[发明专利]一种用于发热电缆的绝缘导热材料

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种用于发热电缆的绝缘导热材料，主要应用于导热、散热、换热、绝缘等领域。

(二)背景技术

目前，利用金属或无机物颗粒对聚合物基体进行填充以制备具有高热导率的聚合物复合材料已经得到了广泛的关注，在这些研究中，为了获得高的热导率，填充颗粒在复合材料中所占的比例往往很高，通常体积百分含量占到10～70vol％，而质量百分含量则在50～80wt％甚至更高。

助友化学株式会社公开的发明专利“用于高导热树脂组合物的粒状物”(专利号：200710085589.X)，采用100体积份热固性树脂包含10至300体积份粒状物，或100体积份热塑性树脂包含10至100体积份粒状物，粒状填充物的体积分数高达75％。北京德瑞高科技有限公司报道了“一种导热复合材料及其制备方法”(专利号：200610140525.0)，其中热塑性塑料为高温聚乙烯和高温聚丁烯，体积份45～60，导热填充物为石墨粉，体积份为35～50，最低填充体积份也高达35％。

日本触媒株式会社公开了“导热材料用树脂组合物和导热性材料”(专利号：ZL200480013845.9)，其中基体采用含有(甲基)丙烯酸系聚合物

或(甲基)丙烯酸系交联性聚合物，其质量份为100，而填充剂的质量份为100～1500，在复合材料中所占的质量百分比为50～93.75％。

华南理工大学也公开了一份专利“注射成型的导热绝缘塑料”(专利号：200510101700.0)，其中，基体采用聚苯硫醚(PPS)、PA、PBT、PP或ABS等常见的流动性良好的塑料，而填充物采用MgO、Al₂O₃、SiC等常见的陶瓷材料，塑料基体的质量份为100，导热绝缘填料的质量份为100-700，导热绝缘填料在复合材料中所占的质量百分比为50～87.5％。

桂林工学院采用片状氧化铝为填料，来制备具有高热导率的橡胶复合材料(专利申请号：200710103362.3)，采用的氧化铝粉平均粒度70nm～5μm，质量份50～600，在填充量为75wt％时，获得的橡胶复合材料热导率为1.971W/m·K，而填充量在66.7wt％时，橡胶复合材料热导率为0.92W/m·K。

此外，在不考虑绝缘的导热复合材料制备中，也有采用金属填料来改善聚合物的导热性能。美国索尔维先进聚合物有限责任公司公开的专利“导热液晶聚合物组合物及其制品”(专利号：03824982.0)，其中包括液晶聚合物和金属颗粒填充物，其中金属颗粒物为铝、黄铜、铜、镁、镍、不锈钢、银、锡和锌等颗粒，其粒径大于200μm，含量至少90％。一些研究者将铝粉添加到聚丙烯中，来改善聚丙烯的热传导性能，结果发现，当铝粉体积分数超过15％时，由于树脂粘结面网络密度减小，铝粉与铝粉间的接触面积增大，铝粉彼此之间形成导热链，所以使材料的热导率大幅度提高，当铝粉体积分数接近30％时，PP/铝粉复合材料的热导率达到3.58W/m·K，是纯PP树脂的14倍，

从上面可以看出，目前制备导热聚合物基复合材料的思路均是在具有高流动性的塑料中采用高填充导热助剂的方法，然而，随着金属或陶瓷导热绝缘材料填充量的提高，带来的最大缺陷就是复合材料逐渐失去了原来聚合物基体良好的力学性能、加工性能以及延伸性能。这样，对一些自身流动性较差的聚合物基体(如氟塑料基体)来说，依靠高填充来获得较高热导率的思路由于其力学性能和延伸率大大下降而难以实现。因此，在提高热导率的同时，保持聚合物材料的力学性能和加工性能不发生显著恶化，是目前制备绝缘导热聚合物复合材料的一个难点。