧基聚酯树脂混合后放入密炼机中，设定密炼机前段、中间段、后段温度相同，且均为200℃，在60转/分钟的条件下共混30分钟，得到混炼料备用；
（4）将混炼料、复合粒子和抗氧剂混合，置于螺杆式挤出机内，在温度为250℃的条件下塑化挤出，冷却，得到。
其中，所述板状钛酸盐为六钛酸钾；所述抗氧剂为抗氧剂168；所述步骤（2）中球磨时球磨质量比为15，转速为500转/分钟；所述复合粒子的粒径为8-40μm。
实施例2
一种提高塑制复合导热材料抗压强度的加工方法，包括以下步骤：
（1）准备原料：聚丙烯48份、含有氢化二烯类共聚物18份、硫化锌2份、石墨烯12份、氧化镍纳米纤维10份、端羧基聚酯树脂2份、平均粒径为40μm的板状钛酸盐3份、抗氧剂0.2份；
（2）将含有氢化二烯类共聚物、硫化锌、氧化镍纳米纤维和平均粒径为40μm的板状钛酸盐按重量配比混合，然后在氮气氛围下球磨6小时，得到复合粒子备用；
（3）将聚丙烯、石墨烯、端羧基聚酯树脂混合后放入密炼机中，设定密炼机前段、中间段、后段温度相同，且均为180℃，在80转/分钟的条件下共混20分钟，得到混炼料备用；
（4）将混炼料、复合粒子和抗氧剂混合，置于螺杆式挤出机内，在温度为260℃的条件下塑化挤出，冷却，得到。
其中，所述抗氧剂为抗氧剂1010；所述步骤（2）中球磨时球磨质量比为20，转速为400转/分钟。
实施例3
一种提高塑制复合导热材料抗压强度的加工方法，包括以下步骤：
（1）准备原料：聚丙烯42份、含有氢化二烯类共聚物24份、硫化锌6份、石墨烯8份、氧化镍纳米纤维6份、端羧基聚酯树脂4份、平均粒径为20μm的板状钛酸盐1份、抗氧剂0.6份；
（2）将含有氢化二烯类共聚物、硫化锌、氧化镍纳米纤维和平均粒径为20μm的板状钛酸盐按重量配比混合，然后在氮气氛围下球磨4小时，得到复合粒子备用；
（3）将聚丙烯、石墨烯、端羧基聚酯树脂混合后放入密炼机中，设定密炼机前段、中间段、后段温度相同，且均为220℃，在40转/分钟的条件下共混40分钟，得到混炼料备用；
（4）将混炼料、复合粒子和抗氧剂混合，置于螺杆式挤出机内，在温度为240℃的条件下塑化挤出，冷却，得到。
其中，所述抗氧剂为抗氧剂1010；所述步骤（2）中球磨时球磨质量比为12，转速为600转/分钟。
设置对照组1，将实施例1中步骤2去掉，其余内容不变；设置对照组3，将实施例1中平均粒径为20-40μm的板状钛酸盐去掉，其余内容不变；设置对照组3，将实施例1中氧化镍纳米纤维去掉，其余内容不变；设置对照组4，将实施例1中端羧基聚酯树脂去掉，其余内容不变；设置对照组5，将实施例1中石墨烯去掉，其余内容不变；
对上述各组制备所得材料进行检测，其中拉伸屈服应力的检测方法标准为ISO527-2:1993；弯曲强度的检测标准为GB/T 9341-2008；导热系数的检测标准为GB/T 10297-1998；抗压检测方法为Q/NDF001-2010，实验数据为在水压2.4MPa的条件下样品无渗漏的稳压时间；
表1
组别 拉伸屈服应力（MPa） 弯曲强度（MPa） 导热系数（W/（m·K）） 稳压时间（min）
实施例1 39.4 56.2 4.72 6
实施例2 38.5 54.7 4.67 5
实施例3 39.2 55.8 4.69 6
对照组1 36.4 51.4 3.82 4
对照组2 35.9 48.7 2.76 2
对照组3 37.2 52.9 1.24 3
对照组4 31.5 43.6 3.98 2
对照组5 32.8 45.2 4.05 2
通过表1中数据可以看出，本发明中制备所得复合材料机械性能较好，同时具有较好的导热系数，用于水媒采暖散热器，能满足使用要求，延长使用年限。

Claims (5)

1.一种提高塑制复合导热材料抗压强度的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）准备原料：聚丙烯42-48份、含有氢化二烯类共聚物18-24份、硫化锌2-6份、石墨烯8-12份、氧化镍纳米纤维6-10份、端羧基聚酯树脂2-4份、平均粒径为20-40μm的板状钛酸盐1-3份、抗氧剂0.2-0.6份；
（2）将含有氢化二烯类共聚物、硫化锌、氧化镍纳米纤维和平均粒径为20-40μm的板状钛酸盐按重量配比混合，然后在氮气氛围下球磨4-6小时，得到复合粒子备用；
（3）将聚丙烯、石墨烯、端羧基聚酯树脂混合后放入密炼机中，设定密炼机前段、中间段、后段温度相同，且均为180-220℃，在40-80转/分钟的条件下共混20-40分钟，得到混炼料备用；
（4）将混炼料、复合粒子和抗氧剂混合，置于螺杆式挤出机内，在温度为240-260℃的条件下塑化挤出，冷却，得到。
2.如权利要求1所述一种提高塑制复合导热材料抗压强度的加工方法，其特征在于，所述板状钛酸盐为六钛酸钾。
3.如权利要求1所述一种提高塑制复合导热材料抗压强度的加工方法，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂168或抗氧剂1010中的任意一种。
4.如权利要求1所述一种提高塑制复合导热材料抗压强度的加工方法，其特征在于，所述步骤（2）中球磨时球磨质量比为12-20，转速为400-600转/分钟。
5.如权利要求1所述一种提高塑制复合导热材料抗压强度的加工方法，其特征在于，所述复合粒子的粒径为8-40μm。
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