一種石墨烯導(dǎo)熱塑料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及塑料材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種石墨締導(dǎo)熱塑料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 塑料作為一種重要的高分子化合物材料，應(yīng)用范圍非常廣泛。與金屬材料的加工 難度大，成本費(fèi)用高，生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)不同，塑料具有設(shè)計(jì)自由度高，易加工成型，成本低 等優(yōu)點(diǎn)，因此國際上使用塑料代替金屬的應(yīng)用不斷擴(kuò)大。但是，塑料也存在著不足之處，和 金屬的高導(dǎo)熱性相比，其導(dǎo)熱性能普遍較差，運(yùn)限制了塑料在導(dǎo)熱散熱領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0003] 例如中國專利公布號(hào)為CN104292826A，公布日2015年1月21日，名稱為一種導(dǎo)熱 塑料及其制備方法，該專利申請(qǐng)公開了一種塑料配方，所述配方包括聚酷胺、玻璃纖維、增 初劑、阻燃劑、導(dǎo)熱助劑、潤滑劑、分散劑、抗氧劑，其中，聚酷胺40 -80 %、玻璃纖維5 -30 %、 增初劑1 - 10%、阻燃劑1 - 10%、導(dǎo)熱助劑1 - 15%、潤滑劑1 - 10%、分散劑1 - 5%、抗氧 劑0. 1 - 0. 5%。其不足之處在于，該配方生產(chǎn)出來的塑料導(dǎo)熱性能較差，其導(dǎo)熱系數(shù)僅為 2W/m·K左右。
[0004] 石墨締自2004年被發(fā)現(xiàn)W來，由于其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)W及優(yōu)異的熱學(xué)、力學(xué)和電 學(xué)性能，已經(jīng)成為材料科學(xué)領(lǐng)域備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)之一。石墨締具有完美的二維晶體結(jié) 構(gòu)，其晶格是由六個(gè)碳原子圍成的六邊形，是目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最 強(qiáng)的一種新型材料。石墨締的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m·K，遠(yuǎn)高于普通的金屬材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，確有必要提供一種具有較好的導(dǎo)熱性能的石墨締導(dǎo)熱塑料及其制備方 法。
[0006] 本發(fā)明提供一種石墨締導(dǎo)熱塑料，包括樹脂、石墨締、阻燃劑、偶聯(lián)劑、分散劑、抗 氧劑和助劑，其中，所述助劑為由氧化儀、氧化侶和碳化娃組成的混合物，各組分在該石 墨締導(dǎo)熱塑料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：樹脂60%~90%，石墨締1 %~20%，阻燃劑5%~ 20%，分散劑1 %~10%，抗氧劑0.5%~5%，偶聯(lián)劑0. 1 %~5%，助劑1 %~10%。
[0007] 本發(fā)明還提供一種石墨締導(dǎo)熱塑料的制備方法，其包括W下步驟：
[0008] (1)將樹脂加入雙螺桿擠出機(jī)的筒體；
[0009] (2)將石墨締、分散劑、抗氧劑、偶聯(lián)劑和助劑混合均勻得到一混合物，然后將該混 合物加入雙螺桿擠出機(jī)的筒體，其中，所述助劑由氧化儀、氧化侶和碳化娃組成；
[0010] 做將阻燃劑加入雙螺桿擠出機(jī)擬及
[0011] (4)通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒得到石墨締導(dǎo)熱塑料。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的石墨締導(dǎo)熱塑料及其制備方法具有W下優(yōu)點(diǎn)： 第一，先將石墨締和偶聯(lián)劑、分散劑、抗氧劑和助劑等混合，可提高石墨締的分散性能，使得 石墨締能夠充分均勻分散于石墨締導(dǎo)熱塑料中；第二，由于助劑中包含氧化儀、氧化侶和碳 化娃，所述氧化儀、氧化侶和碳化娃的導(dǎo)熱性能優(yōu)異，可進(jìn)一步提高石墨締導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱 性能。本制備方法簡單易行，易于操作，適合產(chǎn)業(yè)化。得到的所述石墨締導(dǎo)熱塑料具有良好 的導(dǎo)熱性能，而可應(yīng)用于散熱器等領(lǐng)域中，具有良好的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0013]W下將對(duì)本發(fā)明提供的石墨締導(dǎo)熱塑料及其制備方法作進(jìn)一步說明。
[0014] 本發(fā)明提供一種石墨締導(dǎo)熱塑料，其包括樹脂、石墨締、阻燃劑、偶聯(lián)劑、分散劑、 抗氧劑和助劑。其中，所述助劑為由氧化儀、氧化侶和碳化娃組成的混合物。各組分在該 石墨締導(dǎo)熱塑料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：樹脂60%~90%，石墨締1%~20%，阻燃劑5%~ 20%，分散劑1 %~10%，抗氧劑0.5%~5%，偶聯(lián)劑0. 1 %~5%，助劑1 %~10%。優(yōu) 選的，該各組分在該石墨締導(dǎo)熱塑料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：樹脂65%~80%，石墨締5%~ 15%，阻燃劑5%~15%，分散劑2%~5%，抗氧劑0.5%~1%，偶聯(lián)劑0. 1%~0.5%，助 劑2%~8%。
[0015] 所述助劑中氧化儀、氧化侶和碳化娃可為市售的氧化儀、氧化侶和碳化娃粉末。該 氧化儀、氧化侶和碳化娃的粒徑可為微米級(jí)別或納米級(jí)。所述助劑中氧化儀、氧化侶與碳化 娃的質(zhì)量比為3~5 :1~3 :1。優(yōu)選的，所述助劑中氧化儀、氧化侶與碳化娃的質(zhì)量比為 2. 5 ~3. 5 :2 ~3 :1。
[0016] 所述樹脂為所述石墨締導(dǎo)熱塑料的基體材料。所述樹脂為聚碳酸醋、丙締臘-苯 乙締-下二締共聚物、聚酷胺、聚苯硫酸中的一種。
[0017]該石墨締的結(jié)構(gòu)不限，其包括石墨締納米片、石墨締微米片、石墨締納米帶、少層 石墨締（2 - 5層）、多層石墨締（2 - 9層）、石墨締量子點(diǎn)W及運(yùn)些石墨締類材料的衍生 物）。所述石墨締材料的定義可參見文獻(xiàn)"Allinthegra地enefamily-Arecommended nomenclaturefortwo-dimensionalcarbonmaterials"。戶/f述石墨締材料還可W選自厚 度《20nm，更優(yōu)選地，厚度《lOnm的材料。在本實(shí)施例中，該石墨締材料的厚度優(yōu)選《3nm， 石墨締材料越薄，柔初性越好，越容易加工。所述石墨締材料的的制備方法不限，采用本領(lǐng) 域技術(shù)人員熟知的石墨締產(chǎn)品或用常規(guī)的制備方法制備即可。石墨締材料可W選自化學(xué)氧 化法如化odie法、Hummers法或Staudenmaier法中的任意一種方法制備的氧化石墨締經(jīng) 熱膨脹制得的石墨締材料。也可W選用機(jī)械剝離、液相剝離或電化學(xué)剝離制備的石墨締材 料。所述石墨締還可包含有其他非碳元素，如氧、氮、氨、硫元素。優(yōu)選的，所述石墨締為單 層片狀的石墨締或者層數(shù)為2~100的多層石墨締。
[0018] 所述阻燃劑的作用為使所述石墨締導(dǎo)熱塑料具有阻燃性。所述阻燃劑為有機(jī)阻燃 劑和/或無機(jī)阻燃劑，所述有機(jī)阻燃劑為漠系阻燃劑、憐氮系阻燃劑、氮系阻燃劑和紅憐中 的至少一種，所述無機(jī)阻燃劑為Ξ氧化二錬、氨氧化儀、氨氧化侶，娃系阻燃劑中的至少一 種。
[0019] 所述分散劑為一種表面活性劑，用于促進(jìn)石墨締的均勻分散。所述分散劑為脂肪 酸類分散劑或/和石蠟類分散劑，所述脂肪酸類分散劑為乙撐基雙硬脂酷胺、硬脂酸單甘 油醋中的至少一種。
[0020] 所述抗氧劑的作用為延緩所述石墨締導(dǎo)熱塑料的老化。所述抗氧劑為芳香胺類抗 氧劑和/或受阻酪類抗氧劑，所述芳香胺類抗氧劑為二苯胺、對(duì)苯二胺中的至少一種，所述 受阻酪類抗氧劑為2,6 -Ξ級(jí)下基-4 -甲基苯酪、季戊四醇醋中的一種或幾種。
[0021] 本發(fā)明還提供一種石墨締導(dǎo)熱塑料的制備方法，其包括W下步驟：
[0022]S1，將樹脂加入雙螺桿擠出機(jī)的筒體；
[0023]S2,將石墨締、分散劑、抗氧劑、偶聯(lián)劑和助劑混合均勻得到一混合物，然后將該混 合物加入雙螺桿擠出機(jī)的筒體，其中，所述助劑由氧化儀、氧化侶和碳化娃組成；W及
[0024]S3,將阻燃劑加入雙螺桿擠出機(jī)；
[00巧]S4,通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒得到石墨締導(dǎo)熱塑料。
[0026] 在步驟S2中，所述石墨締可為粉末態(tài)或者漿料的形式加入。通過高速混合機(jī)將石 墨締、分散劑、抗氧劑、偶聯(lián)劑和助劑于80°C~100°C下混合5分鐘~15分鐘得到所述混合 物。
[0027]其他步驟不做寶述。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的石墨締導(dǎo)熱塑料及其制備方法具有W下優(yōu)點(diǎn)： 第一，先將石墨締和偶聯(lián)劑、分散劑、抗氧劑和助劑等混合，可提高石墨締的分散性能，使得 石墨締能夠充分均勻分散于石墨締導(dǎo)熱塑料中；第二，由于助劑中包含氧化儀、氧化侶和碳 化娃，所述氧化儀、氧化侶和碳化娃的導(dǎo)熱性能優(yōu)異，可進(jìn)一步提高石墨締導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱 性能。本制備方法簡單易行，易于操作，適合產(chǎn)業(yè)化。得到的所述石墨締導(dǎo)熱塑料具有良好 的導(dǎo)熱性能，而可應(yīng)用于散熱器等領(lǐng)域中，具有良好的應(yīng)用前景。
[0029]W下，將結(jié)合具體的實(shí)施例進(jìn)一步說明。
[0030]本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料均可從市場(chǎng)購得或是本領(lǐng)域常用的，下述實(shí)施 例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0031]本發(fā)明中設(shè)及到的塑料所需的原料均為市售。
[0032]氧化儀購自邢臺(tái)市儀神化工有限公司，粒徑大小為400目；氧化侶購自東競(jìng)東超 新材料科技有限公司，粒徑大小為400目；碳化娃購自鄭州景峰耐磨材料有限公司，顆粒大 小為800目。
[0033]石墨締原料，石墨締粉、石墨締漿料為市售，購自寧波墨西科技有限公司。
[0034] 實(shí)施例1
[0035]-種導(dǎo)熱塑料，按重量百分比計(jì)算，其組成及含量如下：
[0036] 樹脂 巧銘 石墨梯 巧嫁 阻燃劑 6% 分散別 3% 偶聯(lián)劑 日2%
[0037] 氧化後 3% 氧化轉(zhuǎn) 2% 破乂? 1% 抗氧劑 0 8%
[0038] 其中，所述樹脂為聚酷胺尼龍66;
[0039] 所述的阻燃劑為氮系阻燃劑MCA-12(Ξ聚氯胺尿酸醋）；
[0040] 所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑；
[00川所述的分散劑為乙撐基雙硬脂酷胺邸S;
[0042] 所述的抗氧劑為抗氧劑1098;
[0043] 上述的導(dǎo)熱塑料的制備方法，具體包括W下步驟：
[0044] (1)將樹脂由雙螺桿擠出機(jī)的第一節(jié)筒體口（主喂料口）加入；
[0045] (2)將石墨締、偶聯(lián)劑、