專利名稱：導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料、其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程塑料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料、其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
一般，提高塑料導(dǎo)熱系數(shù)有兩種途徑，一是合成具有高導(dǎo)熱系數(shù)的結(jié)構(gòu)塑料，如具有良好導(dǎo)熱性能的聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等，但是合成過程比較麻煩，設(shè)計不靈活；另一種是用高導(dǎo)熱填料對塑料進(jìn)行填充，采用熔融共混的方法得到價格低廉、易于成型加工的導(dǎo)熱塑料，經(jīng)過適當(dāng)?shù)墓に囂幚砜梢詰?yīng)用于某些特殊領(lǐng)域。因此，熔融共混的方法常被用作制備高導(dǎo)熱系數(shù)的復(fù)合材料。熔融共混過程中，常將一些導(dǎo)熱系數(shù)較高的材料，如ALN、SIC等添加到塑料基體中。為了獲得導(dǎo)熱系數(shù)較高的復(fù)合材料，基體中會添加大量的導(dǎo)熱填料，通常情況下，導(dǎo)熱填料的份數(shù)在30%以上時，才會獲得比基體塑料高一倍的復(fù)合材料。現(xiàn)有技術(shù)中，由于大量導(dǎo)熱填料的加入，導(dǎo)致復(fù)合材料的力學(xué)性能明顯降低，限制了導(dǎo)熱復(fù)合材料的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實施例提供具有高導(dǎo)熱率、高力學(xué)性能的高密度聚乙烯復(fù)合材料、其制備方法和應(yīng)用。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的
一種導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量百分含量的組分
高密度聚乙烯70-90%
活性導(dǎo)熱填料5-20% 馬來酸酐接枝高密度聚乙烯 3-7% 潤滑劑 1-2%
抗氧劑1-2%。以及，一種高密度聚乙烯復(fù)合材料制備方法，包括如下步驟將無機導(dǎo)熱劑和偶聯(lián)劑按照質(zhì)量比95-98% 2-5%混合，在溫度為90 110°C條件下攪拌5-10分鐘，即得到活性導(dǎo)熱填料；將質(zhì)量百分含量如下中組分混合，得到混合物；高密度聚乙烯70-90%
活性導(dǎo)熱填料5-20%
馬來酸酐 接枝高密度聚乙烯3-7%
潤滑劑1-2%
抗氧劑1-2%;將該混合物在溫度為擠出處理，得到高密度聚乙烯復(fù)合材料。本發(fā)明實施例導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料，通過對填料進(jìn)行表面活性處理、使用馬來酸酐接枝聚乙烯的化合物作為馬來酸酐接枝高密度聚乙烯(特別是自制的馬來酸酐接枝高密度聚乙烯)，填料能均勻的分散在HDPE基體中，制備的復(fù)合材料同時具有高的導(dǎo)熱性和力學(xué)性能。本發(fā)明實施例制備方法，操作簡單、成本低廉，適于工業(yè)化應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明實施例高密度聚乙烯制備方法流程圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實施例提供一種高密度聚乙烯復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量百分含量的組分
高密度聚乙烯70-90%
活性導(dǎo)熱填料5-20%
馬來酸酐接枝高密度聚乙烯3-7%
潤滑劑1-2%
抗氧劑1-2%。具體地，該高密度聚乙烯(HDPE)是結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。本發(fā)明實施例高密度聚乙烯復(fù)合材料中使用的高密度聚乙烯沒有具體的限制，例如(中海殼牌的 5121B、茂名石化的TR418)該高密度聚乙烯的質(zhì)量百分含量為70-90%，優(yōu)選為75-85%，例如 80%。具體地，該活性導(dǎo)熱填料是指經(jīng)過偶聯(lián)劑表面處理后的無機導(dǎo)熱劑，即該活性導(dǎo)熱填料包括偶聯(lián)劑和無機導(dǎo)熱劑，該偶聯(lián)劑包覆在該無機導(dǎo)熱劑外表面。該無機導(dǎo)熱劑沒有限制，只要具有導(dǎo)熱功能即可，例如，碳化硅、氮化鋁、氧化鋁、氧化鋅等；該偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑等，具體沒有限制，如江蘇晨光的KH-550、KH-560、KH-570、KH-792。 該活性導(dǎo)熱填料的質(zhì)量百分含量為5-20%，優(yōu)選為5-18%，例如15%，該活性導(dǎo)熱填料的粒徑為2000-2500目。通過選用經(jīng)過表面活性處理后的活性導(dǎo)熱填料，由于活性導(dǎo)熱填料和高密度聚乙烯之間具有優(yōu)異的相容性，使得無機導(dǎo)熱填料在高密度聚乙烯復(fù)合材料中均勻分散，顯著的提升了高密度聚乙烯復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)，實現(xiàn)了高密度聚乙烯復(fù)合材料均勻、優(yōu)異的導(dǎo)熱性能；同時使得高密度聚乙烯復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，如抗沖擊、
高強度等。具體 ，該馬來酸酐接枝高密度聚乙烯是相容劑，是馬來酸酐接枝高密度聚乙烯的化合物，不同于市場上通用的馬來酸酐接枝低密度聚乙烯，本發(fā)明選用高密度聚乙烯為基材，是因為高密度聚乙烯相比低密度聚乙烯具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)。，該馬來酸酐接枝高密度聚乙烯的質(zhì)量百分含量為3-7%，優(yōu)選為5%。進(jìn)一步，本發(fā)明實施例高密度聚乙烯復(fù)合材料中使用的馬來酸酐接枝高密度聚乙烯為自制馬來酸酐接枝聚乙烯的化合物，制備方法參見后述。具體地，該潤滑劑沒有限制，例如，乙烯基雙硬脂酰胺、改性乙烯基雙硬脂酰胺、PE 蠟、OP蠟、EVA蠟中的一種，或二種以上的混合物。該乙烯的質(zhì)量百分含量為1_2%。具體地，該抗氧劑沒有限制，優(yōu)選為四[3-(3，5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯主抗氧劑和亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯酯)輔抗氧劑以1 1-1 3復(fù)配而成。 該抗氧劑的質(zhì)量百分含量為1_2%。請參閱圖1，圖1顯示本發(fā)明實施例導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料制備方法流程圖， 包括如下步驟步驟SOl中，制備活性導(dǎo)熱填料將無機導(dǎo)熱劑和偶聯(lián)劑按照質(zhì)量比95-98% 2_5%混合，在溫度為90 110°C條件下攪拌5-10分鐘，即得到活性導(dǎo)熱填料；S02，混合將質(zhì)量百分含量如下中組分混合，得到混合物；
高密度聚乙烯70-90%
活性導(dǎo)熱填料5-20%
馬來酸酐接枝高密度聚乙烯3-7%
潤滑劑1-2%
抗氧劑1-2%;S03，擠出處理將該混合物在溫度為150 180°C條件擠出處理，得到導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料。具體地，該導(dǎo)熱高密度聚乙烯、潤滑劑、抗氧劑、無機導(dǎo)熱劑和偶聯(lián)劑和前述相同， 在此不重復(fù)闡述。具體地，步驟SOl中，將無機導(dǎo)熱劑和偶聯(lián)劑按照質(zhì)量比95-98% 2_5%混合，在溫度為90 110°C條件下攪拌5-10分鐘，即得到活性導(dǎo)熱填料。該無機導(dǎo)熱劑為顆粒狀， 經(jīng)過偶聯(lián)劑表面處理后，該偶聯(lián)劑分布在無機導(dǎo)熱劑顆粒外表面，將無機導(dǎo)熱劑顆粒包覆；經(jīng)過偶聯(lián)劑表面處理后的無機導(dǎo)熱劑(活性導(dǎo)熱填料)和高密度聚乙烯之間具有良好的相容性，能夠均勻的分散在高密度聚乙烯之間，起到均勻?qū)嶙饔?；同時由于具有良好的相容性，活性導(dǎo)熱填料的加入，對高密度聚乙烯的力學(xué)性能損害較少，使得高密度聚乙烯復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能。 進(jìn)一步，本發(fā)明實施例高密度聚乙烯復(fù)合材料中使用的馬來酸酐接枝高密度聚乙烯是馬來酸酐接枝高密度聚乙烯的化合物，優(yōu)選為自制的馬來酸酐接枝高密度聚乙烯的化合物。其制備方法如下(此處所講的重量百分含量是指每個步驟中各個組分占該步驟中全部組分的百分含量)Si、將馬來酸酐，引發(fā)劑，抗氧劑加入到苯乙烯中攪拌0. 3-0. 5小時；該引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，馬來酸酐重量百分含量為30 40% ；引發(fā)劑重量百分含量為0. 3-0. 8%;抗氧劑重量百分含量為0. 1-0. 5%;苯乙烯重量百分含量40-60%。(此中的重量百分含量為各個組分重量與各個組分重量之和的比)S2、加入重量百分含量為70 90%的高密度聚乙烯，攪拌0. 3-0. 5小時，在溫度為 150 180°C條件下擠出處理，得到馬來酸酐接枝高密度聚乙烯。(此中的重量百分含量是高密度聚乙烯的重量比上高密度聚乙烯和Sl中得到的混合物的總重量)該制備馬來酸酐接枝高密度聚乙烯步驟中，攪拌步驟使用的設(shè)備沒有限制，例如高混機、攪拌機、混煉機等。該馬來酸酐接枝高密度聚乙烯在本發(fā)明實施例導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料制備方法中作為相容劑，不同于市場上通用的馬來酸酐接枝低密度聚乙烯，本發(fā)明選用高密度聚乙烯為基材，是因為高密度聚乙烯相比低密度聚乙烯具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)。具體地，步驟S03中，該擠出處理的條件為擠出機溫度一區(qū)溫度120 130°C ；二區(qū)溫度130 140°C ；三區(qū)溫度140 1500C ；四區(qū)溫度140 170°C ；五區(qū)溫度140 170°C ；六區(qū)溫度140 170°C ；七區(qū)溫度140 170°C ；八區(qū)溫度150 160°C ；機頭溫度140 150°C ；停留時間1 2min。 熔體壓力3. 0 4. OMPa,真空度-0. 03 -0. 06MPa。 具體地，本發(fā)明實施例高密度聚乙烯復(fù)合材料制備方法中，使用的擠出設(shè)備沒有限制，例如單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機。本發(fā)明實施例高密度聚乙烯復(fù)合材料制備方法操作簡單、成本低廉、生產(chǎn)效益高， 適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明實施例進(jìn)一步提供上述高密度聚乙烯復(fù)合材料在？中的應(yīng)用。以下結(jié)合具體實施例對上述高密度聚乙烯復(fù)合材料制備方法進(jìn)行詳細(xì)闡述。實施例一本發(fā)明實施例高密度聚乙烯復(fù)合材料制備方法，包括如下步驟將質(zhì)量百分含量為90%的HDPE，質(zhì)量百分含量為5 %的活性導(dǎo)熱填料，質(zhì)量百分含量為3%的馬來酸酐接枝高密度聚乙烯，質(zhì)量百分含量為的潤滑劑，質(zhì)量百分含量為 1 %的抗氧劑在高速攪拌機中混合均勻，其中該馬來酸酐接枝高密度聚乙烯為自制馬來酸酐接枝高密度聚乙烯；將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒，得到高密度聚乙烯復(fù)合材料，其中，螺桿各區(qū)溫度設(shè)置分別為一區(qū)溫度120 130°C ；二區(qū)溫度130 140°C ；三區(qū)溫度140 150°C ；四區(qū)溫度140 170°C ；五區(qū)溫度140 170°C ；六區(qū)溫度140 170°C ；七區(qū)溫度140 170°C ；八區(qū)溫度150 160°C ；機頭溫度140 1500C ；停留時間1 2min。熔體壓力3. 0 4. OMPa，真空度-0. 03 -0. 06MPa。實施例二本發(fā)明實施例高密度聚乙烯復(fù)合材料制備方法，包 括如下步驟將質(zhì)量百分含量為82%的HDPE，質(zhì)量百分含量為10%的活性導(dǎo)熱填料，質(zhì)量百分含量為5%的馬來酸酐接枝高密度聚乙烯，質(zhì)量百分含量為1.5%的潤滑劑，質(zhì)量百分含量為1.5%的抗氧劑在高速攪拌機中混合均勻，其中該馬來酸酐接枝高密度聚乙烯為自制馬來酸酐接枝高密度聚乙烯；將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成合金材料。其中，螺桿各區(qū)溫度設(shè)置分別為一區(qū)溫度120 130°C ；二區(qū)溫度130 140°C ；三區(qū)溫度140 150°C ；四區(qū)溫度140 170°C ；五區(qū)溫度140 170°C ；六區(qū)溫度140 1700C ；七區(qū)溫度140 170°C ；八區(qū)溫度150 160°C ；機頭溫度140 150°C ；停留時間1 2min。熔體壓力3. O 4. OMPa，真空度-0. 03 -0. 06MPa。實施例三本發(fā)明實施例高密度聚乙烯復(fù)合材料制備方法，包括如下步驟將質(zhì)量百分含量為76%的HDPE，質(zhì)量百分含量為15%的活性導(dǎo)熱填料，質(zhì)量百分含量為6%的馬來酸酐接枝高密度聚乙烯，質(zhì)量百分含量為1.5%的潤滑劑，質(zhì)量百分含量為1.5%的抗氧劑在高速攪拌機中混合均勻，其中該馬來酸酐接枝高密度聚乙烯為自制馬來酸酐接枝高密度聚乙烯；將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成合金材料。其中，螺桿各區(qū)溫度設(shè)置分別為一區(qū)溫度120 130°C ；二區(qū)溫度130 140°C ；三區(qū)溫度140 150°C ；四區(qū)溫度140 170°C ；五區(qū)溫度140 170°C ；六區(qū)溫度140 1700C ；七區(qū)溫度140 170°C ；八區(qū)溫度150 160°C ；機頭溫度140 150°C ；停留時間1 2min。熔體壓力3. O 4. OMPa，真空度-0. 03 -0. 06MPa。實施例四本發(fā)明實施例高密度聚乙烯復(fù)合材料制備方法，包括如下步驟將質(zhì)量百分含量為70%的HDPE，質(zhì)量百分含量為20%的活性導(dǎo)熱填料，質(zhì)量百分含量為7%的馬來酸酐接枝高密度聚乙烯，質(zhì)量百分含量為2%的潤滑劑，質(zhì)量百分含量為
的抗氧劑在高速攪拌機中混合均勻；將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成合金材料。其中，螺桿各區(qū)溫度設(shè)置分別為一區(qū)溫度120 130°C ；二區(qū)溫度130 140°C ；三區(qū)溫度140 150°C ；四區(qū)溫度140 170°C ；五區(qū)溫度140 170°C ；六區(qū)溫度140 1700C ；七區(qū)溫度140 170°C ；八區(qū)溫度150 160°C ；機頭溫度140 150°C ；停留時間1 2min。熔體壓力3. O 4. OMPa，真空度-0. 03 -0. 06MPa。性能測試將按上述方法完成導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料在80 90°C的烘箱下干燥2小時， 控制水分< 0. 2%，然后將干燥好的粒子材料在注塑成型機上注塑出標(biāo)準(zhǔn)測試樣條。拉伸性能按ASTM D-638進(jìn)行，試樣尺寸為180 X 12. 7 X 3. 2mm,拉伸速度為50mm/min ；懸臂梁缺口沖擊強度按ASTM D-256進(jìn)行，試樣尺寸為64X12. 7X3. 2mm，缺口深度為試樣厚度的1/3 ；彎曲強度按ASTM D-790標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗，試樣類型為試樣尺寸 128X 12. 67X3. 11mm，彎曲速度為20mm/min ；導(dǎo)熱系數(shù)按ASTMD5470標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測。下表是實施例一至四的各組分配比及性能測試表。
權(quán)利要求
1. 一種導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量百分含量的組分高密度聚乙烯70-90%活性導(dǎo)熱填料5-20%馬來酸酐接枝高密度聚乙烯3-7% 潤滑劑 1-2% 抗氧劑 1-2%。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述高密度聚乙烯的質(zhì)量百分含量為75-85%。
3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述活性導(dǎo)熱填料的質(zhì)量百分含量為5-18%。
4.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述活性導(dǎo)熱填料的粒徑為2000-2500目。
5.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述馬來酸酐接枝高密度聚乙烯的重量份數(shù)為3-6%。
6.一種導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料制備方法，包括如下步驟將無機導(dǎo)熱劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑按照質(zhì)量比95-98% 2-5%混合，在溫度為90 110°C 條件下攪拌5-10分鐘，得到活性導(dǎo)熱填料；將質(zhì)量百分含量如下中組分混合，得到混合物；高密度聚乙烯70-90%活性導(dǎo)熱填料5-20%馬來酸酐接枝高密度聚乙烯3-7%潤滑劑1-2%抗氧劑1-2%;將所述混合物在溫度為150 180°C條件擠出處理，得到導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料。
7.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料制備方法，其特征在于，所述高密度聚乙烯的質(zhì)量百分含量為75-85%。
8.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料制備方法，其特征在于，所述活性導(dǎo)熱填料的質(zhì)量百分含量為5-18%。
9.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料制備方法，其特征在于，還包括所述馬來酸酐接枝高密度聚乙烯的制備步驟將馬來酸酐，引發(fā)劑，抗氧劑加入到苯乙烯中攪拌0. 3 0. 5小時； 加入高密度聚乙烯，攪拌0. 3 0. 5小時，再在溫度為150 180°C條件下擠出處理，得到馬來酸酐接枝聚乙烯。
全文摘要
本發(fā)明適用于工程塑料技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料、其制備方法和應(yīng)用。該導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料包括如下質(zhì)量百分含量的組分高密度聚乙烯70-90％；活性導(dǎo)熱填料5-20％；馬來酸酐接枝高密度聚乙烯3-7％；潤滑劑1-2％；抗氧劑1-2％；其中，所述馬來酸酐接枝高密度聚乙烯是指馬來酸酐接枝聚乙烯的化合物。本發(fā)明導(dǎo)熱高密度聚乙烯復(fù)合材料，通過對填料進(jìn)行表面活性處理、使用馬來酸酐接枝聚乙烯的化合物作為馬來酸酐接枝高密度聚乙烯(特別是自制的馬來酸酐接枝高密度聚乙烯)，填料能均勻的分散在HDPE基體中，制備的復(fù)合材料同時具有高的導(dǎo)熱性和力學(xué)性能。本發(fā)明實施例制備方法，操作簡單、成本低廉，適于工業(yè)化應(yīng)用。
文檔編號C09K5/14GK102311568SQ20111010668
公開日2012年1月11日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者徐東, 徐永, 馬旭輝 申請人:深圳市科聚新材料有限公司