本發(fā)明涉及導(dǎo)熱復(fù)合材料領(lǐng)域，具體地說是一種高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
PVC（聚氯乙烯）是五大通用樹脂之一，國內(nèi)外生產(chǎn)量極大，應(yīng)用范圍廣闊。日常生活中的很大一部分產(chǎn)品都由PVC制備，但是其自身存在的一些缺陷，如低導(dǎo)熱性、機(jī)械強(qiáng)度低等，大大限制了其應(yīng)用范圍。將低導(dǎo)熱PVC制備成導(dǎo)熱性能良好且高強(qiáng)度的復(fù)合材料，將可以擴(kuò)大PVC在LED照明、汽車、加熱/冷卻/制冷等領(lǐng)域的應(yīng)用。
在PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料制備方法方面，利用密煉機(jī)將PVC基體與石墨粉體按照一定比例密煉塑化，再放入雙螺開煉機(jī)擠出造粒，用平板硫化機(jī)熱壓成型。根據(jù)加工方式和對原料要求的不同，加工方法可分為：熔融混合、研磨混合、溶液共混、粉末混合。
熔融混合是將導(dǎo)熱填料粉末與熔融PVC借助混煉設(shè)備混合，然后加工成型。此方法在熔融混煉的過程中需要高溫和較長時(shí)間進(jìn)行混煉，因此會有有毒氣體如Cl2放出，不利于環(huán)保，且需要高溫高耗能的操作過程，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，成本較高。但該方法現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于塑料制品業(yè)，其工藝成熟，板材機(jī)械性能好。
研磨混合：研磨混合法是將PVC與導(dǎo)熱填料經(jīng)過研磨，使其均勻混合，再進(jìn)行熔融澆鑄成型。研磨法工藝手段相對簡單，但每次處理量非常少，研磨過程中誤差也高，不適于工業(yè)生產(chǎn)。
溶液共混：該法是將PVC溶于適當(dāng)?shù)娜軇┲?，均勻分散?dǎo)熱填料于溶液中，蒸發(fā)以后，將PVC與導(dǎo)熱填料混合物熔融澆鑄，擠出或模壓成型。此方法污染高，溶劑的回收和無毒化是非常難攻克的技術(shù)難點(diǎn)，環(huán)保效應(yīng)差。
粉末混合：粉末混合法是目前最具有前景的應(yīng)用技術(shù)，并且環(huán)保效應(yīng)強(qiáng)。該方法往往存在著填充料分散不均勻的問題，導(dǎo)致材料成分不均一，性能不穩(wěn)定。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服PVC低導(dǎo)熱性和低機(jī)械強(qiáng)度的問題，提供一種高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法。
本發(fā)明的方案是通過這樣實(shí)現(xiàn)的：
一種高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料，其原料重量比為：石墨：5-18%、氮化鋁：0.1-0.9%、納米氧化鋁：0.6-2.5%、氮化硼：0.3-1.2%、偶聯(lián)劑：0.05-0.5%、分散劑：0.3-1.5%，其余為PVC粉。
優(yōu)選的，高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料原料重量比為：石墨：8-15%、氮化鋁：0.3-0.6%、納米氧化鋁：0.9-2.0%、氮化硼：0.6-1.0%、偶聯(lián)劑：0.1-0.3%、分散劑：0.5-1.2%，其余為PVC粉。
優(yōu)選的，高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料原料重量比為：石墨：11%、氮化鋁：0.4%、納米氧化鋁：1.2%、氮化硼：0.9%、偶聯(lián)劑：0.2%、分散劑：0.8%，其余為PVC粉。
優(yōu)選的，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯類偶聯(lián)劑。
優(yōu)選的，所述分散劑為石蠟、硬脂酸鋇、硬脂酸鈣中的一種以上。
上述高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，該方法是將石墨：5-18%、氮化鋁：0.1-0.9%、納米氧化鋁：0.6-2.5%、氮化硼：0.3-1.2%、偶聯(lián)劑：0.05-0.5%、分散劑：0.3-1.5%和PVC粉混勻，將混勻后的原料置于振動罐內(nèi)振動100-120 min，使各成分均勻分散到PVC基體中，取出振動后的反應(yīng)物，填充于平板硫化機(jī)的模具中，高溫?zé)釅汉竺撃５玫礁邚?qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料。
優(yōu)選的，所述振動罐內(nèi)壁為聚四氟乙烯，振動罐的振動頻率為45-55Hz，振幅為5-8mm，振動力為12000-15000N，振動功率為0.8-1kw。
優(yōu)選的，所述高溫?zé)釅浩錀l件為壓力6-10MP、溫度160-180℃，熱壓10~20min。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)原理是：石墨、氮化鋁、納米氧化鋁、氮化硼在偶聯(lián)劑、分散劑和振動罐振動作用下，均勻地分散在PVC基體中，復(fù)合材料內(nèi)部形成更為密集的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)熱性能增強(qiáng)，同時(shí)各金屬元素賦予復(fù)合材料更高的機(jī)械強(qiáng)度。
本發(fā)明具備以下良好效果：
（1）本發(fā)明的高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)熱性能。
（2）本發(fā)明的高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，其縱向拉伸強(qiáng)度和橫向拉伸強(qiáng)度都在50MPa以上。
（3）本發(fā)明制備方法過程沒有Cl2排放，無工業(yè)廢料產(chǎn)生，且過程中不需添加有毒有害化學(xué)試劑，環(huán)保效應(yīng)強(qiáng)，生產(chǎn)成本低，市場前景好。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例和描述本發(fā)明一種高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法，這些描述并不是對本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的限定。
實(shí)施例1
一種高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料，其原料重量比為：石墨：11%、氮化鋁：0.4%、納米氧化鋁：1.2%、氮化硼：0.9%、偶聯(lián)劑：0.2%、分散劑：0.8%，其余為PVC粉，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，所述分散劑為石蠟和硬脂酸鋇。
制備該高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料的方法，是將石墨：11%、氮化鋁：0.4%、納米氧化鋁：1.2%、氮化硼：0.9%、硅烷偶聯(lián)劑：0.2%、分散劑石蠟和硬脂酸鋇：0.8%以及PVC粉混勻，將混勻后的原料置于內(nèi)壁為聚四氟乙烯的振動罐內(nèi)振動100 min，振動頻率為45Hz，振幅為5mm，振動力為12000N，振動功率為0.8kw，使各成分均勻分散到PVC基體中，取出振動后的反應(yīng)物，填充于平板硫化機(jī)的模具中，在壓力6MP、溫度160℃下熱壓10min，熱壓后脫模得到高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料。
實(shí)施例2
一種高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料，其原料重量比為：石墨：5%、氮化鋁：0.9%、納米氧化鋁：0.6%、氮化硼：1.2%、偶聯(lián)劑：0.05%、分散劑：1.5%，所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯類偶聯(lián)劑，所述分散劑為石蠟和硬脂酸鈣。
制備該高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料的方法，是將石墨：5%、氮化鋁：0.9%、納米氧化鋁：0.6%、氮化硼：1.2%、鈦酸酯類偶聯(lián)劑：0.05%、分散劑石蠟和硬脂酸鈣：1.5%以及PVC粉混勻，將混勻后的原料置于內(nèi)壁為聚四氟乙烯的振動罐內(nèi)振動120 min，振動頻率為55Hz，振幅為8mm，振動力為15000N，振動功率為1kw，使各成分均勻分散到PVC基體中，取出振動后的反應(yīng)物，填充于平板硫化機(jī)的模具中，在壓力10MP、溫度180℃下熱壓20min，熱壓后脫模得到高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料。
實(shí)施例3
一種高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料，其原料重量比為：石墨：18%、氮化鋁：0.1%、納米氧化鋁：2.5%、氮化硼：0.3%、偶聯(lián)劑：0.5%、分散劑：0.3%，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，所述分散劑為石蠟和硬脂酸鋇。
制備該高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料的方法，是將石墨：18%、氮化鋁：0.1%、納米氧化鋁：2.5%、氮化硼：0.3%、硅烷偶聯(lián)劑：0.5%、分散劑石蠟和硬脂酸鋇：0.3%以及PVC粉混勻，將混勻后的原料置于內(nèi)壁為聚四氟乙烯的振動罐內(nèi)振動110min，振動頻率為50Hz，振幅為6mm，振動力為14000N，振動功率為0.9kw，使各成分均勻分散到PVC基體中，取出振動后的反應(yīng)物，填充于平板硫化機(jī)的模具中，在壓力8MP、溫度170℃下熱壓15min，熱壓后脫模得到高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料。
實(shí)施例4
一種高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料，其原料重量比為：石墨：15%、氮化鋁：0.6%、納米氧化鋁：1.8%、氮化硼：0.7%、偶聯(lián)劑：0.4%、分散劑：1.2%，其余為PVC粉，所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯類偶聯(lián)劑，所述分散劑為石蠟和硬脂酸鈣。
制備該高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料的方法，是將石墨：15%、氮化鋁：0.6%、納米氧化鋁：1.8%、氮化硼：0.7%、鈦酸酯類偶聯(lián)劑：0.4%、分散劑石蠟和硬脂酸鈣：1.2%以及PVC粉混勻，將混勻后的原料置于內(nèi)壁為聚四氟乙烯的振動罐內(nèi)振動120 min，振動頻率為45Hz，振幅為5mm，振動力為13000N，振動功率為0.8kw，使各成分均勻分散到PVC基體中，取出振動后的反應(yīng)物，填充于平板硫化機(jī)的模具中，在壓力10MP、溫度165℃下熱壓18min，熱壓后脫模得到高強(qiáng)度PVC導(dǎo)熱復(fù)合材料。
本發(fā)明上述實(shí)施例方案僅是對本發(fā)明的說明而不能限制本發(fā)明，權(quán)利要求中指出了本發(fā)明產(chǎn)品組成成分、成分比例、制備方法參數(shù)的范圍，而上述的說明并未指出本發(fā)明參數(shù)的范圍，因此，在與本發(fā)明的權(quán)利要求書相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。