專(zhuān)利名稱(chēng)：高散熱性并具有吸熱性高分子材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種抗靜電高散熱性并具有吸熱性高分子材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
高分子材料，如塑料、橡膠、涂料、化纖、樹(shù)脂等，由于化合物經(jīng)過(guò)聚合交聯(lián)形成的大分子體型結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在社會(huì)的方方面面，因?yàn)檫@些高分子聚合物的種類(lèi)多，易加工，原料豐富，都離不開(kāi)這些高分子聚合物。雖然這些高分子聚合物應(yīng)用越來(lái)越廣，但這些高分子聚合物卻有一個(gè)嚴(yán)重的缺陷，困擾著所有的科研技術(shù)人員，就是這些高分子材料的導(dǎo)電性能和傳熱性能低。雖然這兩個(gè)問(wèn)題在某些領(lǐng)域正是人們所期望的，但畢竟需要絕緣和不導(dǎo)熱的領(lǐng)域有限，而高分子材料的一些比重輕和高強(qiáng)度又使得它在某些領(lǐng)域中可以代替金屬材料，但因?yàn)檫@些高分子材料的絕緣性和不導(dǎo)熱性而無(wú)法代替金屬材料的應(yīng)用。在導(dǎo)電方面，目前的高分子材料介電常數(shù)小，因此在應(yīng)用時(shí)不可避免的產(chǎn)生靜電， 由于靜電荷積聚在高分子化合物制品的表面，易造成表面吸附塵埃，甚至引起放電，造成火災(zāi)，對(duì)于化纖織物，由于靜電的產(chǎn)生，使得織物易帶電吸附，穿著不美觀和舒適，并因?yàn)橐桩a(chǎn)生靜電火花，也導(dǎo)致了在有些區(qū)域禁止穿化纖衣物。另一方面是這些高分子化合物的導(dǎo)熱性能很低，雖然可以廣泛應(yīng)用于保溫領(lǐng)域， 但對(duì)于有些需要導(dǎo)熱性能好、耐腐蝕又質(zhì)量輕的領(lǐng)域，比如說(shuō)汽車(chē)散熱、換熱器或暖器等領(lǐng)域，這些高分子材料雖然已經(jīng)具有高強(qiáng)度、耐腐蝕和高溫等特性，但因?yàn)椴涣嫉膶?dǎo)熱性而無(wú)法應(yīng)用。尤其是現(xiàn)在的太陽(yáng)能領(lǐng)域，比如現(xiàn)在的太陽(yáng)能熱水器等利用太陽(yáng)熱量的領(lǐng)域，現(xiàn)在主要是采用在玻璃中加入吸熱材料來(lái)制造，但由于玻璃的低導(dǎo)熱性和低強(qiáng)度，當(dāng)溫度出現(xiàn)大一些的變化時(shí)，玻璃管就容易爆裂?？蒲腥藛T一直在致力于提高高分子材料的導(dǎo)電性、熱傳導(dǎo)性和吸熱性能等方面的研究，也已經(jīng)有一些進(jìn)展，比如為了避免高分子材料產(chǎn)品表面靜電的積聚，增加它們的抗靜電能力，在高分子材料中一般選擇加入導(dǎo)電物質(zhì)如聚乙炔、聚苯胺或金屬等，以增加導(dǎo)電性能，但這樣的處理在應(yīng)用中存在易氧化、加工性能不好、耐侯性差，因填充材料的量而導(dǎo)致強(qiáng)度降低或韌性變差等問(wèn)題。也有為提高這兩種性能而在材料中加入碳黑，因?yàn)樘己诳梢酝叻肿硬牧细玫慕Y(jié)合或交聯(lián)，但這樣當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)熱時(shí)必需加入大比例的碳黑，一般在高分子材料重量比50%以上，只有在超過(guò)50%的重量比例，才能使填充材料在經(jīng)過(guò)混合后因顆粒的分散而導(dǎo)致熱的傳導(dǎo)不良的問(wèn)題，這樣得到的產(chǎn)物強(qiáng)度明顯下降只能用于一些對(duì)強(qiáng)度要求低的領(lǐng)域。也有技術(shù)例如專(zhuān)利(CN200710086993.9)提出在高分子材料的混合交聯(lián)過(guò)程中，使用磁場(chǎng)誘導(dǎo)顆粒的規(guī)則分布，但這樣的結(jié)果是可以實(shí)現(xiàn)有些填充材料能夠受磁場(chǎng)的影響而規(guī)則排列，但磁場(chǎng)不能影響高分子材料的排列規(guī)則，這就使得高分子材料在交聯(lián)時(shí)受到影響進(jìn)而影響整體材料的強(qiáng)度。因?yàn)槟承┙宦?lián)會(huì)受到填充材料顆粒的排列而中斷并產(chǎn)生整體材料的傳熱不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述的不良影響，實(shí)現(xiàn)高分子材料的導(dǎo)電性和熱傳導(dǎo)性，是本發(fā)明的目的之一。在實(shí)現(xiàn)上述兩個(gè)性能的同時(shí)，不影響高分子材料的強(qiáng)度和耐腐蝕性也是本發(fā)明的目的之一。在實(shí)現(xiàn)抗靜電和導(dǎo)熱性的同時(shí)，也具有高的吸熱性能是本發(fā)明的另一目的。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種高散熱并具有吸熱性高分子材料，是在高分子材料中混合了具有導(dǎo)電、 導(dǎo)熱和吸熱性能的填料；所述填料為二氧化硅，石墨和碳黑混合物；所述填料為納米材料；所述填料的粒徑為15-20nm;向高分子材料中混合填料的量為25 % -45 %體積比；所述填料中二氧化硅，石墨和碳黑的量為重量比二氧化硅石墨碳黑為 (50-70) (15-30) (15-30)。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述填料中二氧化硅，石墨和碳黑的重量比為二氧化硅石墨碳黑為(60-65) (15-20) (15-20)。一種高散熱并具有吸熱性高分子材料制造方法A，首先將粒徑為15-20nm的二氧化硅，石墨和碳黑按比例混合；二氧化硅，石墨和碳黑的量為重量比二氧化硅石墨碳黑為(50-70) (15-30) (15-30)；B,將高分子材料在0. 4MP-0. 6MP下熔融并進(jìn)行高速攪拌，攪拌速度為1500-3000 轉(zhuǎn)/分，并且邊攪拌邊噴入填料，向高分子材料中混合填料的量為25% -45%體積比，加入所需填料后，繼續(xù)攪拌40-180分鐘，冷卻加工成成型體。本發(fā)明的有益效果經(jīng)過(guò)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了將抗靜電性能、傳熱性能和吸熱性能的結(jié)合，并且在很多方面能夠代替金屬產(chǎn)品，從產(chǎn)品的重量及耐腐蝕等方面都具有明顯的效果。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明主要是在高分子材料中混合了具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱和吸熱性能的填料；所述填料為二氧化硅，石墨和碳黑混合物；所述填料為納米材料；所述填料的粒徑為15-20nm ；向高分子材料中混合填料的量為25% -45%體積；所述填料中二氧化硅，石墨和碳黑的量為重量比二氧化硅石墨碳黑為(50-70) (15-30) (15-30)。在本發(fā)明所述的高分子材料沒(méi)有特別規(guī)定，如現(xiàn)有塑料、橡膠、涂料、化纖、樹(shù)脂等均能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。實(shí)施例一在塑料中中混入了具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱和吸熱性能的填料，在本實(shí)施例中所描述的塑料為現(xiàn)有的塑料，高分子材料在本發(fā)明中并沒(méi)有特別要求；所述填料為二氧化硅，石墨和碳黑混合物；所述填料為納米材料；所述填料的粒徑為15-20nm ；向高分子材料中混合填料的量為25%體積；所述填料中二氧化硅，石墨和碳黑的量為重量比二氧化硅石墨碳黑為50 30 20 ；所述塑料在0.4MP-0.6MP下熔融并進(jìn)行高速攪拌，攪拌速度為1500-3000 轉(zhuǎn)/分，并在邊攪拌時(shí)邊噴入填料，待加入適量的填料后繼續(xù)攪拌40-180分鐘，冷卻加工成成型體。在本實(shí)施例的其它方面相同，只是在填料同高分子材料的比例及填料中各成份的比例不同，其它方面均相同。所得到的成型體的硬度隨著填料占高分子的體積比例增加而變強(qiáng)，當(dāng)填料同高分子材料的比例從25 %、30 %、35 %、40 %及45 %時(shí)，成型體硬度增加；當(dāng)達(dá)到45%體積比時(shí)，其導(dǎo)熱性的增加，已經(jīng)達(dá)到了比如暖氣片的強(qiáng)度和所需要的導(dǎo)熱性能。 填料的吸熱性能隨著填料中二氧化硅、石墨和碳黑的比例的不同而有所變化；當(dāng)填料中石墨的比例達(dá)到30時(shí)，成型體的吸熱性能達(dá)到最高。在實(shí)施例中，填料中各成分的重量比中，二氧化硅的重量比例分別選取50、55、60、 65,70等比例，同二氧化硅比例相對(duì)應(yīng)的石墨重量比分別為30、25、20、15等比例，碳黑的重量比也在30、25、20、15范圍內(nèi)進(jìn)行選取，經(jīng)過(guò)檢測(cè)，當(dāng)填料中各成分的比例為二氧化硅 石墨碳黑的重量比為60 20 20能夠?qū)崿F(xiàn)傳熱和吸熱的最佳效果。實(shí)施例二在涂料中混入了具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱和吸熱性能的填料，在本實(shí)施例中所描述的涂料因在本發(fā)明中并沒(méi)有特別要求；所述填料為二氧化硅，石墨和碳黑混合物；所述填料為納米材料；所述填料的粒徑為15-20nm ；向高分子材料中混合填料的量為25%體積；所述填料中二氧化硅，石墨和碳黑的量為重量比二氧化硅石墨碳黑為50 30 30 ；所述塑料在0. 4MP-0. 6MP下熔融并進(jìn)行高速攪拌，攪拌速度為1500-3000轉(zhuǎn)/分，并在邊攪拌時(shí)邊噴入填料，待加入適量的填料后繼續(xù)攪拌40-180分鐘，冷卻加工成成型體。在本實(shí)施例的其它方面相同，只是在填料同高分子材料的比例及填料中各成份的比例不同，其它方面均相同，所得到的成型體的硬度隨著填料占高分子的體積比例增加而變強(qiáng)，當(dāng)填料同高分子材料的比例從25 %、30 %、35 %、40 %及45 %時(shí)，成型體硬度增加。當(dāng)填料所占的體積為25%時(shí)，其強(qiáng)度低，可以用作吸熱涂層；當(dāng)填料所占體積達(dá)到45%時(shí)， 其完全能夠適應(yīng)高硬度和高吸熱性，并可以直接加工成吸熱板或管材等。填料的吸熱性能隨著填料中二氧化硅、石墨和碳黑的比例的不同而有所變化；當(dāng)填料中石墨的比例達(dá)到30 時(shí)，成型體的吸熱性能達(dá)到最高。在實(shí)施例中，填料中各成分的重量比中，二氧化硅的重量比例分別選取50、55、60、 65,70等比例，同二氧化硅比例相對(duì)應(yīng)的石墨重量比分別為30、25、20、15等比例，碳黑的重量比也在30、25、20、15范圍內(nèi)進(jìn)行選取。實(shí)施例三在樹(shù)脂中混入了具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱和吸熱性能的填料，在本實(shí)施例中所描述的樹(shù)脂因在本發(fā)明中并沒(méi)有特別要求；所述填料為二氧化硅，石墨和碳黑混合物；所述填料為納米材料；所述填料的粒徑為15-20nm ；向高分子材料中混合填料的量為25%體積；所述填料中二氧化硅，石墨和碳黑的量為重量比二氧化硅石墨碳黑為50 30 30 ；所述塑料在0. 4MP-0. 6MP下熔融并進(jìn)行高速攪拌，攪拌速度為1500-3000轉(zhuǎn)/分，并在攪拌時(shí)噴入填料，繼續(xù)攪拌40-180分鐘，冷卻加工成成型體。在本實(shí)施例的其它方面相同，只是在填料同高分子材料的比例及填料中各成份的比例不同，其它方面均相同，所得到的成型體的硬度隨著填料占高分子的體積比例增加而變強(qiáng)，當(dāng)填料同高分子材料的比例從25 %、30 %、35 %、40 %及45 %時(shí)，成型體硬度增加。當(dāng)填料所占的體積為25%時(shí)，其強(qiáng)度低，可以用作吸熱涂層；當(dāng)填料所占體積達(dá)到45%時(shí)，其完全能夠適應(yīng)高硬度和高吸熱性，并可以直接加工成纖維等。填料的吸熱性能隨著填料中二氧化硅、石墨和碳黑的比例的不同而有所變化；當(dāng)填料中石墨的比例達(dá)到30時(shí)，成型體的吸熱性能達(dá)到最高。在實(shí)施例中，填料中各成分的重量比中，二氧化硅的重量比例分別選取50、55、60、 65,70等比例，同二氧化硅比例相對(duì)應(yīng)的石墨重量比分別為30、25、20、15等比例，碳黑的重量比也在30、25、20、15范圍內(nèi)進(jìn)行選取。本發(fā)明的實(shí)施例可以有很多，無(wú)法一一列舉，以上實(shí)施例僅是用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)可適用性，并不是對(duì)本發(fā)明的限制。對(duì)于本發(fā)明所用的高分子材料可以有很多種，在本發(fā)明中并沒(méi)有限制，同時(shí)，本發(fā)明中高分子材料同填料的體積比也可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。 填料中各成分的重量比也可以根據(jù)需要進(jìn)行變化。本領(lǐng)域技術(shù)人員也清楚，可以根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行修飾或改進(jìn)，這些改進(jìn)均包括在本發(fā)明的技術(shù)保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高散熱并具有吸熱性高分子材料，其特征在于，是在高分子材料中混合了具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱和吸熱性能的填料，在本發(fā)明中，高分子材料沒(méi)有特別規(guī)定；所述填料為二氧化硅，石墨和碳黑混合物；所述填料為納米材料；所述填料的粒徑為15-20nm ；向高分子材料中混合填料的量為25% -45%體積比；所述填料中二氧化硅，石墨和碳黑的量為重量比二氧化硅石墨碳黑為(50-70) (15-30) (15-30)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱并具有吸熱性高分子材料，其特征在于，作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述填料中二氧化硅，石墨和碳黑的量為重量比二氧化硅石墨碳黑為 (60-65) (15-20) (15-20)。
3.一種高散熱并具有吸熱性高分子材料制造方法，其特征在于，包括以下步驟A，首先將粒徑為15-20nm的二氧化硅，石墨和碳黑按比例混合；二氧化硅，石墨和碳黑的量為重量比二氧化硅石墨碳黑為(50-70) (15-30) (15-30)；B，將高分子材料在0. 4MP-0. 6MP下熔融并進(jìn)行高速攪拌，攪拌速度為1500-3000轉(zhuǎn)/ 分，并且邊攪拌邊噴入填料，向高分子材料中混合填料的量為25% -45%體積比，加入所需填料后，繼續(xù)攪拌40-180分鐘，冷卻加工成成型體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高散熱并具有吸熱性高分子材料，是在高分子材料中混合了具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱和吸熱性能的填料；所述填料為二氧化硅，石墨和碳黑混合物；所述填料為納米材料；所述填料的粒徑為15-20nm；向高分子材料中混合填料的量為25％-45％體積比；所述填料中二氧化硅，石墨和碳黑的量為重量比二氧化硅∶石墨∶碳黑為(50-70)∶(15-30)∶(15-30)。
文檔編號(hào)C08L101/00GK102504565SQ20111034924
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者虞海盈 申請(qǐng)人:虞海盈