[发明专利]一种纳米导热复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料，尤其涉及一种纳米导热复合材料。 

背景技术

目前国内外蓄冰设备的换热元件以金属盘管居多，部分厂家也生产塑料盘管，但大都采用普通塑料，其导热性能较差、系统效率低，较难保证低温送风及区域供冷系统对蓄冰设备的性能要求。而金属盘管易腐蚀，对管内流体的要求较高，提高了产品的使用成本，同时也降低了产品的使用寿命。传统的蓄冰系统的上述问题阻碍了该项技术的快速发展。可见，提高蓄冰盘管的导热性能、同时延长产品的使用寿命、降低成本成为优化蓄冰系统技术经济性能的关键所在。

CoolPolymers公司、LNP工程塑料公司、Peregrine工业公司、RTP公司等先后推出各自开发的新型导热材料，但它们的导热性、耐开裂性、抗冲击性等方面不太理想，无法作为蓄冰装置换热盘管材料使用。

本发明提供一种纳米导热复合材料的成分组成及其生产加工工艺，制造出了导热性能优异、机械性能良好、使用性能稳定、适用性广泛的纳米导热复合材料。 

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米导热复合材料，以聚烯烃为基体加入纳米材料、导热、耐开裂、抗冲击改性等助剂组成，从而实现低填充、高传导特性。

本发明采用的技术方案如下：

一种纳米导热复合材料，其包含聚烯烃、无机纳米材料、导热助剂、耐环境应力开裂助剂、抗冲击改性助剂、抗氧剂、偶联剂和湿润剂，各组份的重量百分数分别为：

聚烯烃                             10-80%

无机纳米材料                 2-15%

导热助剂                         5-50%

耐环境应力开裂助剂      3-10%

抗冲击改性助剂             4-19%

抗氧剂                              0.1-0.5%

偶联剂                             无机纳米材料和导热助剂总量的0.4-3%

湿润剂                             无机纳米材料和导热助剂总量的1-6%。

作为优选，所述聚烯烃采用聚乙烯、聚丙烯或交联聚乙烯。

作为优选，所述无机纳米材料采用纳米碳酸钙。

作为优选，所述导热助剂采用陶瓷纤维、石墨粉、炭黑、碳纤维或金属粉。

作为优选，所述耐环境应力开裂助剂采用氯化聚乙烯、苯乙烯与丁二烯与苯乙烯三元共聚、乙烯与醋酸乙烯酯二元共聚或其他橡胶类物质共混。

作为优选，所述抗冲击改性助剂采用三元乙丙橡胶、乙烯与辛烯共聚或其他热塑性弹性体。

作为优选，所述抗氧剂采用亚磷酸三苯酯。

作为优选，所述偶联剂采用NDZ系列的钛酸酯偶联剂。

作为优选，所述湿润剂采用工业白油。

纳米碳酸钙粒子尺寸小、比表面积大，表面原子处于高度活化状态，与聚烯烃有很强的界面相互作用，可对聚合物同时进行增韧增强，从而使以聚烯烃为基体的聚烯烃/纳米碳酸钙复合材料具有无机、高分子和纳米材料的综合优点，无各向异性,优化材料的各项性能。

导热高分子材料的导热助剂，通常选择陶瓷纤维、石墨粉、炭黑、碳纤维和金属粉等作为热传导助剂，通过对其进行表面处理后，与聚烯烃母粒等熔融共混使之在聚烯烃基体中形成导热和导电网络结构来提高材料的导热性，实现低填充、高传导特性。

因聚烯烃是对环境应力开裂极为敏感的材料，在实际应中，其制品实际寿命因而大为缩短。因此，必须改善聚烯烃耐环境应力开裂（ESCR）性能。通常氯化聚乙烯（CPE）、乙烯与醋酸乙烯酯（SBS）、苯乙烯与丁烯与苯乙烯三元共聚（EVA）和其它橡胶类共混成耐环境应力开裂助剂，使之与聚烯烃形成网络结构来牵制聚烯烃分子链滑移。

为了改善材料的抗冲击性能，通常选择填加弹性体，并且考虑到改善聚烯烃的耐环境应力开裂性能，选择了丁、丙橡胶（EPDM）、乙烯与辛烯共聚物（POE）及其他热塑性弹性体用为抗冲击改性剂。由于弹性体的特殊结构，使得与聚烯烃基体的相容性很好，故分散均匀、细化，同时它可以和聚烯烃之间发生一定的关联，这样当聚烯烃合金在外力场的作用下，通过力的传递，弹性体粒子成为应力作用点，引发大量的银纹，从而吸收大量的冲击能量。