CN110183797A - 一种用于pvc/pe塑料的导热填充材料的制备方法 - Google Patents

一种用于pvc/pe塑料的导热填充材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110183797A
CN110183797A CN201910586267.6A CN201910586267A CN110183797A CN 110183797 A CN110183797 A CN 110183797A CN 201910586267 A CN201910586267 A CN 201910586267A CN 110183797 A CN110183797 A CN 110183797A
Authority
CN
China
Prior art keywords
conductive filler
micro
filler material
nano
brucite powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910586267.6A
Other languages
English (en)
Inventor
吴春来
张少文
彭传云
卫应亮
王璐
许雯雯
罗云
高展鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Luoyang Kechuang Green Building Materials Research Institute
Original Assignee
Luoyang Kechuang Green Building Materials Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Luoyang Kechuang Green Building Materials Research Institute filed Critical Luoyang Kechuang Green Building Materials Research Institute
Priority to CN201910586267.6A priority Critical patent/CN110183797A/zh
Publication of CN110183797A publication Critical patent/CN110183797A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/06—Polyethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/04—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
    • C08L27/06—Homopolymers or copolymers of vinyl chloride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2217—Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
    • C08K2003/222—Magnesia, i.e. magnesium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/005—Additives being defined by their particle size in general
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于PVC/PE塑料的导热填充材料的制备方法，将水镁石粉体原料加到三颈烧瓶中，加热搅拌，得到干燥的微纳米水镁石粉体；再将异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯用少量溶剂分散后雾状喷入微纳米水镁石粉体中，继续加热搅拌，收集材料，即得到用于PVC/PE塑料的导热填充材料，该导热填充材料的活化指数达到98.33％，吸油值不高于27.38％，沉降时间为55h。本发明采用异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯对水镁石进行表面改性，制得的改性微纳米水镁石材料表面含有多种非极性疏水性烷基链化学基团，能极大提高材料在耐热聚乙烯塑料中的分散性。在大填充条件下实现耐热聚乙烯材料导热性能的提升。

Description

一种用于PVC/PE塑料的导热填充材料的制备方法
技术领域
本发明涉及导热填充材料技术领域，尤其是一种用于PVC/PE塑料的导热填充材料的制备方法，具体是一种功能性水镁石基导热填充材料的制备方法。
背景技术
高分子聚合材料在建筑材料领域有着广泛的应用，其中耐热聚乙烯材料的最高可达到80℃以上，被广泛用于LED灯罩或灯带以及地暖管。随着我国节能降耗要求的不断提高，对耐热聚乙烯材料导热性能的要求也越来越高。但是，聚乙烯材料本身的热导率很低，通过改变材料分子和链节结构获得特殊物理结构或具有完整结晶性来制备本征型导热材料的方法工艺复杂、操作难度大，成本高，不适合大规模生产和应用。采用将具有高热导率的填料对聚合物进行填充改性，制备导热复合材料的方法克服了制备本征型导热材料的缺点，受到产业界的认可并快速发展起来。
填充是高分子聚合材料物理改性的主要手段。所谓填充改性是在聚合物中均匀掺混模量比聚合物高得多的微粒状填充改性剂(简称填料)的改性方法。选用适当的填料和填充量，不仅能提高高分子材料的冲击强度或断裂强度，而且能提高材料的导热性能。金属填料如铜、镁、镍等粉末具有较高的导热系数，添加到高分子聚合材料中能够有效提高材料的导热系数，但这类材料不耐腐蚀。
金属氧化物如MgO具有较好的导热系数，并且具有良好的稳定性，是一种性能优良的导热填充材料。水镁石是迄今为止发现的含镁量最高的一种矿物，成本低廉，MgO理论含量为69.12％，H2O为30.88％。但是，水镁石表面极性较大，与非极性高分子聚合材料相容性差，不易分散，在使用过程中存在产品团聚严重、稳定性差和填充量小等问题，这极大地限制了水镁石的应用。因此，通过化学方法对水镁石进行表面改性，制备能够和耐热聚乙烯材料兼容，且具有良好稳定性的新型水镁石材料是目前该技术领域的研究热点之一。
发明内容
本发明针对水镁石粉体表面亲水疏油，在PVC/PE聚合物中不易分散、填充量小的特点，提供了一种改性水镁石填料的制备方法，采用疏水性较高的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯对其进行表面改性，制得的改性微纳米水镁石材料表面含有多种非极性疏水性烷基链化学基团，能极大提高水镁石粉体在耐热聚乙烯材料中的分散性。在大填充条件下实现填充耐热聚乙烯材料导热性能的提升，降低塑料成本，可以用于PVC/PE塑料的导热填充改性。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的，依据本发明提出的一种用于PVC/PE塑料的导热填充材料的制备方法，是对微纳米水镁石粉体通过干法改性得到，具体包括以下步骤：
(1)取微纳米水镁石粉体原料加入到三颈烧瓶中，加热搅拌，得到干燥的微纳米水镁石粉体；
(2)将异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯用少量溶剂分散后雾状喷入上述微纳米水镁石粉体中，继续加热搅拌，然后收集材料，即得到所述的用于PVC/PE塑料的导热填充材料，该导热填充材料的活化指数达到98.33％，吸油值不高于27.38％，沉降时间为55h。
优选的，步骤(1)中水镁石粉体原料的粒径为300～7000目，加入量为10～100g。
优选的，步骤(1)中的搅拌为机械搅拌，步骤(1)和步骤(2)中加热搅拌的温度均为30～120℃。
优选的，步骤(2)中异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯与溶剂的质量比为1:1～4，所用的溶剂为乙醇或甲苯或二甲苯或乙腈或液体石蜡中的一种或几种混合。
所述的活化指数是指在丙三醇溶剂中，吸油值是指对蓖麻油，沉降时间是指在丙三醇中，红外光谱是指KBr压片法。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)、本发明的改性微纳米水镁石粉体将异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯通过共价键联结到微纳米水镁石粉体表面，制得异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯改性微纳米水镁石粉体，材料具有较好的稳定性。此外，功能化改性后，该材料表面具有多种非极性官能团，可有效解决水镁石粉体在耐热聚乙烯材料中的偶联、分散性，在大填充条件下实现填充耐热聚乙烯材料物理性能的提升。
(2)、本发明选用异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯有机试剂联接到微纳米水镁石表面，不仅能保留水镁石良好的导热性，而且能够发挥异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的疏水性，非常适合耐热聚乙烯材料的填充改性，提高了耐热聚乙烯材料的导热性能。
(3)、本发明所述改性方法为干法改性，有机溶剂用量少，无需后续废液处理，绿色环保，符合环境效益。
附图说明
图1是水镁石改性前的红外光谱图；
图2是水镁石改性后的红外光谱图；
图3是水镁石改性前的扫描电镜图；
图4是水镁石改性后的扫描电镜图。
具体实施方式
为进一步阐述本发明采取的技术手段和技术效果，以下结合实施例，对本发明一种用于PVC/PE塑料的导热填充材料的制备方法进行详细说明。
实施例1
一、将10g 300目的微纳米水镁石粉体加入到三颈瓶中，40℃加热搅拌30min。
二、将0.5g异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯用20mL无水乙醇分散，雾状喷入上述微纳米水镁石粉体中，继续于40℃搅拌30min，然后收集材料，即得到所述的PVC/PE用导热填充材料-改性微纳米水镁石粉体。
对所得导热填充材料进行活化指数、吸油值、沉降时间测试及红外光谱和扫描电镜表征，红外光谱图显示改性后水镁石表面有异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的特征吸收峰。
活化指数用来检测和表征表面改性效果，无机填料粉体一般相对密度较大，而且表面呈极性状态，在极性溶剂中自然沉降。而有机表面改性剂是非极性的偶联剂，因此，经表面改性处理后的无机粉体，表面变为非极性。活化指数按照以下方法测定：称取一定量得到的改性微纳米水镁石粉体，置于盛有一定体积极性溶剂的容器中，以一定转速搅拌1～2min，然后静置，等溶液澄清后，静置，刮去溶液表面的粉体填料，并将沉入烧杯底部的粉体过滤、烘干、称重。根据公式计算活化指数，即：
吸油值是无机粉体改性最主要的直接表征方法之一，其大小会直接影响复合材料加工的加工性能以及填充量。当填料与增塑剂同时并用，如果填料吸油值高就会吸附增塑剂，降低增塑剂对树脂的增塑效果，或者需增大增塑剂的用量。吸油值按照以下方法测定：将称好的改性微纳米水镁石粉体材料放到面积不小于20cm×20cm洁净的玻璃上，用酸式滴定管盛装蓖麻油，缓慢向样品中滴加蓖麻油，同时不断用玻璃棒搅拌，使样品和蓖麻油充分混合均匀，当样品与蓖麻油粘结成团，无游离的干燥样品时即为终点。计算公式：
沉降时间用来表征和评价粉体在溶液中的分散稳定性，分散性越好，沉降速度越慢，沉降时间也就越长。沉降时间按照以下方法测定：先取一定量得到的改性微纳米水镁石粉体材料配置成一定浓度的丙三醇悬浮液，然后将此悬浮液移入带有一定刻度的沉降管，记录悬浮液中颗粒沉降到指定刻度的时间。
经测试，所得改性微纳米水镁石粉体材料在丙三醇中的活化指数达到95.64％，对蓖麻油的吸油值为27.38％，沉降时间为51h，红外光谱图显示有异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的特征吸收峰。
实施例2
一、将50g 800目的微纳米水镁石粉体加入到三颈瓶中，80℃加热搅拌50min。
二、将1.0g异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯用30mL甲苯分散，雾状喷入上述微纳米水镁石粉体中，继续于80℃搅拌50min，然后收集材料，即得到所述的改性微纳米水镁石粉体材料，其在丙三醇中的活化指数达到97.42％，对蓖麻油的吸油值为26.32％，沉降时间为48h，红外光谱图显示有异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的特征吸收峰，如图2所示。水镁石改性后的扫描电镜图如图4所示。
实施例3
一、将80g 2000目的微纳米水镁石粉体加入到三颈瓶中，100℃加热搅拌50min。
二、将2.0g异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯用25mL乙腈分散，雾状喷入上述微纳米水镁石粉体中，继续于100℃搅拌60min，然后收集材料，即得到所述的改性微纳米水镁石粉体材料，其在丙三醇中的活化指数达到98.33％，对蓖麻油的吸油值为25.99％，沉降时间为55h，红外光谱图显示有异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的特征吸收峰。
实施例4
一、将100g 5000目的微纳米水镁石粉体加入到三颈瓶中，120℃加热搅拌50min。
二、将4.0g异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯用40mL乙腈分散，雾状喷入上述微纳米水镁石粉体中，继续于120℃搅拌80min，然后收集材料，即得到所述的改性微纳米水镁石粉体材料，其在丙三醇中的活化指数达到97.55％，对蓖麻油的吸油值为24.65％，沉降时间为52h，红外光谱图显示有异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的特征吸收峰。
实施例5
一、将120g 6000目的微纳米水镁石粉体加入到三颈瓶中，110℃加热搅拌60min。
二、将4.0g异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯用40mL液体石蜡分散，雾状喷入上述微纳米水镁石粉体中，继续于110℃搅拌60min，然后收集材料，即得到所述的改性微纳米水镁石粉体材料，其在丙三醇中的活化指数达到96.58％，对蓖麻油的吸油值为23.54％，沉降时间为49h，红外光谱图显示有异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的特征吸收峰。
以上所述仅是本发明的实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，本发明还可以根据以上结构和功能具有其它形式的实施例，不再一一列举。因此，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种用于PVC/PE塑料的导热填充材料的制备方法，其特征在于对微纳米水镁石粉体通过干法改性得到，具体包括以下步骤：
(1)取微纳米水镁石粉体原料加入到三颈烧瓶中，加热搅拌，得到干燥的微纳米水镁石粉体；
(2)将异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯用少量溶剂分散后雾状喷入上述微纳米水镁石粉体中，继续加热搅拌，然后收集材料，即得到所述的用于PVC/PE塑料的导热填充材料，该导热填充材料的活化指数达到98.33％，吸油值不高于27.38％，沉降时间为55h。
2.如权利要求1所述的导热填充材料的制备方法，其特征在于步骤(1)中水镁石粉体原料的粒径为300～7000目，加入量为10～100g。
3.如权利要求1所述的导热填充材料的制备方法，其特征在于步骤(1)中的搅拌为机械搅拌，步骤(1)和步骤(2)中加热搅拌的温度均为30～120℃。
4.如权利要求1所述的导热填充材料的制备方法，其特征在于步骤(2)中异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯与溶剂的质量比为1:1～4，所用的溶剂为乙醇或甲苯或二甲苯或乙腈或液体石蜡中的一种或几种混合。
5.如权利要求1所述的导热填充材料的制备方法，其特征在于所述的活化指数是指在丙三醇溶剂中，吸油值是指对蓖麻油，沉降时间是指在丙三醇中。
CN201910586267.6A 2019-07-01 2019-07-01 一种用于pvc/pe塑料的导热填充材料的制备方法 Pending CN110183797A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910586267.6A CN110183797A (zh) 2019-07-01 2019-07-01 一种用于pvc/pe塑料的导热填充材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910586267.6A CN110183797A (zh) 2019-07-01 2019-07-01 一种用于pvc/pe塑料的导热填充材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110183797A true CN110183797A (zh) 2019-08-30

Family

ID=67724498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910586267.6A Pending CN110183797A (zh) 2019-07-01 2019-07-01 一种用于pvc/pe塑料的导热填充材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110183797A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101538419A (zh) * 2009-04-09 2009-09-23 池州灵芝化建材料科技有限公司 一种水镁石无机阻燃剂制备工艺
CN102653599A (zh) * 2012-05-08 2012-09-05 大连盖特科技发展有限公司 一种含高分子偶联剂的活性镁系阻燃剂及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101538419A (zh) * 2009-04-09 2009-09-23 池州灵芝化建材料科技有限公司 一种水镁石无机阻燃剂制备工艺
CN102653599A (zh) * 2012-05-08 2012-09-05 大连盖特科技发展有限公司 一种含高分子偶联剂的活性镁系阻燃剂及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
罗振敏等: "天然纤维水镁石在阻燃材料中的应用", 《非金属矿》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. An ultralight, elastic, cost-effective, and highly recyclable superabsorbent from microfibrillated cellulose fibers for oil spillage cleanup
CN1317188C (zh) 以稻壳灰为原料制备疏水性二氧化硅气凝胶的方法
CN103962074B (zh) 一种中空亚微米球、其制备方法与应用
CN1662590A (zh) 碳纳米管填充复合材料
CN107525832B (zh) 一种银纳米线修饰的柔性纤维传感器电极的制备方法
CN101613112A (zh) 一种硅烷偶联剂改性凹凸棒土的制备
Shan et al. Superhydrophobic and superoleophilic polystyrene/carbon nanotubes foam for oil/water separation
CN107163288B (zh) 超疏水三维多孔聚合物基复合材料及其制备方法
CN103160016B (zh) 纤维素纳米晶体/eva气体阻隔膜及其制备方法和应用
CN109341902A (zh) 一种以石墨烯为电极材料的柔性压力传感器及其制备方法
CN103332671A (zh) 一种多孔印迹碳纳米球的制备方法
CN102580691B (zh) 一种纤维素基-硅杂化微球及其制备方法
CN110203938A (zh) 一种基于葡聚糖为模板剂制备多级孔二氧化硅超细粉体的方法及其应用
CN108484967A (zh) 一种聚二甲基硅氧烷/氧化石墨烯多孔复合材料的制备工艺和应用
CN109305667A (zh) 基于聚苯胺纳米纤维的多孔碳的制备方法
CN109468874A (zh) 一种超疏水透明导电纸及其制备方法
CN105601754A (zh) 一种酰化纤维素纳米晶体的制备方法
CN104291314B (zh) 一种介孔印迹碳纳米球的制备方法
CN1278933C (zh) 以稻壳灰为原料常压干燥制备二氧化硅气凝胶的方法
CN110183797A (zh) 一种用于pvc/pe塑料的导热填充材料的制备方法
CN103059618B (zh) 一种复合材料高黏附性超疏水薄膜的制备方法
CN1657410A (zh) 纳米SiO2表面改性方法
CN109589808A (zh) 一种碳基表面分子印迹二维复合膜的制备方法
CN108499373A (zh) 一种超亲水疏油型膜基油水分离材料的制备方法
CN103877952A (zh) 类软糖状聚硅氧烷吸附材料及其表面改性海绵的制备与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190830