专利名称：一种高密度聚乙烯导热复合材料及其制备方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高密度聚乙烯导热复合材料及其制备方法和用途，属于高分子材料加工领域。
背景技术：
传统的导热材料多为金属(如铁、铜、铝)和金属氧化物(如三氧化二铝、氧化镁)以及其它非金属材料(如石墨、炭黑、氮化硼、氮化铝)。普通高分子材料，如聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺等的热传导性差，属于热的不良导体，在需要传热和散热场合的应用受到很大限制。为了改进高分子材料的导热性能，通常采用高导热性的金属或无机导热填料与高分子材料进行共混。共混复合材料的导热率可以达到基础树脂的几十倍甚至一百倍，并具有许多传统导热材料所不具备的优点，例如用于需要导热及电绝缘的场合；根据需要调整材料的导热系数；采用模压或注塑成型的方法成型，加工方便，生产效率高，生产成本低。导热塑料的应用十分广泛，它可以替代金属、金属合金和陶瓷材料用作热交换器，也可以应用在电子电气工业中，如电路板、电器外壳等。随着集成电路和电子元件的高度集成化，有良好散热性能的配件材料的需求量大增，导热材料具有广阔的发展前途。
导热填料的导热系数及其加入量是影响复合材料最终导热性能的主要因素，其他的影响因素还有高分子材料本身的导热率，填料的形状及粒径，填料的分散性及填料与基材之间的界面粘合性等。由于聚烯烃与无机填料之间的相容性较差，加入导热填料以后，尽管复合材料的导热率增加，但同时引起共混体系的力学性能下降，因此改善聚烯烃与无机填料之间的相容性是提高共混体系力学性能的关键。我们已获得中国专利权的发明专利ZL97107522.8“采用辐照技术制备高强高韧高密度聚乙烯材料的方法”，通过辐照增容的方法，改善了无机粒子在聚乙烯中的分散性并使体系的界面相互作用增强，达到了增强增韧的效果。本发明是该专利工作的改进和创新。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种高密度聚乙烯导热复合材料及其制备方法和用途。其特点是采用γ射线或电子束对高密度聚乙烯进行辐照，在其分子链上引入含氧极性基团；具有导热性能的无机填料与偶联剂进行表面处理后，再与辐照高密度聚乙烯进行共混发生氢键键合或化学反应，共混体系的拉伸强度和缺口冲击强度都有显著提高；同时，具有良好的导热性能。
本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。
高密度聚乙烯导热复合材料的配方组分按重量计为高密度聚乙烯0～95份，辐照高密度聚乙烯100～5份，导热无机填料40～400份，偶联剂含量占无机填料含量的0.5％～2.5％；导热无机填料为三氧化二铝、二氧化硅或氧化镁中任意一种。
偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ氨丙基甲基二甲氧基硅烷或γ-(多乙撑氨基)丙基三甲氧基硅烷中任意一种。
高密度聚乙烯导热复合材料的制备方法(1)γ-射线辐照高密度聚乙烯和电子束辐照高密度聚乙烯的制备采用60Coγ-射线源或电子静电加速器，在室温下空气中对高密度聚乙烯进行辐照，辐照剂量为5～60kGy，在其分子链上引入羰基(C＝O)等含氧基团；(2)导热无机填料的处理在导热无机填料100份中加入偶联剂0.5～2.5份，采用高速混合机混合30～60分钟后烘干；(3)高密度聚乙烯导热复合材料的制备将高密度聚乙烯0～95份、辐照高密度聚乙烯100～5份、导热无机填料40～400份，加入双辊开炼机内，于温度150～165℃混炼8～15分钟，获得高密度聚乙烯导热复合材料。
本发明的复合材料，拉伸强度和冲击强度同时得到提高，还具有良好的导热性能。测试结果表明与高密度聚乙烯相比，经改性的高密度聚乙烯导热复合材料，其拉伸强度提高了约30％，冲击强度提高约55％，导热系数提高了243％，详见表1所示。
本发明用于电子电气、导热绝缘板、导热电路板、电脑集成板和热交换材料。
本发明具有如下优点工艺简单，操作简便，成本较低，所制得的复合材料具有优良的综合性能。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只能用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1、采用JJ-2型静电加速器，在室温下空气中，对高密度聚乙烯进行辐照，辐照剂量为30kGy。在1000克二氧化硅中加入15克N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，采用高速混合机混合30分钟后烘干。将高密度聚乙烯75克，辐照高密度聚乙烯(30kGy)25克，二氧化硅100克，采用双辊开炼机进行混炼，混炼温度165℃，混炼时间8分钟，获得高密度聚乙烯导热性复合材料。
2、采用圆柱体式Co60γ射线源，在室温下空气中，对高密度聚乙烯进行辐照，辐照剂量为40kGy。在1000克三氧化二铝中加入20克γ-氨丙基三乙氧基硅烷，采用高速混合机混合40分钟后烘干。将高密度聚乙烯80克，辐照高密度聚乙烯(40kGy)20克，三氧化二铝180克，采用双辊开炼机进行混炼，混炼温度160℃，混炼时间10分钟，获得高密度聚乙烯导热性复合材料。
3、采用JJ-2型静电加速器，在室温下空气中，对高密度聚乙烯进行辐照，辐照剂量为30kGy。在1000克氧化镁中加入20克N-β-(氨乙基)-γ氨丙基甲基二甲氧基硅烷，采用高速混合机混合45分钟后烘干。将高密度聚乙烯70克，辐照高密度聚乙烯(30kGy)30克，氧化镁278克，采用双辊开炼机进行混炼，混炼温度165℃，混炼时间12分钟，获得高密度聚乙烯导热性复合材料。
4、采用圆柱体式Co60γ射线源，在室温下空气中，对高密度聚乙烯进行辐照，辐照剂量为5kGy。在1000克氧化镁加入9克γ-(多乙撑氨基)丙基三甲氧基硅烷，采用高速混合机混合60分钟后烘干。将辐照高密度聚乙烯(5kGy)100克，氧化铝400克，采用双辊开炼机进行混炼，混炼温度160℃，混炼时间15分钟，获得高密度聚乙烯导热性复合材料。
5、采用圆柱体式Co60γ射线源，在室温下空气中，对高密度聚乙烯进行辐照，辐照剂量为60kGy。在1000克氧化镁加入5克γ-氨丙基三乙氧基硅烷，采用高速混合机混合60分钟后烘干。将高密度聚乙烯80克，辐照高密度聚乙烯(60kGy)20克，氧化铝40克，采用双辊开炼机进行混炼，混炼温度150℃，混炼时间8分钟，获得高密度聚乙烯导热性复合材料。
表1本发明的高密度聚乙烯导热复合材料的性能
权利要求
1.一种高密度聚乙烯导热复合材料，其特征在于该导热复合材料的配方组分按重量计为高密度聚乙烯0～95份，辐照高密度聚乙烯100～5份，导热无机填料40～400份，偶联剂含量占无机填料含量的0.5％～2.5％。
2.按照权利要求1所述一种高密度聚乙烯导热复合材料，其特征在于该导热复合材料的无机填料为三氧化二铝、二氧化硅或氧化镁中的任意一种。
3.按照权利要求1所述高密度聚乙烯导热复合材料，其特征在于导热复合材料所用的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ氨丙基甲基二甲氧基硅烷或γ-(多乙撑氨基)丙基三甲氧基硅烷的任意一种。
4.按照权利要求1～3之一所述高密度聚乙烯导热复合材料的制备方法，其特征在于a.γ-射线辐照高密度聚乙烯或电子束辐照高密度聚乙烯的制备采用60Coγ-射线源或电子静电加速器，在室温下空气中对高密度聚乙烯进行辐照，辐照剂量为5～60kGy，在其分子链上引入含氧极性基团，如羰基C＝O；b.导热无机填料的处理在导热无机填料100重量份中加入偶联剂0.5～2.5重量份，采用高速混合机混合30～60分钟后烘干；c.高密度聚乙烯导热复合材料的制备将高密度聚乙烯0～95重量份、辐照高密度聚乙烯100～5重量份、处理后的导热无机填料40～400重量份，加入双辊开炼机内，于温度150～165℃混炼8～15分钟，制得高密度聚乙烯导热复合材料。
5.按照权利要求1所述高密度聚乙烯导热复合材料的用途，其特征在于该导热材料用于电子电气、导热绝缘板、导热电路板、电脑集成板和热交换材料。
全文摘要
本发明公开了一种高密度聚乙烯导热复合材料及其制备方法和用途，其特点是采用γ射线或电子束对高密度聚乙烯进行辐照，在其分子链上引入含氧极性基团。取辐照高密度聚乙烯100～5重量份，与高密度聚乙烯0～95重量份及偶联剂(含量占无机填料含量的0.5～2.5％)处理的导热无机填料40～400重量份共混，使发生氢键键合或化学反应。共混材料的拉伸强度和缺口冲击强度都有显著提高，同时具有良好的导热性能。该材料用于导热要求较高的电子电气、办公设备等方面，加强电子设备、办公设备的散热效率。
文档编号C08L23/06GK1687207SQ200510020700
公开日2005年10月26日 申请日期2005年4月13日 优先权日2005年4月13日
发明者刘鹏波, 刘道龙, 范萍, 徐闻, 徐僖 申请人:四川大学