[发明专利]一种导热绝缘聚丙烯复合材料及其制备方法和应用

说明书

一种导热绝缘聚丙烯复合材料及其制备方法和应用，它涉及一种导热绝缘材料及其制备方法和应用。本发明的目的是要解决现有聚丙烯复合材料的填料用量高，导热和绝缘性差，制备工艺复杂，不适合大规模工业生产的问题。一种导热绝缘聚丙烯复合材料由聚丙烯、组分A、组分B、组分C、抗氧剂和润滑剂制备而成；方法：一、称量；二、混合；三、挤出造粒，得到导热绝缘聚丙烯复合材料。本发明制备的导热绝缘聚丙烯复合材料的垂直热导率为0.8～1.2W/(m·K)，平面热导率为1.5～3.4W/(m·K)。一种导热绝缘聚丙烯复合材料作为导热绝缘材料应用于电线电缆、汽车、电气电子或能源领域。

技术领域

本发明涉及一种导热绝缘材料及其制备方法和应用。

背景技术

高分子材料广泛应用于电气绝缘、微电子封装、汽车、能源等领域。目前改善高分子材料导热性能的两种主要方法为：一种是利用聚合反应形成本征导热高分子材料，但制备过程复杂，成本较高；另一种是引入导热性能优异的填料，如金属氧化物、氮化物、金属、碳材料等，工艺相对简单，成本较低，易于大规模工业生产。

聚丙烯因其优异的机械性能、电气性能、耐高温性、耐腐蚀性、耐磨性、安全、无毒等优势，成为应用最为广泛的通用塑料之一，其改性材料与制品被认为是轻量化、通用化、可循环化的新材料发展方向之一。然而，聚丙烯较低的导热性能，使得其在快速发展的新兴领域中的应用受到限制，特别是在应对电气电子元件与设备的高精度、高集成、高功率、高密度带来的热管理需求时，具有一定机械性能、电气性能、导热性能的聚丙烯材料仍存在一定的技术瓶颈。

CN109467813A提出了一种导热聚丙烯材料的制备方法，采用改性聚丙烯、铜、改性多孔无机材料和改性二氧化钛协同作用赋予导热聚丙烯材料优异的导热性能。CN110564059A提出了一种高导热聚丙烯复合材料及其制备方法，采用石墨、石墨片和切短碳纤维作为导热填料在高填充量下获得了优异的导热性能。CN103232638B提出了一种LED灯用绝缘导热聚丙烯组合物及其制备方法，采用氧化锌、氧化镁、硫酸钡、氢氧化镁和氮化硼为导热剂，复合材料的绝缘性能和导热性能效果好，但导热系数仅为0.7W/(m·K)左右。

通过以上分析可见，现有技术存在以下不足：其一，加入金属和碳材料会改变复合材料的导电特性，而不适于导热绝缘材料的开发；其二，为了获得具有一定导热性能的复合材料，导热填料的用量较高，对复合材料性能的影响严重；其三，缺乏导热材料设计，组分匹配不足；其四，工艺过程复杂，不适合大规模工业生产。

发明内容

本发明的目的是要解决现有聚丙烯复合材料的填料用量高，导热和绝缘性差，制备工艺复杂，不适合大规模工业生产的问题，而提供一种导热绝缘聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。

一种导热绝缘聚丙烯复合材料按重量份数由10份～70份聚丙烯、5份～20份组分A、20份～55份组分B、5份～20份组分C、0.2份～2份抗氧剂和0.2份～2份润滑剂制备而成；

所述的组分A按重量份数由80份～95份聚丙烯、5份～20份无机纳米粒子、0.2份～2份硅烷偶联剂和0.1份～1份成核剂制备而成；

所述的组分B按重量份数由50份～80份六方氮化硼、20份～50份导热填料、1份～10份插层剂、1份～10份聚甲基硅烷、0.2份～5份硅烷偶联剂制备而成；

所述的组分C按重量份数由50份～80份接枝改性树脂和20份～50份钛酸酯偶联剂改性无机晶须制备而成。

一种导热绝缘聚丙烯复合材料的制备方法，是按以下步骤制备的：

一、按重量份数称取10份～70份聚丙烯、5份～20份组分A、20份～55份组分B、5份～20份组分C、0.2份～2份抗氧剂和0.2份～2份润滑剂；