[发明专利]一种高导热的氮化硼改性绝缘橡胶复合材料及其制法

说明书

本发明涉及橡胶材料技术领域，且公开了一种高导热的氮化硼改性绝缘橡胶复合材料，包括以下配方原料及组分：改性层状氮化硼纳米片，甲基丙烯酸己酯、浓缩天然胶乳、乳化剂、引发剂、单质硫、表面活性剂、促进剂、活化剂。该一种高导热的氮化硼改性绝缘橡胶复合材料，羟基化多层状氮化硼纳米片层状结构丰富以及大量的羟基基团，高接枝率的环氧化氮化硼纳米片，与丙烯酰胺进行开环反应，得到烯基化的改性层状氮化硼纳米片，再与浓缩天然胶乳和甲基丙烯酸己酯，进行烯基自由基聚合反应，得到改性橡胶复合材料，氮化硼纳米片与橡胶通过化学键有机结合，改善与橡胶的相容性和分散性，增强了橡胶材料的绝缘性能和导热性能。

技术领域

本发明涉及橡胶材料技术领域，具体为一种高导热的氮化硼改性绝缘橡胶复合材料及其制法。

背景技术

绝缘材料电阻率很高，在允许电压下不导电，在一定的外加电场强度作用下，也会发生导电、极化、损耗等现象，而长期使用还会发生老化，绝缘材料是电工产品发展的基础和保证，对电机电气工业的发展非常重要，高分子材料的发展直接影响绝缘材料的发展，如聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、氯丁橡胶等，在电工、轻工、石化和建材等行业具有广泛的应用。

橡胶是一种可逆形变的高弹性聚合物材料，在外力作用下能产生较大的形变，外力消失后可以恢复原状，橡胶材料主要有天然橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶等，在交通运输、工业矿山、军事国防和电气通讯等领域应用广泛，橡胶具有良好的绝缘性能，但是随着电子电气产业的不断发展，对绝缘橡胶材料的要求越来越高，并且橡胶的热导率较低，导热性能较差，普通的橡胶材料已经不能满足行业需求，纳米氮化硼具有类似石墨的层状结构，具有超高的热导率和电阻率，可以作为填料改善橡胶材料的导热和绝缘性能，但是纳米氮化硼与橡胶的相容性很差，在橡胶材料中容易团聚和结块，会影响材料的韧性等机械性能。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高导热的氮化硼改性绝缘橡胶复合材料及其制法，解决了橡胶的导热性能较差的问题，同时解决了纳米氮化硼与橡胶的相容性很差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高导热的氮化硼改性绝缘橡胶复合材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：1-4份改性层状氮化硼纳米片，3-8份甲基丙烯酸己酯、75-90份浓缩天然胶乳、1-3.5份乳化剂、3-6份引发剂、0.5-1份单质硫、0.1-0.5份表面活性剂、0.5-1份促进剂、0.5-1份活化剂。

优选的，所述引发剂过硫酸钾、乳化剂为十二烷基磺酸钠、表面活性剂为聚氧乙烯脂肪醇醚，促进剂为二乙基二硫代氨基甲酸锌、活化剂为氧化锌。

优选的，所述改性层状氮化硼纳米片制备方法如下：

(1)向反应瓶中加入蒸馏水和甲醇溶剂，两者体积比为1:2-4，再加入硼酸和尿素，搅拌溶解，将溶液通过冷冻干燥除去溶剂，固体产物置于气氛电阻炉中，并通入氨气，升温速率为5-10℃/min，在850-880℃下保温处理2-5h，煅烧产物研磨至细粉后并置于蒸馏水中，在超声分散仪中，40-60℃下进行超声剥离处理2-4h，超声频率为25-35KHz，将溶液过滤并干燥，制备得到多层状氮化硼纳米片。

(2)将多层状氮化硼纳米片置于蒸馏水和乙醇混合溶剂，超声分散均匀后将溶液转移进高压水热反应釜中，并置于鼓风干燥机中，加热至160-200℃，反应5-8h，将溶液过滤除去溶剂并干燥，制备得到羟基化氮化硼纳米片。

(3)将向反应瓶中通入氮气，加入甲苯溶剂和羟基化氮化硼纳米片，超声分散均匀后加入3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷，将反应瓶置于油浴锅中，加热至120-140℃，匀速搅拌反应20-30h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷接枝的环氧化层状氮化硼纳米片。