[发明专利]一种导热型聚丙烯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种导热型聚丙烯及其制备方法，特别涉及一种新型改性石墨烯导热填料制备导热型聚丙烯的方法。

背景技术

聚丙烯是一种性能优异、无毒、价格低廉、易加工成型的半透明结晶聚合物，在日常生活及工业生产中得到了广泛应用。但是聚丙烯的导热性能与大多数聚合物相同，导热系数很小，导热效率较差，限制了聚丙烯在导热领域的应用。例如化工换热器是化工公司常用设备，换热部件通常为管材。聚丙烯由于耐酸碱腐蚀，是常用的换热器管材原料，但是聚丙烯换热管的导热性能较差，直接影响换热效率。为了获得导热性能良好的聚丙烯产品，在树脂基体中加入导热填料是经济、快捷的方法之一。

石墨烯是新型的高性能碳材料，是目前发现的最薄、强度最大、导热导电性能最强的一种新型纳米材料，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。石墨烯作为导热填料添加到树脂基体中改善聚合物的导热性能已经有所尝试。存在的问题是石墨烯在树脂基体中分散困难，石墨烯薄片团聚在一起，不能发挥大比表面积的优势。并且石墨烯和树脂基材界面呈现相分离特征，导致复合材料的导热性能提高不理想。然而，化学键接聚丙烯长链的石墨烯作为导热填料添加到聚丙烯树脂基体中，以提高聚丙烯的导热性能，目前尚没有相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种导热型聚丙烯，所述的导热型聚丙烯具有良好的导热性能。

本发明的另一目的是提供上述导热型聚丙烯的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种导热型聚丙烯，其特征是组成及其质量分数如下：聚丙烯树脂质量100％为基准，导热填料0.5～30％；2,6-二叔丁基对甲酚0.03～0.3％；季戊四醇[3-(3’,5’二叔丁基-4’-羟丙基)丙酸]酯0.02～0.2％；亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯0.02～0.15％；3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯0.04～0.3％；硫代丙酸二月桂醇酯0.02～0.2％。导热填料为化学键接有聚丙烯长链的石墨烯；导热填料为化学键接有聚丙烯长链的石墨烯，其结构如下所示：

其中：

为石墨烯。

本发明的导热型聚丙烯的制备方法，其特征是将聚丙烯、导热填料、2,6-二叔丁基对甲酚、季戊四醇[3-(3’,5’二叔丁基-4’-羟丙基)丙酸]酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯、硫代丙酸二月桂醇酯预混合后，再将预混物在170～240℃下挤出造粒。

所述预混合在高速混合机中，转速为50～100rpm，搅拌时间为5～20分钟，制备成均匀的混合物。

所述挤出造粒是通过双螺杆挤出机完成的，挤出机的转速为120～350rpm，挤出机各个工作区段的温度范围为一区170～190℃、二区180～200℃，三区190～220℃、四区200～230℃、五区210～240℃。

本发明的聚丙烯的导热性能得到明显改善。当作为导热填料的化学键接聚丙烯长链的石墨烯的添加量为0.5～30wt％时，导热系数最高可达到8.60W/mK。

具体实施方式

实施例1：

选用化学键接有聚丙烯长链的石墨烯作为导热填料，称取质量50g。再依次称取10kg聚丙烯、3g2,6-二叔丁基对甲酚、10g季戊四醇[3-(3’,5’二叔丁基-4’-羟丙基)丙酸]酯、2g亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯、4g3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯、2g硫代丙酸二月桂醇酯。将上述原料加入到高速混合机中，设置转速为50rpm，搅拌20分钟，制备成均匀的混合物。

将上述混合好的原料加入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出造粒，挤出转速为120rpm，双螺杆挤出机各个工作区段的温度设置分别为170℃、180℃、200℃、210℃、220℃，挤出后经水冷、造粒得到导热型聚丙烯。

通过上述方法制备的导热型聚丙烯样品，通过瞬态热线法进行导热系数测试，结果显示，相比于空白组样品，实验组样品的导热系数从0.24W/mK提高到0.60W/mK。

实施例2：