CN108948706A - 一种导热阻燃绝缘复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种导热阻燃绝缘复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种导热阻燃绝缘复合材料，由以下重量份配比的材料制成：不饱和聚酯树脂、乙丙橡胶、异戊二烯橡胶、聚酰胺纤维、聚氨酯、氯化聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、纳米三氧化二铝、云母、聚有机硅氧烷、膦酸酯、乙烯基三甲氧基硅烷、苯乙烯化苯酚和亚磷酸酯；纳米三氧化二铝能增加导热性能，云母具有形成霓互连网络的能力，能增加导热性能；在高温下,膦酸酯中的磷会催化促成炭的形成,而聚有机硅氧烷中的硅则增加这些炭层的热稳定性,从而发挥协同阻燃效果，而聚有机硅氧烷降解形成的层状二氧化硅能阻止炭层的氧化,从而进一步提高了炭层的稳定性，增加了阻燃效果；苯乙烯化苯酚和亚磷酸酯协同作用后能保持长久的抗氧效能。

Description

一种导热阻燃绝缘复合材料及其制备方法
技术领域
本发明具体涉及一种导热阻燃绝缘复合材料及其制备方法。
背景技术
随着工业生产和科学技术的发展,一些对材料导热性能要求较高的领域如换热工程、电磁屏蔽、电子信息等领域,对导热材料提出了更高要求,希望材料具有优良的综合性能。如电子电气领域随集成技术和组装技术的迅速发展,电子元件、逻辑电路的体积成千倍万倍地缩小,迫切需要高散热封装绝缘材料。因此传统导热材料目前已经无法满足工业和科技发展需求,近年来,导热复合材料因其优良的综合性能愈来愈受到重视,其应用领域不断拓展，但现有的导热复合材料普遍导热性能不高、抗氧化性不强，即使导热性能有所提高，也极大的牺牲了绝缘复合材料本身的绝缘性，根本无法满足市场需要。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有高导热性、阻燃性和抗氧化性的绝缘复合材料。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是：
一种导热阻燃绝缘复合材料，由以下重量份配比的材料制成：不饱和聚酯树脂30-50份、乙丙橡胶30-40份、异戊二烯橡胶20-30份、聚酰胺纤维20-30份、聚氨酯10-18份、氯化聚乙烯10-16份、聚甲基丙烯酸甲酯10-16份、聚四氟乙烯8-14份、纳米三氧化二铝8-12份、云母8-12份、聚有机硅氧烷8-10份、膦酸酯8-10份、乙烯基三甲氧基硅烷6-10份、苯乙烯化苯酚6-8份和亚磷酸酯6-8份。
进一步的，所述一种导热阻燃绝缘复合材料，由以下重量份配比的材料制成：不饱和聚酯树脂50份、乙丙橡胶30份、异戊二烯橡胶20份、聚酰胺纤维20份、聚氨酯10份、氯化聚乙烯10份、聚甲基丙烯酸甲酯10份、聚四氟乙烯8份、纳米三氧化二铝8份、云母8份、聚有机硅氧烷8份、膦酸酯8份、乙烯基三甲氧基硅烷6份、苯乙烯化苯酚6份和亚磷酸酯6份。
进一步的，所述一种导热阻燃绝缘复合材料，由以下重量份配比的材料制成：不饱和聚酯树脂30份、乙丙橡胶40份、异戊二烯橡胶30份、聚酰胺纤维30份、聚氨酯18份、氯化聚乙烯16份、聚甲基丙烯酸甲酯16份、聚四氟乙烯14份、纳米三氧化二铝12份、云母12份、聚有机硅氧烷10份、膦酸酯10份、乙烯基三甲氧基硅烷10份、苯乙烯化苯酚8份和亚磷酸酯8份。
进一步的，所述一种导热阻燃绝缘复合材料，由以下重量份配比的材料制成：不饱和聚酯树脂40份、乙丙橡胶35份、异戊二烯橡胶25份、聚酰胺纤维25份、聚氨酯14份、氯化聚乙烯13份、聚甲基丙烯酸甲酯13份、聚四氟乙烯11份、纳米三氧化二铝10份、云母10份、聚有机硅氧烷9份、膦酸酯9份、乙烯基三甲氧基硅烷8份、苯乙烯化苯酚7份和亚磷酸酯7份。
本发明的有益效果:纳米三氧化二铝能增加导热性能，云母具有很好的形成霓互连网络的能力，纳米三氧化二铝和云母协同作用后能增加导热性能；在高温下,膦酸酯中的磷会催化促成炭的形成,而聚有机硅氧烷中的硅则增加这些炭层的热稳定性,从而发挥协同阻燃效果，而聚有机硅氧烷降解形成的层状二氧化硅能阻止炭层的氧化,从而进一步提高了炭层的稳定性，增加了阻燃效果；苯乙烯化苯酚可以有效地捕获氧化自由基或过氧自由基,这时亚磷酸酯能够供给氢原子,使苯乙烯化苯酚再生,苯乙烯化苯酚和亚磷酸酯协同作用后能保持长久的抗氧效能。
具体实施方法
实施例1
一种导热阻燃绝缘复合材料，由以下重量份配比的材料制成：不饱和聚酯树脂50份、乙丙橡胶30份、异戊二烯橡胶20份、聚酰胺纤维20份、聚氨酯10份、氯化聚乙烯10份、聚甲基丙烯酸甲酯10份、聚四氟乙烯8份、纳米三氧化二铝8份、云母8份、聚有机硅氧烷8份、膦酸酯8份、乙烯基三甲氧基硅烷6份、苯乙烯化苯酚6份和亚磷酸酯6份。
一种导热阻燃绝缘复合材料的制备方法，包括以下步骤:
1)取不饱和聚酯树脂50份、乙丙橡胶30份、异戊二烯橡胶20份和聚酰胺纤维20份，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为80rpm，时间为8min，搅拌完后放进容器内加热，温度为100℃，时间为16min，制得第一加热混合料，备用；
2)取纳米三氧化二铝8份、云母8份和乙烯基三甲氧基硅烷6份放进容器内，再倒入步骤1)制备的第一加热混合料搅拌混合，密封，进行热压处理，热压处理温度为120℃，压力为1.0MPa,时间为10min，制得第一热压混合料，备用；
3)取聚氨酯10份、氯化聚乙烯10份、聚甲基丙烯酸甲酯10份和聚四氟乙烯8份，放进容器内搅拌混合，使用水浴加热，温度为90℃，时间为30min，制得第一水浴混合料，备用；
4)取聚有机硅氧烷8份、膦酸酯8份、苯乙烯化苯酚6份和亚磷酸酯6份放进容器内，再倒入步骤3)制备的第一水浴混合料，密封加热，加热温度为120℃，时间为30min，制得第二加热混合料，备用；
5)将步骤2)制得的第一热压混合料和步骤4)制得的第二加热混合料放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为160rpm，时间为20min，制得第一混合料，备用；
6)将步骤5)制得的第一混合料进行热压处理，热压处理温度为150℃，压力为1.2MPa,时间为20min，制得第二热压混合料，备用；
7)将步骤6)制得的第二热压混合料进行烘烤固化，固化温度为110℃，16min，再升到130℃，时间为8min，最后使用90℃的温度进行缩紧，时间为5min，制得烘烤混合料，备用；
8)将步骤7)制得的烘烤混合料放进双螺杆挤出机塑化、熔融、挤出、拉条、冷却和切粒，得到粒料，将粒料进行融合制得。
实施例2
一种导热阻燃绝缘复合材料，由以下重量份配比的材料制成：不饱和聚酯树脂30份、乙丙橡胶40份、异戊二烯橡胶30份、聚酰胺纤维30份、聚氨酯18份、氯化聚乙烯16份、聚甲基丙烯酸甲酯16份、聚四氟乙烯14份、纳米三氧化二铝12份、云母12份、聚有机硅氧烷10份、膦酸酯10份、乙烯基三甲氧基硅烷10份、苯乙烯化苯酚8份和亚磷酸酯8份。
一种导热阻燃绝缘复合材料的制备方法，包括以下步骤:
1)取不饱和聚酯树脂30份、乙丙橡胶40份、异戊二烯橡胶30份和聚酰胺纤维30份，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为40rpm，时间为6min，搅拌完后放进容器内加热，温度为80℃，时间为10min，制得第一加热混合料，备用；
2)取纳米三氧化二铝12份、云母12份和乙烯基三甲氧基硅烷10份放进容器内，再倒入步骤1)制备的第一加热混合料搅拌混合，密封，进行热压处理，热压处理温度为110℃，压力为0.8MPa,时间为6min，制得第一热压混合料，备用；
3)取聚氨酯18份、氯化聚乙烯16份、聚甲基丙烯酸甲酯16份和聚四氟乙烯14份，放进容器内搅拌混合，使用水浴加热，温度为70℃，时间为20min，制得第一水浴混合料，备用；
4)取聚有机硅氧烷10份、膦酸酯10份、苯乙烯化苯酚8份和亚磷酸酯8份放进容器内，再倒入步骤3)制备的第一水浴混合料，密封加热，加热温度为100℃，时间为20min，制得第二加热混合料，备用；
5)将步骤2)制得的第一热压混合料和步骤4)制得的第二加热混合料放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为100rpm，时间为10min，制得第一混合料，备用；
6)将步骤5)制得的第一混合料进行热压处理，热压处理温度为130℃，压力为1.0MPa,时间为10min，制得第二热压混合料，备用；
7)将步骤6)制得的第二热压混合料进行烘烤固化，固化温度为100℃，10min，再升到120℃，时间为6min，最后使用70℃的温度进行缩紧，时间为3min，制得烘烤混合料，备用；
8)将步骤7)制得的烘烤混合料放进双螺杆挤出机塑化、熔融、挤出、拉条、冷却和切粒，得到粒料，将粒料进行融合制得。
实施例3
一种导热阻燃绝缘复合材料，由以下重量份配比的材料制成：不饱和聚酯树脂40份、乙丙橡胶35份、异戊二烯橡胶25份、聚酰胺纤维25份、聚氨酯14份、氯化聚乙烯13份、聚甲基丙烯酸甲酯13份、聚四氟乙烯11份、纳米三氧化二铝10份、云母10份、聚有机硅氧烷9份、膦酸酯9份、乙烯基三甲氧基硅烷8份、苯乙烯化苯酚7份和亚磷酸酯7份。
一种导热阻燃绝缘复合材料的制备方法，包括以下步骤:
1)取不饱和聚酯树脂40份、乙丙橡胶35份、异戊二烯橡胶25份和聚酰胺纤维25份，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为60rpm，时间为7min，搅拌完后放进容器内加热，温度为90℃，时间为13min，制得第一加热混合料，备用；
2)取纳米三氧化二铝10份、云母10份和乙烯基三甲氧基硅烷8份放进容器内，再倒入步骤1)制备的第一加热混合料搅拌混合，密封，进行热压处理，热压处理温度为115℃，压力为0.9MPa,时间为8min，制得第一热压混合料，备用；
3)取聚氨酯14份、氯化聚乙烯13份、聚甲基丙烯酸甲酯13份和聚四氟乙烯11份，放进容器内搅拌混合，使用水浴加热，温度为80℃，时间为25min，制得第一水浴混合料，备用；
4)取聚有机硅氧烷9份、膦酸酯9份、苯乙烯化苯酚7份和亚磷酸酯7份放进容器内，再倒入步骤3)制备的第一水浴混合料，密封加热，加热温度为110℃，时间为25min，制得第二加热混合料，备用；
5)将步骤2)制得的第一热压混合料和步骤4)制得的第二加热混合料放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为130rpm，时间为15min，制得第一混合料，备用；
6)将步骤5)制得的第一混合料进行热压处理，热压处理温度为140℃，压力为1.1MPa,时间为15min，制得第二热压混合料，备用；
7)将步骤6)制得的第二热压混合料进行烘烤固化，固化温度为105℃，13min，再升到125℃，时间为7min，最后使用80℃的温度进行缩紧，时间为4min，制得烘烤混合料，备用；
8)将步骤7)制得的烘烤混合料放进双螺杆挤出机塑化、熔融、挤出、拉条、冷却和切粒，得到粒料，将粒料进行融合制得。
实验例：
选取环氧树脂为基料制备的导热绝缘复合材料为对照组，本发明实施例三制备的导热阻燃绝缘复合材料为实验组。
实验对象，环氧树脂为基料制备的导热绝缘复合材料和本发明实施例三制备的导热阻燃绝缘复合材料。
实验要求，对环氧树脂为基料制备的导热绝缘复合材料和本发明实施例三制备的导热阻燃绝缘复合材料进行性能测试。
表1为对实验对象性能测试信息采集所得结果
表1
结合表格1，对比环氧树脂为基料制备的导热绝缘复合材料和本发明实施例三制备的导热阻燃绝缘复合材料，可以看出本发明制备的一种导热阻燃绝缘复合材料不仅具有很高的导热性能、阻燃性能和抗氧化性能，还具有非常好的耐热性和高绝缘性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种导热阻燃绝缘复合材料，其特征在于：由以下重量份配比的材料制成：不饱和聚酯树脂30-50份、乙丙橡胶30-40份、异戊二烯橡胶20-30份、聚酰胺纤维20-30份、聚氨酯10-18份、氯化聚乙烯10-16份、聚甲基丙烯酸甲酯10-16份、聚四氟乙烯8-14份、纳米三氧化二铝8-12份、云母8-12份、聚有机硅氧烷8-10份、膦酸酯8-10份、乙烯基三甲氧基硅烷6-10份、苯乙烯化苯酚6-8份和亚磷酸酯6-8份。
2.如权利要求1所述一种导热阻燃绝缘复合材料，其特征在于：由以下重量份配比的材料制成：不饱和聚酯树脂50份、乙丙橡胶30份、异戊二烯橡胶20份、聚酰胺纤维20份、聚氨酯10份、氯化聚乙烯10份、聚甲基丙烯酸甲酯10份、聚四氟乙烯8份、纳米三氧化二铝8份、云母8份、聚有机硅氧烷8份、膦酸酯8份、乙烯基三甲氧基硅烷6份、苯乙烯化苯酚6份和亚磷酸酯6份。
3.如权利要求1所述一种导热阻燃绝缘复合材料，其特征在于：由以下重量份配比的材料制成：不饱和聚酯树脂30份、乙丙橡胶40份、异戊二烯橡胶30份、聚酰胺纤维30份、聚氨酯18份、氯化聚乙烯16份、聚甲基丙烯酸甲酯16份、聚四氟乙烯14份、纳米三氧化二铝12份、云母12份、聚有机硅氧烷10份、膦酸酯10份、乙烯基三甲氧基硅烷10份、苯乙烯化苯酚8份和亚磷酸酯8份。
4.如权利要求1所述一种导热阻燃绝缘复合材料，其特征在于：由以下重量份配比的材料制成：不饱和聚酯树脂40份、乙丙橡胶35份、异戊二烯橡胶25份、聚酰胺纤维25份、聚氨酯14份、氯化聚乙烯13份、聚甲基丙烯酸甲酯13份、聚四氟乙烯11份、纳米三氧化二铝10份、云母10份、聚有机硅氧烷9份、膦酸酯9份、乙烯基三甲氧基硅烷8份、苯乙烯化苯酚7份和亚磷酸酯7份。
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