專利名稱：一種高密度聚乙烯導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高密度聚乙烯導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法和用途，屬于高分子材料加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的導(dǎo)熱材料多為金屬(如鐵、銅、鋁)和金屬氧化物(如三氧化二鋁、氧化鎂)以及其它非金屬材料(如石墨、炭黑、氮化硼、氮化鋁)。普通高分子材料，如聚烯烴、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺等的熱傳導(dǎo)性差，屬于熱的不良導(dǎo)體，在需要傳熱和散熱場合的應(yīng)用受到很大限制。為了改進(jìn)高分子材料的導(dǎo)熱性能，通常采用高導(dǎo)熱性的金屬或無機(jī)導(dǎo)熱填料與高分子材料進(jìn)行共混。共混復(fù)合材料的導(dǎo)熱率可以達(dá)到基礎(chǔ)樹脂的幾十倍甚至一百倍，并具有許多傳統(tǒng)導(dǎo)熱材料所不具備的優(yōu)點(diǎn)，例如用于需要導(dǎo)熱及電絕緣的場合；根據(jù)需要調(diào)整材料的導(dǎo)熱系數(shù)；采用模壓或注塑成型的方法成型，加工方便，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。導(dǎo)熱塑料的應(yīng)用十分廣泛，它可以替代金屬、金屬合金和陶瓷材料用作熱交換器，也可以應(yīng)用在電子電氣工業(yè)中，如電路板、電器外殼等。隨著集成電路和電子元件的高度集成化，有良好散熱性能的配件材料的需求量大增，導(dǎo)熱材料具有廣闊的發(fā)展前途。
導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱系數(shù)及其加入量是影響復(fù)合材料最終導(dǎo)熱性能的主要因素，其他的影響因素還有高分子材料本身的導(dǎo)熱率，填料的形狀及粒徑，填料的分散性及填料與基材之間的界面粘合性等。由于聚烯烴與無機(jī)填料之間的相容性較差，加入導(dǎo)熱填料以后，盡管復(fù)合材料的導(dǎo)熱率增加，但同時(shí)引起共混體系的力學(xué)性能下降，因此改善聚烯烴與無機(jī)填料之間的相容性是提高共混體系力學(xué)性能的關(guān)鍵。我們已獲得中國專利權(quán)的發(fā)明專利ZL97107522.8“采用輻照技術(shù)制備高強(qiáng)高韌高密度聚乙烯材料的方法”，通過輻照增容的方法，改善了無機(jī)粒子在聚乙烯中的分散性并使體系的界面相互作用增強(qiáng)，達(dá)到了增強(qiáng)增韌的效果。本發(fā)明是該專利工作的改進(jìn)和創(chuàng)新。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種高密度聚乙烯導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法和用途。其特點(diǎn)是采用γ射線或電子束對(duì)高密度聚乙烯進(jìn)行輻照，在其分子鏈上引入含氧極性基團(tuán)；具有導(dǎo)熱性能的無機(jī)填料與偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理后，再與輻照高密度聚乙烯進(jìn)行共混發(fā)生氫鍵鍵合或化學(xué)反應(yīng)，共混體系的拉伸強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度都有顯著提高；同時(shí)，具有良好的導(dǎo)熱性能。
本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)，其中所述原料份數(shù)除特殊說明外，均為重量份數(shù)。
高密度聚乙烯導(dǎo)熱復(fù)合材料的配方組分按重量計(jì)為高密度聚乙烯0～95份，輻照高密度聚乙烯100～5份，導(dǎo)熱無機(jī)填料40～400份，偶聯(lián)劑含量占無機(jī)填料含量的0.5％～2.5％；導(dǎo)熱無機(jī)填料為三氧化二鋁、二氧化硅或氧化鎂中任意一種。
偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ氨丙基甲基二甲氧基硅烷或γ-(多乙撐氨基)丙基三甲氧基硅烷中任意一種。
高密度聚乙烯導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法(1)γ-射線輻照高密度聚乙烯和電子束輻照高密度聚乙烯的制備采用60Coγ-射線源或電子靜電加速器，在室溫下空氣中對(duì)高密度聚乙烯進(jìn)行輻照，輻照劑量為5～60kGy，在其分子鏈上引入羰基(C＝O)等含氧基團(tuán)；(2)導(dǎo)熱無機(jī)填料的處理在導(dǎo)熱無機(jī)填料100份中加入偶聯(lián)劑0.5～2.5份，采用高速混合機(jī)混合30～60分鐘后烘干；(3)高密度聚乙烯導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備將高密度聚乙烯0～95份、輻照高密度聚乙烯100～5份、導(dǎo)熱無機(jī)填料40～400份，加入雙輥開煉機(jī)內(nèi)，于溫度150～165℃混煉8～15分鐘，獲得高密度聚乙烯導(dǎo)熱復(fù)合材料。
本發(fā)明的復(fù)合材料，拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度同時(shí)得到提高，還具有良好的導(dǎo)熱性能。測試結(jié)果表明與高密度聚乙烯相比，經(jīng)改性的高密度聚乙烯導(dǎo)熱復(fù)合材料，其拉伸強(qiáng)度提高了約30％，沖擊強(qiáng)度提高約55％，導(dǎo)熱系數(shù)提高了243％，詳見表1所示。
本發(fā)明用于電子電氣、導(dǎo)熱絕緣板、導(dǎo)熱電路板、電腦集成板和熱交換材料。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)工藝簡單，操作簡便，成本較低，所制得的復(fù)合材料具有優(yōu)良的綜合性能。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，有必要在此指出的是以下實(shí)施例只能用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
實(shí)施例1、采用JJ-2型靜電加速器，在室溫下空氣中，對(duì)高密度聚乙烯進(jìn)行輻照，輻照劑量為30kGy。在1000克二氧化硅中加入15克N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，采用高速混合機(jī)混合30分鐘后烘干。將高密度聚乙烯75克，輻照高密度聚乙烯(30kGy)25克，二氧化硅100克，采用雙輥開煉機(jī)進(jìn)行混煉，混煉溫度165℃，混煉時(shí)間8分鐘，獲得高密度聚乙烯導(dǎo)熱性復(fù)合材料。
2、采用圓柱體式Co60γ射線源，在室溫下空氣中，對(duì)高密度聚乙烯進(jìn)行輻照，輻照劑量為40kGy。在1000克三氧化二鋁中加入20克γ-氨丙基三乙氧基硅烷，采用高速混合機(jī)混合40分鐘后烘干。將高密度聚乙烯80克，輻照高密度聚乙烯(40kGy)20克，三氧化二鋁180克，采用雙輥開煉機(jī)進(jìn)行混煉，混煉溫度160℃，混煉時(shí)間10分鐘，獲得高密度聚乙烯導(dǎo)熱性復(fù)合材料。
3、采用JJ-2型靜電加速器，在室溫下空氣中，對(duì)高密度聚乙烯進(jìn)行輻照，輻照劑量為30kGy。在1000克氧化鎂中加入20克N-β-(氨乙基)-γ氨丙基甲基二甲氧基硅烷，采用高速混合機(jī)混合45分鐘后烘干。將高密度聚乙烯70克，輻照高密度聚乙烯(30kGy)30克，氧化鎂278克，采用雙輥開煉機(jī)進(jìn)行混煉，混煉溫度165℃，混煉時(shí)間12分鐘，獲得高密度聚乙烯導(dǎo)熱性復(fù)合材料。
4、采用圓柱體式Co60γ射線源，在室溫下空氣中，對(duì)高密度聚乙烯進(jìn)行輻照，輻照劑量為5kGy。在1000克氧化鎂加入9克γ-(多乙撐氨基)丙基三甲氧基硅烷，采用高速混合機(jī)混合60分鐘后烘干。將輻照高密度聚乙烯(5kGy)100克，氧化鋁400克，采用雙輥開煉機(jī)進(jìn)行混煉，混煉溫度160℃，混煉時(shí)間15分鐘，獲得高密度聚乙烯導(dǎo)熱性復(fù)合材料。
5、采用圓柱體式Co60γ射線源，在室溫下空氣中，對(duì)高密度聚乙烯進(jìn)行輻照，輻照劑量為60kGy。在1000克氧化鎂加入5克γ-氨丙基三乙氧基硅烷，采用高速混合機(jī)混合60分鐘后烘干。將高密度聚乙烯80克，輻照高密度聚乙烯(60kGy)20克，氧化鋁40克，采用雙輥開煉機(jī)進(jìn)行混煉，混煉溫度150℃，混煉時(shí)間8分鐘，獲得高密度聚乙烯導(dǎo)熱性復(fù)合材料。
表1本發(fā)明的高密度聚乙烯導(dǎo)熱復(fù)合材料的性能

權(quán)利要求
1.一種高密度聚乙烯導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于該導(dǎo)熱復(fù)合材料的配方組分按重量計(jì)為高密度聚乙烯0～95份，輻照高密度聚乙烯100～5份，導(dǎo)熱無機(jī)填料40～400份，偶聯(lián)劑含量占無機(jī)填料含量的0.5％～2.5％。
2.按照權(quán)利要求1所述一種高密度聚乙烯導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于該導(dǎo)熱復(fù)合材料的無機(jī)填料為三氧化二鋁、二氧化硅或氧化鎂中的任意一種。
3.按照權(quán)利要求1所述高密度聚乙烯導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于導(dǎo)熱復(fù)合材料所用的偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ氨丙基甲基二甲氧基硅烷或γ-(多乙撐氨基)丙基三甲氧基硅烷的任意一種。
4.按照權(quán)利要求1～3之一所述高密度聚乙烯導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，其特征在于a.γ-射線輻照高密度聚乙烯或電子束輻照高密度聚乙烯的制備采用60Coγ-射線源或電子靜電加速器，在室溫下空氣中對(duì)高密度聚乙烯進(jìn)行輻照，輻照劑量為5～60kGy，在其分子鏈上引入含氧極性基團(tuán)，如羰基C＝O；b.導(dǎo)熱無機(jī)填料的處理在導(dǎo)熱無機(jī)填料100重量份中加入偶聯(lián)劑0.5～2.5重量份，采用高速混合機(jī)混合30～60分鐘后烘干；c.高密度聚乙烯導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備將高密度聚乙烯0～95重量份、輻照高密度聚乙烯100～5重量份、處理后的導(dǎo)熱無機(jī)填料40～400重量份，加入雙輥開煉機(jī)內(nèi)，于溫度150～165℃混煉8～15分鐘，制得高密度聚乙烯導(dǎo)熱復(fù)合材料。
5.按照權(quán)利要求1所述高密度聚乙烯導(dǎo)熱復(fù)合材料的用途，其特征在于該導(dǎo)熱材料用于電子電氣、導(dǎo)熱絕緣板、導(dǎo)熱電路板、電腦集成板和熱交換材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高密度聚乙烯導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法和用途，其特點(diǎn)是采用γ射線或電子束對(duì)高密度聚乙烯進(jìn)行輻照，在其分子鏈上引入含氧極性基團(tuán)。取輻照高密度聚乙烯100～5重量份，與高密度聚乙烯0～95重量份及偶聯(lián)劑(含量占無機(jī)填料含量的0.5～2.5％)處理的導(dǎo)熱無機(jī)填料40～400重量份共混，使發(fā)生氫鍵鍵合或化學(xué)反應(yīng)。共混材料的拉伸強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度都有顯著提高，同時(shí)具有良好的導(dǎo)熱性能。該材料用于導(dǎo)熱要求較高的電子電氣、辦公設(shè)備等方面，加強(qiáng)電子設(shè)備、辦公設(shè)備的散熱效率。
文檔編號(hào)C08L23/06GK1687207SQ200510020700
公開日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2005年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月13日
發(fā)明者劉鵬波, 劉道龍, 范萍, 徐聞, 徐僖 申請(qǐng)人:四川大學(xué)