CN114773835A - 一种高导热耐磨upr/聚酰胺复合薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种高导热耐磨upr/聚酰胺复合薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高导热耐磨UPR/聚酰胺复合薄膜及其制备方法，包括复合薄膜按重量份计，包括经改性的氧化铝（Al2O3）1%~8%，不饱和聚酯（UPR）10%~20%，热塑性聚合物0%~5%，聚酰胺20%~60%，偶联剂2%~5%，以及其他助剂。制备方法具体为首先对Nano‑ZrO2/Al2O3制备并改性，然后进行URR复合材料制备，最后进行UPR/聚酰胺复合薄膜制备。有益效果是该方法制备工艺简单，产量高，导热系数最高可达到1.21W/mK，产品有效期长，可应用于机房外墙覆膜，备出的薄膜用于墙体铺设，成本低、导热和力学性能好。

Description

一种高导热耐磨UPR/聚酰胺复合薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高导热耐磨UPR/聚酰胺复合薄膜及其制备方法，属于塑料薄膜技术领域。
背景技术
近年来，随着5G时代的到来，高发热的电子信息设备被大量使用。而信息机房的设备发热量非常大，而且考虑到机房散热性能的要求，普遍用空调加通风系统来确保机房设备安全运行，导致其空调能耗非常高，平均占到了整个机房设备总耗电的50%左右。因此，寻求低能耗高效率的冷却方式成为了当前研究的热点。
目前常用的机房散热技术包括直接引进室外新风、热交换新风系统以及电子膨胀阀等技术，同时改变机房墙体材料，增加散热效果。
专利ZL 201922401039.5提出了一种制冷机房隔音散热墙体，将钢骨架、隔音导热层以及涂覆散热涂料的外墙基体结合在一起，制备出的墙体隔音、散热以及防辐射效果好。专利202011512233.1发明了一种用于5G基站配套机房建设用的墙体材料，通过将二氧化硅粉掺杂于阻燃聚酰胺尼龙中，该材料成本低、灼热丝燃烧指数稳定，且导热性能好，可达到0.5W/mK。然而，由于成本因素，目前用于机房建设的墙体材料主要还是砖墙，并铺设防水透气膜进行隔热；或者采用金属材质墙体，但隔音效果差，不耐气候。而通过提高普通墙体散热效果，减少空调能耗的技术目前并不多见。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种高导热耐磨UPR/聚酰胺复合薄膜及其制备方法，该方法制备出的薄膜用于墙体铺设，成本低、导热和力学性能好。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高导热耐磨UPR/聚酰胺复合薄膜，包括复合薄膜按重量份计，包括经改性的氧化铝（Al2O3） 1%~8%，不饱和聚酯（UPR）10%~20%，热塑性聚合物0%~5%，聚酰胺20%~60%，偶联剂 2%~5%，以及其他助剂。
进一步的，所述不饱和聚酯（UPR）材料为不饱和聚酯树脂196、197其中的一种；所述热塑性聚合物聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯其中的一种；所述聚酰胺为PA6、PA66、PA6/PA66中的一种或者几种组合；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH570。
一种高导热耐磨UPR/聚酰胺复合薄膜的制备方法，包括以下步骤；
步骤一：Nano-ZrO2/ Al2O3制备：按照质量比Al2O3：金属锆盐为1:0.2~0.8，称取Al2O3、金属锆盐溶于无水乙醇中，在30℃~60℃条件下加热搅拌10min~20min，转移至高温高压反应釜，10%氨水调节至所需pH，得到前驱体溶液，采用水热法，高温高压条件下，制备出Nano-ZrO2/ Al2O3，无水乙醇离心洗涤3次，80℃真空干燥6h，备用；
步骤二：Nano-ZrO2/ Al2O3改性：将上述制备出的Nano-ZrO2/ Al2O3粉末与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPS）按照质量比1:0.2~0.5超声分散于四氢呋喃（THF）中，20min~30min后，50℃~75℃静置6h~12h，加入甲醇将改性好的Nano-ZrO2/ Al2O3沉淀，随后用甲醇将沉淀洗涤3次~5次，除去未反应的MPS，40℃真空干燥2h，备用；
步骤三：UPR复合材料制备：将改性后的Nano-ZrO2/ Al2O3按10%~40%质量分数在搅拌状态下溶于不饱和聚酯，加入少量的热塑性聚合物以及偶联剂，随后经高速均质分散机分散1h~2h，静置备用；
步骤四：UPR/聚酰胺复合薄膜制备：将UPR复合材料、聚酰胺按照质量百分比1:2~3混合，加入2%~6%增韧剂，0.1~0.2%的抗氧剂，通过双螺杆挤出机熔融共混、造粒后得到UPR/聚酰胺复合材料，随后经过压延→热风烘燥→纵向拉伸→横向拉伸→热定型→收卷，制备出UPR/聚酰胺复合薄膜。
进一步的，所述步骤一的金属锆盐为为硝酸锆、氧氯化锆或氯化锆其中的一种；所述增韧剂为POE-g-MAH型PA增韧剂；所述抗氧剂为1010、168、1098其中的一种。
进一步的，所述步骤四中的拉伸具体工艺参数为：压延机温度为160℃~260℃；纵向拉伸速度为30mm/s~80 mm/s，单元温度为160℃~300℃；横向拉伸速度为30mm/s~80 mm/s，单元温度为160℃~300℃，拉伸比为3.5~5.0；热定型温度为300℃~400℃，时间30s~60s，制备出的UPR/聚酰胺复合薄膜厚度为40μm~50μm，幅宽1800 mm。
本发明的有益效果是：
（1）本发明的一种高导热耐磨UPR/聚酰胺复合薄膜及其制备方法，重点研究了无机材料对高分子材料共混体系的影响，在复合材料中添加了Nano-ZrO2/ Al2O3，增加了复合材料的导热性能及耐磨性能，同时包覆纳米ZrO2的Al2O3，并进行MPS改性，Al2O3经过双重改性，亲油疏水性能大大提高，能在有机溶剂中达到高度分散，形成类似网状或链状的导热网络，解决了非相容体系相容性问题，在不影响复合材料机械性能前提下，发挥了Nano-ZrO2/ Al2O3粒子的导热性好、高热稳定性以及耐磨损性能。
（2）本发明的一种高导热耐磨UPR/聚酰胺复合薄膜及其制备方法，选用的不饱和聚酯以及聚酰胺高分子材料，原料价格低廉，且具有良好的力学性能、电绝缘性能以及耐化学性能，其中不饱和聚酯属于绝缘型导热塑料，因此综合成本较低。
（3）本发明的一种高导热耐磨UPR/聚酰胺复合薄膜及其制备方法，制备工艺简单，产量高，导热系数最高可达到1.21W/mK，产品有效期长，可应用于机房外墙覆膜。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
具体实施例1
本实施方式是一种高导热耐磨UPR/聚酰胺复合薄膜及其制备方法，该方法是按以下步骤完成的：
制备改性Nano-ZrO2/ Al2O3
称取5g Al2O3以及2g氧氯化锆，溶于100mL无水乙醇中，在40℃条件下加热搅拌10min~20min，转移至高温高压反应釜，10%氨水调节至pH为10.0，得到前驱体溶液，采用水热法，高温高压条件下，制备出Nano-ZrO2/ Al2O3，无水乙醇离心洗涤3次，80℃真空干燥6h，备用；然后取5g Nano-ZrO2/ Al2O3粉末以及2g甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPS），超声分散于100mL四氢呋喃（THF）中，20min~30min后，60℃静置6h~12h，加入甲醇将改性好的Nano-ZrO2/ Al2O3沉淀，随后用甲醇将沉淀洗涤3次~5次，除去未反应的MPS，40℃真空干燥2h，备用；
制备UPR复合材料
取5g改性后的Nano-ZrO2/ Al2O3按10%质量分数在搅拌状态下溶于不饱和聚酯196，加入质量分数2%热塑性聚合物聚苯乙烯以及质量分数2%偶联剂KH570，随后经高速均质分散机分散1h~2h，静置备用。
制备UPR/聚酰胺复合薄膜
将UPR复合材料、聚酰胺PA6按照质量百分比1:2混合，加入2%POE-g-MAH型PA增韧剂，0.1%的抗氧剂1010，通过双螺杆挤出机熔融共混、造粒后得到UPR/聚酰胺复合材料，随后经过压延→热风烘燥→纵向拉伸→横向拉伸→热定型→收卷，制备出UPR/聚酰胺复合薄膜，其导热系数为0.65W/mK。
具体实施例2：本实施例与具体实施例1的不同点是：步骤3所述的改性后的Nano-ZrO2/ Al2O3按20%质量分数与不饱和聚酯196混合。其他步骤与具体实施例1相同。制备出的复合薄膜导热系数为0.73W/mK。
具体实施例3：本实施例与具体实施例1的不同点是：步骤3所述的改性后的Nano-ZrO2/ Al2O3按30%质量分数与不饱和聚酯196混合。其他步骤与具体实施例1相同。制备出的复合薄膜导热系数为1.21W/mK。
具体实施例4：本实施例与具体实施例1的不同点是：步骤3所述的改性后的Nano-ZrO2/ Al2O3按40%质量分数与不饱和聚酯196混合。其他步骤与具体实施例1相同。制备出的复合薄膜导热系数为0.54W/mK。
具体实施例5：本实施例与具体实施例1的不同点是：步骤3所述的改性后的Nano-ZrO2/ Al2O3按30%质量分数与不饱和聚酯196混合，不加热塑性聚合物聚苯乙烯。其他步骤与具体实施例1相同。制备出的复合薄膜导热系数为0.83W/mK。
对比例1：本实施例与具体实施例1的不同点是：不饱和聚酯196不作改性，直接与聚酰胺PA6按照质量百分比1:2混合，加入2%POE-g-MAH型PA增韧剂，0.1%的抗氧剂1010，通过双螺杆挤出机熔融共混、造粒后得到UPR/聚酰胺复合材料，随后经过压延→热风烘燥→纵向拉伸→横向拉伸→热定型→收卷，制备出UPR/聚酰胺复合薄膜，其导热系数为0.32W/mK。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高导热耐磨UPR/聚酰胺复合薄膜，其特征在于，包括复合薄膜按重量份计，包括经改性的氧化铝（Al2O3） 1%~8%，不饱和聚酯（UPR） 10%~20%，热塑性聚合物0%~5%，聚酰胺20%~60%，偶联剂 2%~5%，以及其他助剂。
2.根据权利要求1所述的一种高导热耐磨UPR/聚酰胺复合薄膜，其特征在于，所述不饱和聚酯（UPR）材料为不饱和聚酯树脂196、197其中的一种；所述热塑性聚合物聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯其中的一种；所述聚酰胺为PA6、PA66、PA6/PA66中的一种或者几种组合；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH570。
3.一种高导热耐磨UPR/聚酰胺复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；
步骤一：Nano-ZrO2/ Al2O3制备：按照质量比Al2O3：金属锆盐为1:0.2~0.8，称取Al2O3、金属锆盐溶于无水乙醇中，在30℃~60℃条件下加热搅拌10min~20min，转移至高温高压反应釜，10%氨水调节至所需pH，得到前驱体溶液，采用水热法，高温高压条件下，制备出Nano-ZrO2/ Al2O3，无水乙醇离心洗涤3次，80℃真空干燥6h，备用；
步骤二：Nano-ZrO2/ Al2O3改性：将上述制备出的Nano-ZrO2/ Al2O3粉末与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPS）按照质量比1:0.2~0.5超声分散于四氢呋喃（THF）中，20min~30min后，50℃~75℃静置6h~12h，加入甲醇将改性好的Nano-ZrO2/ Al2O3沉淀，随后用甲醇将沉淀洗涤3次~5次，除去未反应的MPS，40℃真空干燥2h，备用；
步骤三：UPR复合材料制备：将改性后的Nano-ZrO2/ Al2O3按10%~40%质量分数在搅拌状态下溶于不饱和聚酯，加入少量的热塑性聚合物以及偶联剂，随后经高速均质分散机分散1h~2h，静置备用；
步骤四：UPR/聚酰胺复合薄膜制备：将UPR复合材料、聚酰胺按照质量百分比1:2~3混合，加入2%~6%增韧剂，0.1~0.2%的抗氧剂，通过双螺杆挤出机熔融共混、造粒后得到UPR/聚酰胺复合材料，随后经过压延→热风烘燥→纵向拉伸→横向拉伸→热定型→收卷，制备出UPR/聚酰胺复合薄膜。
4.根据权利要求3所述的一种高导热耐磨UPR/聚酰胺复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤一的金属锆盐为为硝酸锆、氧氯化锆或氯化锆其中的一种；所述增韧剂为POE-g-MAH型PA增韧剂；所述抗氧剂为1010、168、1098其中的一种。
5.根据权利要求3所述的一种高导热耐磨UPR/聚酰胺复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤四中的拉伸具体工艺参数为：压延机温度为160℃~260℃；纵向拉伸速度为30mm/s~80 mm/s，单元温度为160℃~300℃；横向拉伸速度为30mm/s~80 mm/s，单元温度为160℃~300℃，拉伸比为3.5~5.0；热定型温度为300℃~400℃，时间30s~60s，制备出的UPR/聚酰胺复合薄膜厚度为40μm~50μm，幅宽1800 mm。
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