一种导热PVC的制备方法与流程

一种导热pvc的制备方法
技术领域
1.本发明涉及导热高分子材料的技术领域，具体涉及一种导热pvc的制备方法。

背景技术：

2.作为一种用量巨大的通用树脂，pvc拥有良好的机械性能，但是常规pvc产品的导热系数仅为0.14～0.15w/mk左右，极大限制其在工业换热、电子电气领域的应用。目前，通过往pvc中填充导热填料，是最常见、有效的提高聚合物导热能力的方法之一。但是在实际工作过程中，以熔融共混方式制备导热聚合物复合材料，由于导热填料分散性差以及各向异性的影响，其导热系数往往达不到研究人员的预期；而以溶液混合方式制备导热聚合物复合材料，存在工艺流程繁琐，制备及回收成本高，大规模工业生产可行性低的问题。
3.中国专利cn201410548819.1中公开了一种导热pvc复合材料及其制备方法，原料由pvc树脂、导热填料、冲击改性剂、偶联剂、增塑剂、热稳定剂、润滑剂组成，通过混料、密炼破碎、锥形双螺杆挤出造粒等过程制备完成，制备的pvc复合材料具有良好的导热性能。但是该方法原料和能量损耗较大，人工和设备成本较高。中国专利申请cn201710072773.4公开了一种高强度pvc导热复合材料及其制备方法，原料由导热填料、偶联剂、分散剂、pvc粉组成，通过振动混料、热压成型制备完成。但是该方法中，仅经过简单机械分散的pvc粉在热压成型过程中会出现明显的热分解现象，且成型效果差，可行性较低。

技术实现要素：

4.为了有效提高pvc复合材料的导热性能，同时简化制备工艺，降低原料和能量损耗，节约人工和设备成本，本发明提供一种导热pvc的制备方法。
5.本发明提供的一种导热pvc的制备方法，包括：
6.(1)将热稳定剂、增塑剂加入pvc原料中，制得凝胶化pvc颗粒；
7.(2)用分散剂对导热填料进行表面处理，得到活性填料；
8.(3)将活性填料加入凝胶化pvc颗粒中，在90～110℃下分散均匀，得到表面涂覆活性片状填料的功能化pvc粉料；
9.(4)将功能化pvc粉料置入模具中，热压成型。
10.进一步的，所述凝胶化pvc颗粒的制备步骤包括：
11.①
将2.5～4份热稳定剂加入到100份pvc原料中，高速分散均匀；
12.②
70℃条件下，加入20～50份的增塑剂，高速分散均匀，并升温至110～120℃，在搅拌条件下保温1～3min；
13.③
降温至80～100℃，并保温30～60min，使增塑剂在pvc颗粒中受到充分吸收，得到凝胶化pvc颗粒。
14.进一步的，所述活性填料的制备步骤包括：配置含0.5％～5％分散剂的水分散液，通过喷淋的方式加入到持续搅拌过程中的导热填料表面，充分搅拌均匀，并干燥；所述分散剂质量为导热填料质量的1％～5％。
15.进一步的，所述pvc原料为通用pvc树脂，其平均聚合度在650～1400之间。
16.进一步的，所述热稳定剂为有机锡稳定剂、钙锌复合稳定剂中的一种。
17.进一步的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸丁苄酯、对苯二甲酸二辛酯、乙酰柠檬酸三正丁酯、偏苯三酸三辛酯中的一种或两种。
18.进一步的，所述导热填料为石墨烯、六方氮化硼中的一种或两种。
19.进一步的，所述分散剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺中的一种。
20.进一步的，所述热压成型为在15～25mpa、140～180℃条件下，热压10～30min成型。
21.本发明的有益效果在于：
22.1.在同样配方条件下，通过本方法制备的导热pvc与常规加工工艺(混料、造粒、热压/注塑成型)制备的产品相比较，导热填料较均匀地涂覆在pvc颗粒表面，能够最大程度地保证导热填料形成的三维导热网络的完整性，有效促进导热通路的形成，产品导热系数可提升1～3倍左右。相对于传统密炼、挤出、注塑工艺，本方法可以实现更低含量导热填料条件下高导热聚合物材料制备，解决传统加工工艺过程中体系粘度随着填料含量升高而急剧上升的问题。
23.2.本发明采用混料后直接热压成型的制备方法，取消了双螺杆造粒工序，极大简化了工艺流程，可以实现高填充导热填料在导热高分子复合材料中的应用。同时在生产环节明显降低能耗、原料损耗、人工支出、设备支出，大大节约了成本。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是通用pvc颗粒的金相显微镜照片
26.图2是凝胶化pvc颗粒的金相显微镜照片。
27.图3是石墨烯包覆凝胶化pvc颗粒的金相显微镜照片。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
29.实施例1
30.将2.5份有机锡稳定剂加入到100份平均聚合度为650的通用型pvc中混合均匀，70℃条件下加入20份偏苯三酸三辛酯，搅拌升温至120℃并保温1min，之后降温至100℃并保温30min，得到凝胶化pvc颗粒；
31.将0.4份聚乙烯醇的水分散液(聚乙烯醇的浓度为5％)喷淋到8份石墨烯内，分散均匀并干燥，将表面化处理后的石墨烯加入到上述凝胶化pvc颗粒中，分散均匀，得到表面
涂覆活性片状填料的功能化pvc粉料；
32.将功能化pvc粉料置入模具中，在20mpa、180℃条件下热压10min成型。
33.对比例1
34.将100份平均聚合度为650的通用型pvc、20份偏苯三酸三辛酯、2.5份有机锡稳定剂、8份石墨烯、0.4份聚乙烯醇的组合料经110℃高速分散均匀后，加入到锥形双螺杆设备内，在155℃条件下挤出造粒，将造粒后的样品放入165℃的转矩流变仪中密炼，随后在15mpa、180℃的条件下热压10min成型。
35.实施例2
36.将4份钙锌复合稳定剂加入到100份平均聚合度为1400的通用型pvc中混合均匀，70℃条件下加入50份邻苯二甲酸二辛酯，搅拌升温至110℃并保温3min，之后降温至80℃并保温60min，得到凝胶化pvc颗粒；
37.将0.1份聚丙烯酰胺的水分散液(聚丙烯酰胺的浓度为0.5％)喷淋到10份六方氮化硼内，分散均匀并干燥，将表面化处理后的六方氮化硼加入到上述凝胶化pvc颗粒中，分散均匀，得到表面涂覆活性片状填料的功能化pvc粉料；
38.将功能化pvc粉料置入模具中，在25mpa、150℃的条件下热压30min成型。
39.对比例2
40.将100份平均聚合度为1400的通用型pvc、50份邻苯二甲酸二辛酯、4份钙锌复合稳定剂、10份六方氮化硼、0.1份聚丙烯酰胺的组合料经100℃高速分散均匀后，加入到锥形双螺杆设备内，在145℃条件下挤出造粒，将造粒后的样品加入注塑机中，在160℃的条件下注塑成型。
41.对上述实施例和对比例的导热性能按照iso 22007-2-2008标准进行测试，结果如下：
42.表1不同方法制备导热pvc复合材料性能对比
43.项目导热系数(w/(m
·
k))对比例10.427实施例11.533对比例20.284实施例20.593
44.由表1可以看出，在原料相同的前提下，相比于传统的混料、密炼破碎、锥形双螺杆挤出造粒工艺制得的对比例1、对比例2，通过本发明提供的制备方法制得实施例1、实施例2的导热性能提升1～3倍左右。
45.尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种导热pvc的制备方法，其特征在于，包括：(1)将热稳定剂、增塑剂加入pvc原料中，制得凝胶化pvc颗粒；(2)用分散剂对导热填料进行表面处理，得到活性填料；(3)将活性填料加入凝胶化pvc颗粒中，在90～110℃下分散均匀，得到表面涂覆活性片状填料的功能化pvc粉料；(4)将功能化pvc粉料置入模具中，热压成型。2.如权利要求1所述的一种导热pvc的制备方法，其特征在于，所述凝胶化pvc颗粒的制备步骤包括：
①
将2.5～4份热稳定剂加入到100份pvc原料中，高速分散均匀；
②
70℃条件下，加入20～50份的增塑剂，高速分散均匀，并升温至110～120℃，在搅拌条件下保温1～3min；
③
降温至80～100℃，并保温30～60min，使增塑剂在pvc颗粒中受到充分吸收，得到凝胶化pvc颗粒。3.如权利要求1所述的一种导热pvc的制备方法，其特征在于，所述活性填料的制备步骤包括：配置含0.5％～5％分散剂的水分散液，加入到持续搅拌过程中的导热填料表面，充分搅拌均匀，并干燥；所述分散剂质量为导热填料质量的1％～5％。4.如权利要求1所述的一种导热pvc的制备方法，其特征在于，所述pvc原料为通用pvc树脂，其平均聚合度在650～1400之间。5.如权利要求1所述的一种导热pvc的制备方法，其特征在于，所述热稳定剂为有机锡稳定剂、钙锌复合稳定剂中的一种。6.如权利要求1所述的一种导热pvc的制备方法，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸丁苄酯、对苯二甲酸二辛酯、乙酰柠檬酸三正丁酯、偏苯三酸三辛酯中的一种或两种。7.如权利要求1所述的一种导热pvc的制备方法，其特征在于，所述导热填料为石墨烯、六方氮化硼中的一种或两种。8.如权利要求1所述的一种导热pvc的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺中的一种。9.如权利要求1所述的一种导热pvc的制备方法，其特征在于，所述热压成型为在15～25mpa、140～180℃条件下，热压10～30min成型。

技术总结

本发明涉及导热高分子材料的技术领域，具体涉及一种导热PVC的制备方法，包括：(1)将热稳定剂、增塑剂加入PVC原料中，制得凝胶化PVC颗粒；(2)用分散剂对导热填料进行表面处理，得到活性填料；(3)将活性填料加入凝胶化PVC颗粒中，在90～110℃下分散均匀，得到表面涂覆活性片状填料的功能化PVC粉料；(4)将功能化PVC粉料置入模具中，热压成型。通过本方法制备的导热PVC，导热填料较均匀地涂覆在PVC颗粒表面，能够最大程度地保证导热填料形成的三维导热网络的完整性，产品导热系数可提升1～3倍左右。而且本发明采用混料后直接热压成型的制备方法，取消双螺杆造粒工序，在生产环节明显降低能耗、原料损耗、人工支出、设备支出，大大节约了成本。约了成本。约了成本。