本發(fā)明屬于散熱材料領(lǐng)域，具體涉及一種高導(dǎo)熱、絕緣、阻燃型熱整流材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
電子信息工業(yè)的迅猛發(fā)展及一系列大功率找發(fā)光器件的開發(fā)，越來越多高能量密度的電子設(shè)備、信息處理器、大功率照明設(shè)備被運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)和大眾生活中。比如大功率LED燈、IGBT芯片、云計(jì)算服務(wù)器、通信基站電變換裝置、電動(dòng)車動(dòng)力電池組、啟動(dòng)電源、應(yīng)急電源、充電樁等。這一系列的產(chǎn)品、設(shè)備提升了工業(yè)裝備技術(shù)的水平，或改善了人們的生活質(zhì)量；但這一系列的設(shè)備存在高負(fù)荷運(yùn)作發(fā)熱量大、熱流難以控制、系統(tǒng)溫度上升過快的問題，過高的溫度會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)癱瘓或者著火甚至爆炸，亟需通過熱整流材料包裹其核心發(fā)熱部位，有效吸收其熱量。
相變吸熱材料因其在相變過程中吸收大量的熱量備受青睞，并且相變吸熱材料在吸熱的過程中溫度變化小、吸熱量大,具有廣泛的應(yīng)用前景。相變吸熱材料包括無機(jī)和有機(jī)兩大類，無機(jī)材料不穩(wěn)定、且有腐蝕性，限制了其應(yīng)用。有機(jī)類相變吸熱材料性能穩(wěn)定，無腐蝕。但有機(jī)材料易燃、導(dǎo)熱系數(shù)低、機(jī)械性能差,在應(yīng)用中必須提高其機(jī)械性能、阻燃性能、導(dǎo)熱系數(shù)。
由于大多數(shù)電子設(shè)備、信息處理器、大功率照明設(shè)備涉及到電控、芯片等絕緣部件，因此利用相變材料對這些設(shè)備進(jìn)行散熱的時(shí)候必須采用絕緣性能好的相變材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種高導(dǎo)熱、絕緣、阻燃型熱整流材料。該熱整流材料導(dǎo)熱系數(shù)高、絕緣、阻燃性能好、吸熱量大、性質(zhì)穩(wěn)定，可在大功率、高熱流設(shè)備作瞬態(tài)熱整流使用。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種高導(dǎo)熱、絕緣、阻燃型熱整流材料的制備方法。
本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種高導(dǎo)熱、絕緣、阻燃型熱整流材料，由以下質(zhì)量百分比的組分制得：改性石蠟33.4～65.9％、十溴二苯乙烷2.1～15.4％、三氧化二銻0.6～8.9％、聚磷酸銨7.7～13.4％、氧化鋁5.3～10.9％、聚氨酯固化劑0.2～3.8％、硅烷偶聯(lián)劑0.1～3.2％、乙烯-辛烯共聚物4.5～10.3％、氯化聚乙烯1.2～5.8％、SEBS 0.6～11.3％。
所述改性石蠟通過以下步驟制得：把石蠟溶于氯仿中，70～110℃下水浴加熱、冷凝回流6～10小時(shí)，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)氣，最終得到純化、結(jié)晶型的改性石蠟。
所述石蠟優(yōu)選為40、44、48、50、58和62號石蠟，等相變材料中的一種或兩種以上的組合。石蠟為吸熱材料，經(jīng)油性溶劑氯仿溶解，于70～110℃蒸餾純化，干燥后得到結(jié)晶型石蠟、提高吸熱能力。
上述高導(dǎo)熱、絕緣、阻燃型熱整流材料的組分中，乙烯-辛烯共聚物、氯化聚乙烯用于整體材料的支撐、提高抗拉強(qiáng)度和韌性；十溴二苯乙烷、聚磷酸銨、三氧化二銻為阻燃劑，三者協(xié)同可以達(dá)到很好的阻燃效果；氧化鋁為導(dǎo)熱增強(qiáng)劑，氧化鋁均勻分散在改性石蠟周圍，形成熱通路，可以顯著提升材料的導(dǎo)熱性能；聚氨酯固化劑，主用于增強(qiáng)材料機(jī)械性能，由聚氨酯交聯(lián)固化形成大范圍包裹結(jié)構(gòu)，可以防止材料坍塌；SEBS(氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物)，作為結(jié)構(gòu)增強(qiáng)劑主要增強(qiáng)增強(qiáng)材料的韌性、提高斷裂伸長率。
一種高導(dǎo)熱、絕緣、阻燃型熱整流材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按質(zhì)量百分比計(jì)，將33.4～65.9％的改性石蠟加熱至60～80℃融化，加入2.1～15.4％的十溴二苯乙烷、0.6～8.9％的三氧化二銻和7.7～13.4％的聚磷酸銨，攪拌10～20分鐘，再加入5.3～10.9％的氧化鋁，攪拌5～12分鐘，得到阻燃、高導(dǎo)熱的混合體系；
(2)將0.2～3.8％的聚氨酯固化劑添加到步驟(1)制得的阻燃、高導(dǎo)熱的混合體系中，把溫度升高至80～100℃，使其交聯(lián)固化；
(3)將0.1～3.2％的硅烷偶聯(lián)劑添加到步驟(2)得到的混合體系中，加入適量雙氧水，快速攪拌0.5～1.5小時(shí)，使其在整個(gè)體系中均勻偶聯(lián)，得到光滑粉體；
(4)將4.5～10.3％的乙烯-辛烯共聚物、1.2～5.8％的氯化聚乙烯以及0.6～11.3％的SEBS添加到步驟(3)得到的光滑粉體中，攪拌2～10分鐘，倒入模壓機(jī)中，140～200℃、10～30MPa模壓成型即得到所述高導(dǎo)熱、絕緣、阻燃型熱整流材料。
步驟(1)所述攪拌的功率為1000～2000W，轉(zhuǎn)速為300～800轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選300～600轉(zhuǎn)/分鐘。
步驟(2)所述雙氧水的質(zhì)量濃度為27％，雙氧水加入量為步驟(2)得到的混合體系質(zhì)量的1％。
步驟(3)所述攪拌的功率1000～3000W，轉(zhuǎn)速2000～4000轉(zhuǎn)/分鐘。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
本發(fā)明制備的高導(dǎo)熱、絕緣、阻燃型熱整流材料，導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)5.5W·m-1·K-1，表面電阻率高達(dá)1014Ω·cm，阻燃性能達(dá)到UL-94V0級，吸熱量可達(dá)150J/g。在熱流密度大、易燃易爆場合具備很好的應(yīng)用前景。
本發(fā)明中制備方法簡單，經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
除非特別說明，本發(fā)明采用的試劑、設(shè)備和方法為本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)市購的試劑、設(shè)備和常規(guī)使用的方法。
本發(fā)明提供了一種高導(dǎo)熱、絕緣、阻燃型熱整流材料，由以下質(zhì)量百分比的組分制得：改性石蠟33.4～65.9％、十溴二苯乙烷2.1～15.4％、三氧化二銻0.6～8.9％、聚磷酸銨7.7～13.4％、氧化鋁5.3～10.9％、聚氨酯固化劑0.2～3.8％、硅烷偶聯(lián)劑0.1～3.2％、乙烯-辛烯共聚物4.5～10.3％、氯化聚乙烯1.2～5.8％、SEBS0.6～11.3％。
所述改性石蠟通過以下步驟制得：把石蠟溶于氯仿中，70～110℃下水浴加熱、冷凝回流6～10小時(shí)，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)氣，最終得到純化、結(jié)晶型的改性石蠟。
所述石蠟優(yōu)選為40、44、48、50、58、62號石蠟，等相變材料中的一種或兩種以上的組合。
本發(fā)明還提供了一種高導(dǎo)熱、絕緣、阻燃型熱整流材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按質(zhì)量百分比計(jì)，將33.4～65.9％的改性石蠟加熱至60～80℃融化，加入2.1～15.4％的十溴二苯乙烷、0.6～8.9％的三氧化二銻和7.7～13.4％的聚磷酸銨，攪拌10～20分鐘，再加入5.3～10.9％的氧化鋁，攪拌5～12分鐘，得到阻燃、高導(dǎo)熱的混合體系；
(2)將0.2～3.8％的聚氨酯固化劑添加到步驟(1)制得的阻燃、高導(dǎo)熱的混合體系中，把溫度升高至80～100℃，使其交聯(lián)固化；
(3)將0.1～3.2％的硅烷偶聯(lián)劑添加到步驟(2)得到的混合體系中，加入適量雙氧水，快速攪拌0.5～1.5小時(shí)，使其在整個(gè)體系中均勻偶聯(lián)，得到光滑粉體；
(4)將4.5～10.3％的乙烯-辛烯共聚物、1.2～5.8％的氯化聚乙烯以及0.6～11.3％的SEBS添加到步驟(3)得到的光滑粉體中，攪拌2～10分鐘，倒入模壓機(jī)中，140～200℃、10～30MPa模壓成型即得到所述高導(dǎo)熱、絕緣、阻燃型熱整流材料。
實(shí)施例1
分別取4.5g乙烯-辛烯共聚物、1.5g氯化聚乙烯、65.9g改性石蠟、10.1g十溴二苯乙烷、3.6g三氧化二銻、5.3g氧化鋁、0.6g SEBS、0.4g聚氨酯固化劑、7.7g聚磷酸銨、0.4g硅烷偶聯(lián)劑KH570；按照上述制備方法，經(jīng)加熱融化、攪拌、混合、交聯(lián)固化反應(yīng)、170℃、20Mpa模壓最終得到高導(dǎo)熱、絕緣、阻燃型熱整流材料。
實(shí)施例2
參考實(shí)施例1，取10.3g乙烯-辛烯共聚物、5.8g氯化聚乙烯、33.4g改性石蠟、4.0g十溴二苯乙烷、6.9g三氧化二銻、10.9g氧化鋁、11.3g SEBS、3.8g聚氨酯固化劑、13.4g聚磷酸銨、0.2g硅烷偶聯(lián)劑KH570；經(jīng)加熱融化、攪拌、混合、交聯(lián)固化反應(yīng)、170℃、20Mpa模壓最終得到高導(dǎo)熱、絕緣、阻燃型熱整流材料。
實(shí)施例3
參考實(shí)施例1，取6.3g乙烯-辛烯共聚物、3.8g氯化聚乙烯、52.4g改性石蠟、9.0g十溴二苯乙烷、3.9g三氧化二銻、9.9g氧化鋁、5.8g SEBS、0.3g聚氨酯固化劑、8.4g聚磷酸銨、0.2g硅烷偶聯(lián)劑KH570；經(jīng)加熱融化、攪拌、混合、交聯(lián)固化反應(yīng)、170℃、20Mpa模壓最終得到高導(dǎo)熱、絕緣、阻燃型熱整流材料。
上述實(shí)施例1-3制得的高導(dǎo)熱、絕緣、阻燃型熱整流材料性能測試數(shù)據(jù)如表1所示。導(dǎo)熱系數(shù)依照國標(biāo)GB1029測試、表面電阻率依照國標(biāo)GBT14102006測試、吸熱量依照國標(biāo)GB19466測試、阻燃性能依照國際標(biāo)準(zhǔn)UL-94測試。
表1熱整流材料性能數(shù)據(jù)
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。