CN114774032A - 一种缓冲减震的散热泡棉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及泡棉技术领域，更具体地说，涉及一种缓冲减震的散热泡棉及其制备方法。该缓冲减震的散热泡棉，依次包括基材层、泡棉层和保护层，所述泡棉层由包括以下重量份的原料制得：聚氨酯40~60份、丙烯酸树脂乳液80~100份、交联剂1~5份、稳泡剂1~2份、固体散热填料30~40份和硅烷偶联剂2~5份，通过采用上述制得的泡棉层具有优良的散热性能、耐候性以及良好的缓冲防震性能。

Description

一种缓冲减震的散热泡棉及其制备方法
技术领域
本申请涉及泡棉技术领域，更具体地说，涉及一种缓冲减震的散热泡棉及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展，越来越多的可移动体积小的电子产品被应用于生活中，电子产品中含有多种电子元器件，电子元器件在工作的过程中会产生热量，热量一旦聚集散不出去就会导致电子元器件损害，影响电子产品的使用。目前，市面上主要采用散热片、VC、导热管或导热凝胶等来进行散热，通过使用上述散热材料将电子元器件产生的热量散出，以保证电子元器件的正常工作。
可移动体积小的电子产品在使用过程中会容易磕碰和跌落，使电子元器件受损，上述散热材料虽然能散热，但是缓冲减震效果差，不能很好地保护电子元器件，故需要改进。
发明内容
为了提高散热泡棉的散热性能和防震性能，本申请提供一种缓冲减震的散热泡棉及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种缓冲减震的散热泡棉，采用如下的技术方案：
一种缓冲减震的散热泡棉，依次包括基材层、泡棉层和保护层，所述泡棉层由包括以下重量份的原料制得：
聚氨酯40～60份
丙烯酸树脂乳液80～100份
交联剂1～5份
稳泡剂2～4份
固体散热填料30～40份
硅烷偶联剂2～5份。
本申请用过采用聚氨酯和丙烯酸乳液为泡棉的主要成分，并与交联剂、稳泡剂、固体散热填料和硅烷偶联剂复配使用，制得的泡棉具有优良的散热性能以及良好的防震性能、耐候性和缓冲性能。
在泡棉层的表面覆盖保护层，能减少在运输或储存过程中，泡棉层受到外界污染而影响其在电子设备中的粘附性。
本申请的泡棉层中，采用的交联剂能将聚氨酯和丙烯酸树脂乳液相互交联形成立体三维网状结构，使得泡棉层的回弹性和抗张力提高，从而提高泡棉的防震和缓冲性能，同时也能提高泡棉层的耐候性。
本申请中的固体散热填料，在硅烷偶联剂的作用下，能够与聚氨酯和丙烯酸树脂形成聚氨酯-硅烷偶联剂-无机填料和丙烯酸树脂-硅烷偶联剂-无机填料，并且同时能形成相互交联形成立体三维网状结构，使得固体散热填料能均匀地分布于泡棉层中，使得泡棉同时具有良好的散热性能、防震性能和缓冲性能。
本申请中交联剂可以是聚碳化二亚胺、三羟甲基丙烷三(2-甲基-1-氮杂环丙烷丙酸酯)中的一种。
本申请中的基材层可以是离型膜或离型纸。
优选的，丙烯酸树脂乳液为改性丙烯酸树脂乳液，每份改性丙烯酸树脂乳液的制备包括如下步骤：
将80～100重量份丙烯酸酯、5～10重量份丙烯酸、2～5重量份二乙烯基苯、20～30重量份三聚氰胺、10～20重量份聚己内酯多元醇和0.2～0.6重量份催化剂混合，升温至45～55℃下反应6～8h，制得混合物A；
将80～100重量份水、4～10重量份乳化剂和10～15重量份丙烯酸混合，搅拌升温至60～80℃，向反应体系匀速地滴加混合物A和0.5～3重量份引发剂，加料完毕后，升温至80～100℃，并保温1～2h，降温至25～30℃，滴加4～5份三乙胺，出料，制得改性丙烯酸树脂乳液。
丙烯酸和丙烯酸酯具有良好的粘附性、耐酸碱、耐化学腐蚀等性能，但是丙烯酸和丙烯酸酯在低温易变脆、高温变粘。因此，本申请中将丙烯酸和丙烯酸酯作为聚合的反应物之一，同时也作为分散剂，丙烯酸和丙烯酸酯与二乙烯基苯、三聚氰胺和聚己内酯多元醇在催化剂的作用下进行聚合反应，得到混合物A，混合物A在乳化剂和引发剂的作用下进行乳液聚合，得到结构稳定的改性丙烯酸树脂乳液。
在形成混合物A时，得到的主要产物是线性聚合物，丙烯酸和线型聚合物在引发剂的作用下使其分子链相互缠绕、增长、交联，形成三维网络结构，使得改性丙烯酸树脂乳液的耐候性提高。
且反应过程中引入苯基等基团，可进一步改善丙烯酸树脂的脆性，利用该改性丙烯酸树脂乳液与交联剂、稳泡剂、填料材料和硅烷偶联剂联合使用，使泡棉层具有优良的粘性和柔韧性，且缓冲减震性能和散热性能较好。
本申请中的聚己内酯多元醇可以是聚己内酯三元醇或聚己内酯二元醇中的至少一种。
本申请中的乳化剂可以是脂肪酸皂、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或磷酸盐中的至少一种。
本申请中的引发剂可以是过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯、过硫酸铵或过硫酸钾中的一种。
优选的，每份所述丙烯酸酯是由丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异冰片酯和丙烯酸羟丙酯按照重量比为(5～10)：(2～6)：(10～15)：5混合而成。
本申请通过采用上述的丙烯酸酯，一方面可以作为分散溶剂，将二乙烯基苯、三聚氰胺、聚己内酯多元醇和催化剂均匀地分散于反应体系中，使得混合物A具有较好的流动性，便于后续的反应进行；另一方面，作为丙烯酸树脂的合成单体，在乳化剂及引发剂作用下乳化聚合生成丙烯酸树脂。
在本申请中，聚己内酯多元醇、三聚氰胺和二乙烯基苯在反应体系中会生成聚合物，得到含有该聚合物的混合物A，再将混合物A加入至乳化剂和引发剂中，得到三维网络结构改性丙烯酸树脂乳液。
在乳化聚合生成丙烯酸树脂过程中，丙烯酸树脂的分子链则与聚合物分子链相交错，互穿形成交联网络乳液，该改性丙烯酸树脂乳液相容性好，易于与聚氨酯相容，提高利用该改性丙烯酸树脂乳液制得的泡棉层柔韧性和粘性，提高泡棉层的缓冲减震性能以及散热性能。
另外，使用上述丙烯酸酯制得改性丙烯酸树脂乳液在硅烷偶联剂的作用下，与固体散热填料连接更稳定，进而提高利用该改性丙烯酸树脂乳液制得的泡棉层的散热性能。
优选的，所述催化剂为金属化合物，所述金属化合物中含有锡或钴任意一种金属。
通过采用上述催化剂，能够有效地促进己内酯多元醇、三聚氰胺和二乙烯基苯生成聚合物，且催化效率高，能够有效控制聚合反应过程，进而到改性丙烯酸树脂乳液相容性较好，与聚氨酯更好地相容，进而提高泡棉层的缓冲减震性能以及散热性能。
本申请中的催化剂可以是二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、醋酸钴、氯化钴或碳酸钴中的一种。
优选的，所述聚氨酯为聚氨酯乳液，每份所述聚氨酯乳液的制备包括如下步骤：将25～35重量份聚氧化丙烯醇、20～25重量份多异氰酸酯和0.1～0.2重量份扩链剂，搅拌20～30min，升温至80～90℃,保温反应2～3h，得到预聚物；
将得到的预聚物降温至60～65℃，加入0.1～0.5重量份扩链剂混合均匀，再升温至80～90℃，保温反应1～2h，降温至40～50℃，加入3～6重量份三乙胺，调节pH至6～7，在高速剪切条件下加入20～30重量份水乳化，得到聚氨酯乳液。
聚氨酯乳液具有良好的稳定性、耐化学性、回弹性和力学性能，用于制备泡棉层，可以有效提高泡棉层的缓冲防震性能。
本申请中聚氧化丙烯醇可以是聚氧化丙烯二醇或聚氧化丙烯三醇中的至少一种。
本申请中的多异氰酸酯可以是甲基二异氰酸、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸、1.6-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和4,4’-二乙己基甲烷二异氰酸中的任意一种。
本申请中的扩链剂可以是二羟甲基丙酸、磺酸丁二醇、三乙胺基乙磺酸钠和酒石酸中的一种。
优选的，每份所述固体散热填料是由石墨粉、铜粉、铝粉和二氧化硅按照重量份比为(5～15)：(5～10)：(5～10)：5混合而成。
通过采用上述方案，提高泡棉层的散热性能，同时对泡棉层还有补强作用，进一步提高泡棉层的强度，使其的抗冲击性能和防震性能提高。石墨粉、铜粉和铝粉的散热性能较好，石墨粉导热性最好，但是，延展性差，会导致泡棉层的韧度降低，进而降低泡棉层容易开裂。
对此，将石墨粉、铜粉、铝粉和二氧化硅按照上述比例进行混合，再与聚氨酯、丙烯酸树脂乳液、交联剂、稳泡剂和硅烷偶联剂复配使用，可提高泡棉层的韧度，使泡棉层不易开裂。
优选的，所述稳泡剂是由十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和α-烯基磺酸钠按照重量份比为(1～3)：(2～6)：1混合形成。
采用的上述稳泡剂，能延长和稳定物理发泡过程中产生的泡沫，使得泡沫均匀、细腻、持久，发泡后的烘干过程中不易破裂，使制得的泡棉层泡孔形态均匀、分布密度均匀，缓冲减震效果好。
第二方面，本申请提供一种缓冲减震的散热泡棉制备方法，采用如下技术方案：一种缓冲减震的散热泡棉制备方法，包括如下步骤：
混合：按照重量份计，将聚氨酯、丙烯酸树脂乳液、交联剂、固体散热填料、硅烷偶联剂和稳泡剂，混合均匀，过滤，得到混合浆料；
搅拌发泡：将混合浆料送入发泡设备中，发泡设备通过机械搅拌并充入空气，将空气裹入浆料中，得到泡沫稳定均匀的发泡浆料；
涂布烘干：将发泡浆料涂布在基材层的表面，经过烘干后基材层表面形成泡棉层；
制备成品：在烘干得到的泡棉层表面覆盖保护层，收卷、裁切，制得缓冲减震的散热泡棉。
通过采用上述技术方案，制得缓冲减震的散热泡棉具有良好的散热性能、缓冲防震性能和抗冲击性能。上述操作步骤简单，便于控制发泡倍率、泡孔密度、泡孔形态大小等参数性能，使缓冲减震的散热泡棉的性能稳定。
其中，在搅拌发泡过程中通过控制发泡设备的搅拌速度和发泡倍率，使制得的发泡浆料中泡沫均匀、细腻，以制得泡孔形态均匀、泡孔密度均匀的发泡浆料。
将发泡浆料涂布在基材层的表面，优选为滚涂的方式，滚涂能最大程度保护泡沫，减少在泡沫由于外界作用力而破裂的情况出现。滚涂的涂布速度是2～5m/min，涂布厚度为0.1～2mm，通过控制涂布的速度，能将发泡浆料均匀涂覆于基材层的表面。
优选的，所述混合步骤中，搅拌转速为300～500r/min，过滤的筛网目数为100～200目；
所述搅拌发泡步骤中，搅拌转速为800～1200r/min，发泡倍率为1:1.5～2.5。
通过采用上述技术方案，使得聚氨酯、丙烯酸树脂乳液、交联剂、固体散热填料、硅烷偶联剂和稳泡剂混合均匀，便于后续的发泡处理；过滤可将该大颗粒的物质去除，保证原料的细腻，以使得物理发泡制得的泡棉层泡孔均匀细腻。
通过控制搅拌发泡的搅拌转速和发泡倍率，使得发泡形成的泡孔形态均匀、泡孔密度均匀，以制得缓冲减震效果较好的泡棉层。
优选的，所述涂布烘干过程中分为六个烘干阶段，第一烘干阶段的温度为70～80℃，第二烘干阶段的温度为80～90℃，第三烘干阶段的温度为90～100℃，第四烘干阶段的温度为100～110℃，第五烘干阶段的温度为110～130℃，第六烘干阶段的温度为130～150℃。
第一、二阶段的烘干是为了定型，使发泡浆料能稳定地粘接于基层表面，第三、四阶段烘干是为了烘干水分，第五、六阶段的烘干是为了将交联固化和将水分完全去除，烘干温度设置成阶梯递增，能将发泡浆料由内层至外层烘干均匀，减少瞬间的过高温烘干处理导致泡棉层的表面受过高温而出现开裂现象。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请通过采用聚氨酯、丙烯酸树脂乳液、交联剂、稳泡剂、散热填和硅烷偶联剂复配使用，制得的泡棉层具有优良的散热性能以及良好的缓冲防震性能性能。本申请中泡棉层具有立体三维网状结构和均匀分布的泡孔，且泡孔形态均匀、大小均匀，使得泡棉同时具有良好的散热性能、防震性能和缓冲性能。
2、本申请通过采用丙烯酸酯、丙烯酸、二乙烯基苯、三聚氰胺、聚己内酯多元醇、催化剂、水、乳化剂和引发剂制备改性丙烯酸树脂乳液，通过引入引入苯基等基团，可进一步改善丙烯酸树脂的脆性，利用该改性丙烯酸树脂乳液与交联剂、稳泡剂、填料材料和硅烷偶联剂联合使用，所制得的泡棉层具有优良的粘性和柔韧性，同时还能缓冲减震性能和散热性能好。
3、本申请通过采用聚氧化丙烯醇、多异氰酸酯、扩链剂、二乙胺和水制备聚氨酯乳液，其中，通过聚氧化丙烯醇和多异氰酸酯得到的预聚物进行缩合反应，得到的聚氨酯乳液与改性丙烯酸树脂乳液和固体散热填料共用，提高泡棉层的回弹性，使得具有较好的缓冲防震性能。
具体实施方式
以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。本申请中使用到的原料均可市售获得，部分原料的来源和型号，如表1所示：
表1为部分原料的来源和型号
Figure BDA0003638208180000061
改性丙烯酸树脂乳液制备例1～3
制备例1
本制备例中聚己内酯多元醇为聚己内酯二元醇，平均分子量为500，催化剂为二月桂酸二丁基锡，乳化剂为脂肪酸皂，引发剂为过氧化苯甲酰。
一种改性丙烯酸树脂乳液，由以下方法制备而得：
称取丙烯酸酯0.8Kg丙烯酸0.05Kg、二乙烯基苯0.02Kg、三聚氰胺0.2Kg、聚己内酯二元醇0.1Kg和二月桂酸二丁基锡2g混合，升温至45℃下反应6h，制得混合物A；
称取水0.8Kg、脂肪酸皂0.04Kg、过氧化苯甲酰5g和丙烯酸0.1Kg混合，搅拌升温至60℃，向反应体系匀速地滴加混合物A，加料完毕后，升温至80℃，并保温1h，降温至25℃，滴加三乙胺0.04Kg，出料，制得改性丙烯酸树脂乳液。
本制备例中丙烯酸酯是由丙烯酸甲酯0.182Kg、丙烯酸乙酯0.073Kg、丙烯酸异冰片酯0.364Kg和丙烯酸羟丙酯0.182Kg混合而成。
制备例2
本制备例中聚己内酯多元醇为聚己内酯三元醇，平均分子量为300，催化剂为辛酸亚锡，乳化剂为十二烷基硫酸钠，引发剂为异丙苯过氧化氢。
一种改性丙烯酸树脂乳液，由以下方法制备而得：
称取丙烯酸酯0.9Kg丙烯酸0.08Kg、二乙烯基苯0.03Kg、三聚氰胺0.25Kg、聚己内酯三元醇0.15Kg和辛酸亚锡3g混合，升温至50℃下反应7h，制得混合物A；
称取水0.9Kg、十二烷基硫酸钠0.08Kg、异丙苯过氧化氢20g和丙烯酸0.12Kg混合，搅拌升温至70℃，向反应体系匀速地滴加混合物A，加料完毕后，升温至90℃，并保温1.5h，降温至25℃，滴加三乙胺0.045Kg，出料，制得改性丙烯酸树脂乳液。
本制备例中丙烯酸酯是由丙烯酸甲酯0.3Kg、丙烯酸乙酯0.18Kg、丙烯酸异冰片酯0.45Kg和丙烯酸羟丙酯0.15Kg混合而成。
制备例3
本制备例中聚己内酯多元醇为聚己内酯二元醇，平均分子量为500，催化剂为醋酸钴，乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，引发剂为过硫酸铵。
一种改性丙烯酸树脂乳液，由以下方法制备而得：
称取丙烯酸酯1Kg丙烯酸0.1Kg、二乙烯基苯0.05Kg、三聚氰胺0.3Kg、聚己内酯二元醇0.2Kg和醋酸钴5g混合，升温至55℃下反应8h，制得混合物A；
称取水1Kg、十二烷基苯磺酸钠0.1Kg、过硫酸铵30g和丙烯酸0.15Kg混合，搅拌升温至80℃，向反应体系匀速地滴加混合物A，加料完毕后，升温至100℃，并保温2h，降温至25℃，滴加三乙胺0.05Kg，出料，制得改性丙烯酸树脂乳液。
本制备例中丙烯酸酯是由丙烯酸甲酯0.278Kg、丙烯酸乙酯0.167Kg、丙烯酸异冰片酯0.417Kg和丙烯酸羟丙酯0.139Kg混合而成。
制备例1～3中各个组分的用量和种类，如表2所示：
表2为制备例1～3中各个组分的用量和种类
Figure BDA0003638208180000071
Figure BDA0003638208180000081
聚氨酯乳液制备例4～6
制备例4
本制备例中聚氧化丙烯醇为聚氧化丙烯二醇，多异氰酸酯为甲基二异氰酸，扩链剂为二羟甲基丙酸。
一种聚氨酯乳液，由以下方法制备而得：
称取聚氧化丙烯二醇0.25Kg、甲基二异氰酸0.2Kg和二羟甲基丙酸1g，搅拌20min，升温至80℃,保温反应2h，得到预聚物；
将得到的预聚物降温至60℃，加入二羟甲基丙酸1g混合均匀，再升温至80℃，保温反应1h，降温至40℃，加入三乙胺30g，调节pH至6，在高速剪切条件下加入水0.2Kg乳化，得到聚氨酯乳液。
制备例5
本制备例中聚氧化丙烯醇为聚氧化丙烯二醇，多异氰酸酯为4,4’-二苯基甲烷二异氰酸，扩链剂为磺酸丁二醇。
一种聚氨酯乳液，由以下方法制备而得：
称取聚氧化丙烯醇0.3Kg、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸0.22Kg和磺酸丁二醇1.5g，搅拌25min，升温至85℃,保温反应2.5h，得到预聚物；
将得到的预聚物降温至65℃，加入二羟甲基丙酸3g混合均匀，再升温至85℃，保温反应1.5h，降温至45℃，加入三乙胺40g，调节pH至6.5，在高速剪切条件下加入水0.25Kg乳化，得到聚氨酯乳液。
制备例6
本制备例中聚氧化丙烯醇为聚氧化丙烯二醇，多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，扩链剂为三乙胺基乙磺酸钠。
一种聚氨酯乳液，由以下方法制备而得：
称取聚氧化丙烯醇0.35Kg、异佛尔酮二异氰酸酯0.25Kg和磺酸丁二醇2g，搅拌30min，升温至90℃,保温反应3h，得到预聚物；
将得到的预聚物降温至65℃，加入三乙胺基乙磺酸钠5g混合均匀，再升温至90℃，保温反应2h，降温至50℃，加入三乙胺60g，调节pH至7，在高速剪切条件下加入水0.3Kg乳化，得到聚氨酯乳液。
制备例4～6中各个组分的用量和种类，如表3所示：
表3为制备例4～6中各个组分的用量和种类
Figure BDA0003638208180000091
实施例
本申请中使用到的市售丙烯酸树脂粘度为4000～9000CP，市售聚氨酯乳液粘度为1500～2000CP。
实施例1
本实施例中的交联剂为聚碳化二亚胺，硅烷偶联剂为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，基材层为离型膜。
一种缓冲减震的散热泡棉，依次包括基材层、泡棉层和保护层，由以下方法制备而得：
混合：称取市售聚氨酯乳液0.4Kg、市售丙烯酸树脂乳液0.8Kg、聚碳化二亚胺0.01Kg、固体散热填料0.3Kg、硅烷偶联剂0.02Kg和稳泡剂0.02Kg，混合均匀，搅拌转速为500r/min，过100目筛，得到混合浆料；
搅拌发泡：将混合浆料送入发泡设备中，发泡设备通过机械搅拌并充入空气，将空气裹入浆料中，搅拌转速为800r/min，发泡倍率为1:1.5，得到泡沫稳定均匀的发泡浆料；
涂布烘干：采用滚涂的方式，滚涂的涂布速度是2m/min，将发泡浆料涂布在基材层的表面，涂布厚度为0.1mm，经过烘干后基材层表面形成泡棉层；
烘干过程中分为六个阶段，第一阶段的烘干温度为70℃，第二阶段的烘干温度为80℃，第三阶段的烘干温度为90℃，第四阶段的烘干温度为100℃，第五阶段的烘干温度为110℃，第六阶段的烘干温度为130℃，直到发泡浆料无水分；
制备成品：在烘干得到的泡棉层表面覆盖保护层，收卷、裁切，制得缓冲减震的散热泡棉。
本实施例中固体散热填料是由石墨粉0.075Kg、铜粉0.075Kg、铝粉0.075Kg和二氧化硅0.075Kg混合而成。
本实施例中稳泡剂是由十二烷基硫酸钠2.5g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠5g和α-烯基磺酸钠2.5g混合而成。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于：聚氨酯乳液来自制备例4、改性丙烯酸树脂乳液来自制备例1，其余原料种类、用量和步骤均与实施例1一致。
实施例3
本申请中的交联剂为三羟甲基丙烷三(2-甲基-1-氮杂环丙烷丙酸酯)，硅烷偶联剂为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，基材层为离型纸。
一种缓冲减震的散热泡棉，依次包括基材层、泡棉层和保护层，由以下方法制备而得：
混合：称取来自制备例5的聚氨酯乳液0.5Kg、来自制备例2的改性丙烯酸树脂乳液0.9Kg、三羟甲基丙烷三(2-甲基-1-氮杂环丙烷丙酸酯)0.03Kg、固体散热填料0.35Kg、硅烷偶联剂0.04Kg和稳泡剂0.03Kg，混合均匀，搅拌转速为600r/min，过150目筛，得到混合浆料；
搅拌发泡：将混合浆料送入发泡设备中，发泡设备通过机械搅拌并充入空气，将空气裹入浆料中，搅拌转速为1000r/min，发泡倍率为1:1.8，得到发泡浆料；
涂布烘干：采用滚涂的方式，滚涂的涂布速度是3m/min，将发泡浆料涂布在基材层的表面，涂布厚度为0.1mm，经过烘干后基材层表面形成泡棉层；
烘干过程中分为六个阶段，第一阶段的烘干温度为75℃，第二阶段的烘干温度为85℃，第三阶段的烘干温度为95℃，第四阶段的烘干温度为105℃，第五阶段的烘干温度为120℃，第六阶段的烘干温度为140℃，直到发泡浆料无水分；
制备成品：在烘干得到的泡棉层表面覆盖保护层，收卷、裁切，制得缓冲减震的散热泡棉。
本实施例中固体散热填料是由石墨粉0.113Kg、铜粉0.090Kg、铝粉0.090Kg和二氧化硅0.056Kg混合而成。
本实施例中稳泡剂是由十二烷基硫酸钠4.3g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠8.6g和α-烯基磺酸钠2g混合而成。
实施例4
本申请中的交联剂为三羟甲基丙烷三(2-甲基-1-氮杂环丙烷丙酸酯)，硅烷偶联剂为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，基材层为离型纸。
一种缓冲减震的散热泡棉，依次包括基材层、泡棉层和保护层，由以下方法制备而得：
混合：称取来自制备例6的聚氨酯乳液0.6Kg、来自制备例3的改性丙烯酸树脂乳液1Kg、三羟甲基丙烷三(2-甲基-1-氮杂环丙烷丙酸酯)0.05Kg、固体散热填料0.4Kg、硅烷偶联剂0.05Kg和稳泡剂0.04Kg，混合均匀，搅拌转速为700r/min，过200目筛，得到混合浆料；
搅拌发泡：将混合浆料送入发泡设备中，发泡设备通过机械搅拌并充入空气，将空气裹入浆料中，搅拌转速为1200r/min，发泡倍率为1:2.5，得到发泡浆料；
涂布烘干：采用滚涂的方式，滚涂的涂布速度是3m/min，将发泡浆料涂布在基材层的表面，涂布厚度为0.2mm，经过烘干后基材层表面形成泡棉层；
烘干过程中分为六个阶段，第一阶段的烘干温度为80℃，第二阶段的烘干温度为90℃，第三阶段的烘干温度为100℃，第四阶段的烘干温度为110℃，第五阶段的烘干温度为130℃，第六阶段的烘干温度为150℃，直到发泡浆料无水分；
制备成品：在烘干得到的泡棉层表面覆盖保护层，收卷、裁切，制得缓冲减震的散热泡棉。
本实施例中固体散热填料是由石墨粉0.15Kg、铜粉0.1Kg、铝粉0.1Kg和二氧化硅0.05Kg混合而成。
本实施例中稳泡剂是由十二烷基硫酸钠6g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠12g和α-烯基磺酸钠2g混合而成。
实施例5
本申请中的交联剂为三羟甲基丙烷三(2-甲基-1-氮杂环丙烷丙酸酯)，硅烷偶联剂为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，基材层为离型纸。
一种缓冲减震的散热泡棉，依次包括基材层、泡棉层和保护层，由以下方法制备而得：
混合：称取市售聚氨酯乳液0.5Kg、来自制备例1的改性丙烯酸树脂乳液0.85Kg、三羟甲基丙烷三(2-甲基-1-氮杂环丙烷丙酸酯)0.04Kg、固体散热填料0.34Kg、硅烷偶联剂0.03Kg和稳泡剂0.03Kg，混合均匀，搅拌转速为700r/min，过200目筛，得到混合浆料；
搅拌发泡：将混合浆料送入发泡设备中，发泡设备通过机械搅拌并充入空气，将空气裹入浆料中，搅拌转速为1200r/min，发泡倍率为1:1.8，得到发泡浆料；
涂布烘干：采用滚涂的方式，滚涂的涂布速度是3m/min，将发泡浆料涂布在基材层的表面，涂布厚度为0.2mm，经过烘干后基材层表面形成泡棉层；
烘干过程中分为六个阶段，第一阶段的烘干温度为70℃，第二阶段的烘干温度为80℃，第三阶段的烘干温度为90℃，第四阶段的烘干温度为100℃，第五阶段的烘干温度为110℃，第六阶段的烘干温度为130℃，直到发泡浆料无水分；
制备成品：在烘干得到的泡棉层表面覆盖保护层，收卷、裁切，制得缓冲减震的散热泡棉。
本实施例中固体散热填料是由石墨粉0.11Kg、铜粉0.088Kg、铝粉0.088Kg和二氧化硅0.055Kg混合而成。
本实施例中稳泡剂是由十二烷基硫酸钠5g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠9g和α-烯基磺酸钠2g混合而成。
实施例6
本申请中的交联剂为三羟甲基丙烷三(2-甲基-1-氮杂环丙烷丙酸酯)，硅烷偶联剂为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，基材层为离型纸。
一种缓冲减震的散热泡棉，依次包括基材层、泡棉层和保护层，由以下方法制备而得：
混合：称取来自制备例5的聚氨酯乳液0.45Kg、市售丙烯酸树脂乳液1Kg、三羟甲基丙烷三(2-甲基-1-氮杂环丙烷丙酸酯)0.02Kg、固体散热填料0.32Kg、硅烷偶联剂0.035Kg和稳泡剂0.025Kg，混合均匀，搅拌转速为700r/min，过200目筛，得到混合浆料；
搅拌发泡：将混合浆料送入发泡设备中，发泡设备通过机械搅拌并充入空气，将空气裹入浆料中，搅拌转速为1200r/min，发泡倍率为1:2.5，得到发泡浆料；
涂布烘干：采用滚涂的方式，滚涂的涂布速度是4m/min，将发泡浆料涂布在基材层的表面，涂布厚度为0.15mm，经过烘干后基材层表面形成泡棉层；
烘干过程中分为六个阶段，第一阶段的烘干温度为70℃，第二阶段的烘干温度为80℃，第三阶段的烘干温度为90℃，第四阶段的烘干温度为100℃，第五阶段的烘干温度为110℃，第六阶段的烘干温度为130℃，直到发泡浆料无水分；
制备成品：在烘干得到的泡棉层表面覆盖保护层，收卷、裁切，制得缓冲减震的散热泡棉。
本实施例中固体散热填料是由石墨粉0.12Kg、铜粉0.08Kg、铝粉0.08Kg和二氧化硅0.04Kg混合而成。
本实施例中稳泡剂是由十二烷基硫酸钠3.6g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠7.2g和α-烯基磺酸钠1.2g混合而成。
实施例1～6中各个原料的用量和种类，如表4所示：
表4为实施例1～6中各个原料的用量和种类
Figure BDA0003638208180000131
对比例
对比例1
一种缓冲减震的散热泡棉，与实施例1的不同之处在于：使用等量的氰特氨基树脂303替代等量的聚氨酯，其余原料种类、用量以及步骤均与实施例1一致。
氰特氨基树脂303购买于广东翁江化学试剂有限公司，货号为PB97980。
对比例2
一种缓冲减震的散热泡棉，与实施例1的不同之处在于：使用等量的水性环氧树脂替代聚氨酯，其余原料种类、用量以及步骤均与实施例1一致。
水性环氧树脂粘度为4000～9000CP，购买于无锡洪汇新材料科技股份有限公司，型号为ACUST 3958。
对比例3
一种缓冲减震的散热泡棉，与实施例1的不同之处在于：使用有机硅导热硅胶替代等量的固体散热填料，其余原料种类、用量以及步骤均与实施例1一致。
本对比例中使用的有机硅导热硅胶购买于深圳市长裕丰五金制品有限公司，型号为SD920。
对比例4
一种缓冲减震的散热泡棉，与实施例1的不同之处在于：搅拌发泡步骤中将温度调至60℃保温搅拌发泡1h，保温搅拌转速为700r/min，压强为80kPa，其余原料种类、用量以及步骤均与实施例1一致。
对比例5
一种缓冲减震的散热泡棉，与实施例1的不同之处在于：在涂布烘干的步骤中采用喷涂的方式，其余原料种类、用量以及步骤均与实施例1一致。
性能检测试验
对上述实施例1～6和对比例1～5制得缓冲减震的散热泡棉进行导热系数测试、反弹力测试和缓冲防震测试。
检测方法/试验方法
导热系数测试：使用导热测试仪对实施例1～6和对比例1～5制得缓冲减震的散热泡棉的导热系数进行测试，购买于山东龙煤工矿机械有限公司，型号8485。
厚度变化率和反弹力测试，用实施例1～6和对比例1～5制得缓冲减震的散热泡棉，在85℃高温，85％相对湿度的条件下进行老化试验，经过72h后，检测其厚度变化率；然后冷却至常温后测试泡棉的反弹力，检测其弹力变化率，使用泡棉弹力测试仪进行检测。
缓冲防震测试：实施例1～6和对比例1～5制得缓冲减震的散热泡棉包裹住玻璃杯，并于1.5m高处跌落，观察玻璃杯是否有裂痕。玻璃杯购买于重庆市合川区金星玻璃制品有限公司，型号为JXH012。
试验数据如表5所示：
表5性能检测实验数据
Figure BDA0003638208180000151
由实施例1～6和对比例1～5，并结合表5可知，通过使用本申请中的原料和方法制备泡棉层，再用该泡棉层制备缓冲减震的散热泡棉，可提高缓冲减震的散热泡棉的散热性能、缓冲防震性能以及耐候性。
厚度变化率越小和弹力变化越小，说明本申请中缓冲减震的散热泡棉的耐候性较好。
导热系数越高，说明本申请中缓冲减震的散热泡棉的散热效果较好。
实施例1和实施例2相比较，说明使用改性丙烯酸树脂乳液和聚氨酯乳液制备泡棉层，可进一步提高缓冲减震的散热泡棉的散热性能和缓冲防震性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种缓冲减震的散热泡棉，其特征在于，依次包括基材层、泡棉层和保护层，所述泡棉层由包括以下重量份的原料制得：
聚氨酯40~60份
丙烯酸树脂乳液80~100份
交联剂1~5份
稳泡剂2~4份
固体散热填料30~40份
硅烷偶联剂2~5份。
2.根据权利要求1所述的一种缓冲减震的散热泡棉，其特征在于：丙烯酸树脂乳液为改性丙烯酸树脂乳液，每份改性丙烯酸树脂乳液的制备包括如下步骤：
将80~100重量份丙烯酸酯、5~10重量份丙烯酸、2~5重量份二乙烯基苯、20~30重量份三聚氰胺、10~20重量份聚己内酯多元醇和0.2~0.6重量份催化剂混合，升温至45~55℃下反应6~8h，制得混合物A；
将80~100重量份水、4~10重量份乳化剂和10~15重量份丙烯酸混合，搅拌升温至60~80℃，向反应体系匀速地滴加混合物A和0.5~3重量份引发剂，加料完毕后，升温至80~100℃，并保温1~2h，降温至25~30℃，滴加4~5重量份三乙胺，出料，制得改性丙烯酸树脂乳液。
3.根据权利要求2所述的一种缓冲减震的散热泡棉，其特征在于：每份所述丙烯酸酯是由丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异冰片酯和丙烯酸羟丙酯按照重量份比为（5~10）：（2~6）：（10~15）：5混合而成。
4.根据权利要求2所述的一种缓冲减震的散热泡棉，其特征在于：所述催化剂为金属化合物，所述金属化合物中含有锡或/和钴任意一种金属。
5.根据权利要求1所述的一种缓冲减震的散热泡棉，其特征在于：所述聚氨酯为聚氨酯乳液，每份所述聚氨酯乳液的制备包括如下步骤：
将25~35重量份聚氧化丙烯醇、20~25重量份多异氰酸酯和0.1~0.2重量份扩链剂，搅拌20~30min，升温至80~90℃,保温反应2~3h，得到预聚物；
将得到的预聚物降温至60~65℃，加入0.1~0.5重量份扩链剂混合均匀，再升温至80~90℃，保温反应1~2h，降温至40~50℃，加入3~6重量份三乙胺，调节pH至6~7，在高速剪切条件下加入20~30重量份水乳化，得到聚氨酯乳液。
6.根据权利要求1所述的一种缓冲减震的散热泡棉，其特征在于：每份所述固体散热填料是由石墨粉、铜粉、铝粉和二氧化硅按照重量份比为（5~15）：（5~10）：（5~10）：5混合而成。
7.根据权利要求1所述的一种缓冲减震的散热泡棉，其特征在于：所述稳泡剂是由十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和α-烯基磺酸钠按照重量份比为（1~3）：（2~6）：1混合形成。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的缓冲减震的散热泡棉制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
混合：按照重量份计，将聚氨酯、丙烯酸树脂乳液、交联剂、固体散热填料、硅烷偶联剂和稳泡剂，混合均匀，过滤，得到混合浆料；
搅拌发泡：将混合浆料送入发泡设备中，发泡设备通过机械搅拌并充入空气，将空气裹入浆料中，得到泡沫稳定均匀的发泡浆料；
涂布烘干：将发泡浆料涂布在基材层的表面，经过烘干后基材层表面形成泡棉层；
制备成品：在烘干得到的泡棉层表面覆盖保护层，收卷、裁切，制得缓冲减震的散热泡棉。
9.根据权利要求8所述的一种缓冲减震的散热泡棉制备方法，其特征在于：所述混合步骤中，搅拌转速为300~500r/min，过滤的筛网目数为100~200目；
所述搅拌发泡步骤中，搅拌转速为800~1200r/min，发泡倍率为1:1.5~2.5。
10.根据权利要求8所述的一种缓冲减震的散热泡棉制备方法，其特征在于：所述涂布烘干过程中分为六个烘干阶段，第一烘干阶段的温度为70~80℃，第二烘干阶段的温度为80~90℃，第三烘干阶段的温度为90~100℃，第四烘干阶段的温度为100~110℃，第五烘干阶段的温度为110~130℃，第六烘干阶段的温度为130~150℃。
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