一種導熱絕緣橡塑復合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及一種復合材料組合物，特別涉及一種導熱絕緣橡塑復 合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 硅橡膠具有良好的耐熱性能，廣泛的應用于國民經(jīng)濟和國防工業(yè)中的各個領(lǐng)域。 甲基乙烯基類硅橡膠是一類可耐高、低溫的硅橡膠，在-50~250°C下長期使用且電絕緣性 能優(yōu)異。自開發(fā)以來在汽車制造、生活用品、電子電氣以及航空航天中得到廣泛應用，但其 自身抗阻尼性能較差。程青民等人采用橡塑混合提高了其阻尼力學性能，但熱導率較低，無 法同時滿足復雜力學環(huán)境與高熱導率的要求，因而限制了橡膠類制品的應用。
[0003] 目前提高高分子材料導熱性能的主要方法是填充具有高熱導率的絕緣陶瓷填料， 如氧化鋁、氮化硼、氮化鋁等，一般需要達到很高的填料填充量才能形成導熱通路，提高熱 導率。同時由于無機粉體填料與有機基體之間的相容性較差，大量的無機粉體填料加入讓 復合材料的力學性能大大下降。本發(fā)明根據(jù)導電材料中的雙逾滲理論，將其引入導熱絕緣 材料中，選取兩種互不相容的基體，填料選擇性的分布于某一基體內(nèi)，降低填料閾值形成 "導熱雙逾滲"，在較小填充分數(shù)下達到較好的熱導率，同時保證了復合材料的力學性能，可 滿足復雜力學環(huán)境下對導熱性能及絕緣性能的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種導熱絕緣橡塑復合材 料，采用本發(fā)明方法制備的導熱絕緣橡塑復合材料在較少填料填充下具有較高的熱導率， 同時還保持有優(yōu)異的電絕緣性能和力學性能，可應用于高溫條件下對電絕緣有較高要求的 特殊場所以及滿足復雜力學環(huán)境的要求。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種導熱絕緣橡塑復合材料，是由如下質(zhì)量份數(shù)的原料制備而成：
[0007] 40~80份的橡膠類基體、0~50份的導熱絕緣填料、10~40份的塑料類基體、硫 化劑2~5份、抗氧劑3~7份、硅烷偶聯(lián)劑2~5份。
[0008] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述的橡膠類基體為甲基乙烯基硅橡膠（MVQ)、天然 橡膠（NR)、三元乙丙橡膠（EPDM)、丁苯橡膠（SBR)的任一種或其組合物。
[0009] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述的橡膠類基體加入量優(yōu)選為60份。
[0010] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述的塑料類基體為乙烯-醋酸乙烯酯（EVA)、低密度 聚乙烯（LDPE)、高密度聚乙烯（HDPE)、聚丙烯（PP)、的任一種或其組合物。
[0011] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述的塑料類基體加入量優(yōu)選為20份。
[0012] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述的導熱絕緣填料為六方片狀氮化硼（h-BN)、氮化 鋁（AlN)、碳化硅晶須（SiC)、氧化鋁（Al 2O3)的任一種或其組合物。
[0013] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述的導熱絕緣填料加入量優(yōu)選為30份。
[0014] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述的硫化劑加入量優(yōu)選3份。
[0015] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述的抗氧劑加入量優(yōu)選5份。
[0016] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述的硅烷偶聯(lián)劑加入量優(yōu)選3份。
[0017] -種導熱絕緣橡塑復合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0018] (1)將偶聯(lián)劑溶于乙醇質(zhì)量分數(shù)為70~95%的乙醇-水溶液中，配制成偶聯(lián)劑濃 度為0. 5~5wt %的偶聯(lián)劑乙醇-水溶液；
[0019] (2)將導熱絕緣填料預先在溫度為100~130°C、摩爾濃度為1~5mol/L的氫氧 化鈉濃溶液中反應15~20h，然后過濾、干燥，然后放入偶聯(lián)劑乙醇-水溶液在60~80°C 下反應4~6h，得到表面接枝偶聯(lián)劑后的導熱絕緣填料；
[0020] (3)將表面接枝偶聯(lián)劑后的導熱絕緣填料與橡膠類基體、塑料類基體、抗氧劑、硫 化劑密煉混合，然后將混煉膠置于模具中冷壓成型，既得該導熱絕緣橡塑復合材料。
[0021] (4)所述步驟⑶冷壓成型壓力為5~25MPa，持續(xù)時間20~40s，升溫至140~ 200°C，升溫速率為5~15°C /min，硫化成型壓力10~20MPa，硫化時間25~40min ;升溫 速率優(yōu)選為7°C /min。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在兩種基體中加入導熱絕緣填料，根據(jù)導電材料中 的"雙逾滲"理論，在導熱材料中由于材料間的比表面能不同，填料會選擇性分布于一類基 體中，因此在較低填充量下填料相互搭接，形成導熱通路，能在較低填充份數(shù)下提高導熱性 能；同時橡塑兩種基體材料復合后即得到橡膠的彈性又得到了塑料的強度使得復合后復合 材料的力學性能大大提高，可滿足復雜力學環(huán)境下的使用；采用本發(fā)明制備的導熱絕緣橡 塑復合材料具有較高的熱導率，優(yōu)異的電絕緣性能，同時還具有良好的力學性能，可滿足復 雜力學環(huán)境下對導熱、電絕緣性的要求。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步闡述。
[0024] 實施例1
[0025] 本實施例導熱絕緣橡塑復合材料的制備方法如下：
[0026] (1)將0. 5克偶聯(lián)劑（A-172)溶于250ml的乙醇質(zhì)量分數(shù)為75%的乙醇-水溶液 中，配制成偶聯(lián)劑乙醇-水溶液；將25份氮化鋁預先在溫度為IKTC、摩爾濃度為2mol/L的 250ml氫氧化鈉濃溶液中反應18h，然后過濾、干燥。接著放入偶聯(lián)劑乙醇-水溶液在60°C 下反應4h，得到表面接枝偶聯(lián)劑后的氮化鋁。
[0027] (2)將20克天然橡膠（NR)在密煉機中塑化20min后，將⑴得到的氮化鋁（AlN) 加入密煉機繼續(xù)混煉lOmin，最終加入40克EVA，2克抗氧劑1010和1克硫化劑（雙2. 5) 一起置于密煉機內(nèi)混合均勻，然后將混煉膠置于模具中進行冷壓成型，成型壓力5MPa，持續(xù) 時間30s，反復冷壓5次。然后升溫速率為5°C /min升溫至150°C，在150°C外加電場下進 行硫化30min，脫模得到導熱絕緣橡塑復合材料。測試此導熱絕緣橡塑復合材料的導熱性 能、絕緣性能和力學性能，結(jié)果如表1所示。
[0028] 實施例2
[0029] 本實施例導熱絕緣橡塑復合材料的制備方法如下：
[0030] (1)將1. 5克偶聯(lián)劑（A-172)溶于250ml的乙醇質(zhì)量分數(shù)為85%的乙醇-水溶液 中，配制成偶聯(lián)劑乙醇-水溶液；將30克六方片狀氮化硼預先在溫度為100°C、摩爾濃度為 2. 5mol/L的250ml氫氧化鈉濃溶液中反應15h，然后過濾、干燥。接著放入偶聯(lián)劑乙醇-水 溶液在70°C下反應5h，得到表面接枝偶聯(lián)劑后的六方片狀氮化硼。
[0031] (2)將60克三元乙丙橡膠（EPDM)與硅橡膠（MVQ)在密煉機中塑化20min后，將 步驟（1)得到的六方片狀氮化硼（h-BN)加入密煉機繼續(xù)混煉lOmin，最終加入30克聚乙 烯（PE)、3克抗氧劑1010和1. 5克硫化劑（雙2. 5) -起置于密煉機內(nèi)混合均勻，然后將混 煉膠置于模具中進行冷壓成型，成型壓力lOMPa，持續(xù)時間20s，反復冷壓5次。然后升溫速 率為7°C /min升溫至160°C，在160°C外加電場下進行硫化30min，脫模得到導熱絕緣橡塑 復合材料。測試此導熱絕緣橡塑復合材料的導熱性能、絕緣性能和力學性能，結(jié)果如表1所 不O
[0032] 實施例3
[0033] 本實施例導熱絕緣橡塑復合材料的制備方法如下：
[0034] (1)將3克偶聯(lián)劑（A-172)溶于