专利名称：高散热性并具有吸热性高分子材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子材料领域，尤其是涉及一种抗静电高散热性并具有吸热性高分子材料及其制备方法。
背景技术：
高分子材料，如塑料、橡胶、涂料、化纤、树脂等，由于化合物经过聚合交联形成的大分子体型结构，现在社会的方方面面，因为这些高分子聚合物的种类多，易加工，原料丰富，都离不开这些高分子聚合物。虽然这些高分子聚合物应用越来越广，但这些高分子聚合物却有一个严重的缺陷，困扰着所有的科研技术人员，就是这些高分子材料的导电性能和传热性能低。虽然这两个问题在某些领域正是人们所期望的，但毕竟需要绝缘和不导热的领域有限，而高分子材料的一些比重轻和高强度又使得它在某些领域中可以代替金属材料，但因为这些高分子材料的绝缘性和不导热性而无法代替金属材料的应用。在导电方面，目前的高分子材料介电常数小，因此在应用时不可避免的产生静电， 由于静电荷积聚在高分子化合物制品的表面，易造成表面吸附尘埃，甚至引起放电，造成火灾，对于化纤织物，由于静电的产生，使得织物易带电吸附，穿着不美观和舒适，并因为易产生静电火花，也导致了在有些区域禁止穿化纤衣物。另一方面是这些高分子化合物的导热性能很低，虽然可以广泛应用于保温领域， 但对于有些需要导热性能好、耐腐蚀又质量轻的领域，比如说汽车散热、换热器或暖器等领域，这些高分子材料虽然已经具有高强度、耐腐蚀和高温等特性，但因为不良的导热性而无法应用。尤其是现在的太阳能领域，比如现在的太阳能热水器等利用太阳热量的领域，现在主要是采用在玻璃中加入吸热材料来制造，但由于玻璃的低导热性和低强度，当温度出现大一些的变化时，玻璃管就容易爆裂。科研人员一直在致力于提高高分子材料的导电性、热传导性和吸热性能等方面的研究，也已经有一些进展，比如为了避免高分子材料产品表面静电的积聚，增加它们的抗静电能力，在高分子材料中一般选择加入导电物质如聚乙炔、聚苯胺或金属等，以增加导电性能，但这样的处理在应用中存在易氧化、加工性能不好、耐侯性差，因填充材料的量而导致强度降低或韧性变差等问题。也有为提高这两种性能而在材料中加入碳黑，因为碳黑可以同高分子材料更好的结合或交联，但这样当能够实现导热时必需加入大比例的碳黑，一般在高分子材料重量比50%以上，只有在超过50%的重量比例，才能使填充材料在经过混合后因颗粒的分散而导致热的传导不良的问题，这样得到的产物强度明显下降只能用于一些对强度要求低的领域。也有技术例如专利(CN200710086993.9)提出在高分子材料的混合交联过程中，使用磁场诱导颗粒的规则分布，但这样的结果是可以实现有些填充材料能够受磁场的影响而规则排列，但磁场不能影响高分子材料的排列规则，这就使得高分子材料在交联时受到影响进而影响整体材料的强度。因为某些交联会受到填充材料颗粒的排列而中断并产生整体材料的传热不均勻。
发明内容
为了克服上述的不良影响，实现高分子材料的导电性和热传导性，是本发明的目的之一。在实现上述两个性能的同时，不影响高分子材料的强度和耐腐蚀性也是本发明的目的之一。在实现抗静电和导热性的同时，也具有高的吸热性能是本发明的另一目的。本发明是通过以下技术方案实现的一种高散热并具有吸热性高分子材料，是在高分子材料中混合了具有导电、 导热和吸热性能的填料；所述填料为二氧化硅，石墨和碳黑混合物；所述填料为纳米材料；所述填料的粒径为15-20nm;向高分子材料中混合填料的量为25 % -45 %体积比；所述填料中二氧化硅，石墨和碳黑的量为重量比二氧化硅石墨碳黑为 (50-70) (15-30) (15-30)。作为进一步改进，所述填料中二氧化硅，石墨和碳黑的重量比为二氧化硅石墨碳黑为(60-65) (15-20) (15-20)。一种高散热并具有吸热性高分子材料制造方法A，首先将粒径为15-20nm的二氧化硅，石墨和碳黑按比例混合；二氧化硅，石墨和碳黑的量为重量比二氧化硅石墨碳黑为(50-70) (15-30) (15-30)；B,将高分子材料在0. 4MP-0. 6MP下熔融并进行高速搅拌，搅拌速度为1500-3000 转/分，并且边搅拌边喷入填料，向高分子材料中混合填料的量为25% -45%体积比，加入所需填料后，继续搅拌40-180分钟，冷却加工成成型体。本发明的有益效果经过本发明实现了将抗静电性能、传热性能和吸热性能的结合，并且在很多方面能够代替金属产品，从产品的重量及耐腐蚀等方面都具有明显的效果。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例。本发明主要是在高分子材料中混合了具有导电、导热和吸热性能的填料；所述填料为二氧化硅，石墨和碳黑混合物；所述填料为纳米材料；所述填料的粒径为15-20nm ；向高分子材料中混合填料的量为25% -45%体积；所述填料中二氧化硅，石墨和碳黑的量为重量比二氧化硅石墨碳黑为(50-70) (15-30) (15-30)。在本发明所述的高分子材料没有特别规定，如现有塑料、橡胶、涂料、化纤、树脂等均能实现本发明目的。实施例一在塑料中中混入了具有导电、导热和吸热性能的填料，在本实施例中所描述的塑料为现有的塑料，高分子材料在本发明中并没有特别要求；所述填料为二氧化硅，石墨和碳黑混合物；所述填料为纳米材料；所述填料的粒径为15-20nm ；向高分子材料中混合填料的量为25%体积；所述填料中二氧化硅，石墨和碳黑的量为重量比二氧化硅石墨碳黑为50 30 20 ；所述塑料在0.4MP-0.6MP下熔融并进行高速搅拌，搅拌速度为1500-3000 转/分，并在边搅拌时边喷入填料，待加入适量的填料后继续搅拌40-180分钟，冷却加工成成型体。在本实施例的其它方面相同，只是在填料同高分子材料的比例及填料中各成份的比例不同，其它方面均相同。所得到的成型体的硬度随着填料占高分子的体积比例增加而变强，当填料同高分子材料的比例从25 %、30 %、35 %、40 %及45 %时，成型体硬度增加；当达到45%体积比时，其导热性的增加，已经达到了比如暖气片的强度和所需要的导热性能。 填料的吸热性能随着填料中二氧化硅、石墨和碳黑的比例的不同而有所变化；当填料中石墨的比例达到30时，成型体的吸热性能达到最高。在实施例中，填料中各成分的重量比中，二氧化硅的重量比例分别选取50、55、60、 65,70等比例，同二氧化硅比例相对应的石墨重量比分别为30、25、20、15等比例，碳黑的重量比也在30、25、20、15范围内进行选取，经过检测，当填料中各成分的比例为二氧化硅 石墨碳黑的重量比为60 20 20能够实现传热和吸热的最佳效果。实施例二在涂料中混入了具有导电、导热和吸热性能的填料，在本实施例中所描述的涂料因在本发明中并没有特别要求；所述填料为二氧化硅，石墨和碳黑混合物；所述填料为纳米材料；所述填料的粒径为15-20nm ；向高分子材料中混合填料的量为25%体积；所述填料中二氧化硅，石墨和碳黑的量为重量比二氧化硅石墨碳黑为50 30 30 ；所述塑料在0. 4MP-0. 6MP下熔融并进行高速搅拌，搅拌速度为1500-3000转/分，并在边搅拌时边喷入填料，待加入适量的填料后继续搅拌40-180分钟，冷却加工成成型体。在本实施例的其它方面相同，只是在填料同高分子材料的比例及填料中各成份的比例不同，其它方面均相同，所得到的成型体的硬度随着填料占高分子的体积比例增加而变强，当填料同高分子材料的比例从25 %、30 %、35 %、40 %及45 %时，成型体硬度增加。当填料所占的体积为25%时，其强度低，可以用作吸热涂层；当填料所占体积达到45%时， 其完全能够适应高硬度和高吸热性，并可以直接加工成吸热板或管材等。填料的吸热性能随着填料中二氧化硅、石墨和碳黑的比例的不同而有所变化；当填料中石墨的比例达到30 时，成型体的吸热性能达到最高。在实施例中，填料中各成分的重量比中，二氧化硅的重量比例分别选取50、55、60、 65,70等比例，同二氧化硅比例相对应的石墨重量比分别为30、25、20、15等比例，碳黑的重量比也在30、25、20、15范围内进行选取。实施例三在树脂中混入了具有导电、导热和吸热性能的填料，在本实施例中所描述的树脂因在本发明中并没有特别要求；所述填料为二氧化硅，石墨和碳黑混合物；所述填料为纳米材料；所述填料的粒径为15-20nm ；向高分子材料中混合填料的量为25%体积；所述填料中二氧化硅，石墨和碳黑的量为重量比二氧化硅石墨碳黑为50 30 30 ；所述塑料在0. 4MP-0. 6MP下熔融并进行高速搅拌，搅拌速度为1500-3000转/分，并在搅拌时喷入填料，继续搅拌40-180分钟，冷却加工成成型体。在本实施例的其它方面相同，只是在填料同高分子材料的比例及填料中各成份的比例不同，其它方面均相同，所得到的成型体的硬度随着填料占高分子的体积比例增加而变强，当填料同高分子材料的比例从25 %、30 %、35 %、40 %及45 %时，成型体硬度增加。当填料所占的体积为25%时，其强度低，可以用作吸热涂层；当填料所占体积达到45%时，其完全能够适应高硬度和高吸热性，并可以直接加工成纤维等。填料的吸热性能随着填料中二氧化硅、石墨和碳黑的比例的不同而有所变化；当填料中石墨的比例达到30时，成型体的吸热性能达到最高。在实施例中，填料中各成分的重量比中，二氧化硅的重量比例分别选取50、55、60、 65,70等比例，同二氧化硅比例相对应的石墨重量比分别为30、25、20、15等比例，碳黑的重量比也在30、25、20、15范围内进行选取。本发明的实施例可以有很多，无法一一列举，以上实施例仅是用于说明本发明的技术可适用性，并不是对本发明的限制。对于本发明所用的高分子材料可以有很多种，在本发明中并没有限制，同时，本发明中高分子材料同填料的体积比也可以根据需要进行调整。 填料中各成分的重量比也可以根据需要进行变化。本领域技术人员也清楚，可以根据本发明进行修饰或改进，这些改进均包括在本发明的技术保护范围内。
权利要求
1.一种高散热并具有吸热性高分子材料，其特征在于，是在高分子材料中混合了具有导电、导热和吸热性能的填料，在本发明中，高分子材料没有特别规定；所述填料为二氧化硅，石墨和碳黑混合物；所述填料为纳米材料；所述填料的粒径为15-20nm ；向高分子材料中混合填料的量为25% -45%体积比；所述填料中二氧化硅，石墨和碳黑的量为重量比二氧化硅石墨碳黑为(50-70) (15-30) (15-30)。
2.根据权利要求1所述的高散热并具有吸热性高分子材料，其特征在于，作为进一步改进，所述填料中二氧化硅，石墨和碳黑的量为重量比二氧化硅石墨碳黑为 (60-65) (15-20) (15-20)。
3.一种高散热并具有吸热性高分子材料制造方法，其特征在于，包括以下步骤A，首先将粒径为15-20nm的二氧化硅，石墨和碳黑按比例混合；二氧化硅，石墨和碳黑的量为重量比二氧化硅石墨碳黑为(50-70) (15-30) (15-30)；B，将高分子材料在0. 4MP-0. 6MP下熔融并进行高速搅拌，搅拌速度为1500-3000转/ 分，并且边搅拌边喷入填料，向高分子材料中混合填料的量为25% -45%体积比，加入所需填料后，继续搅拌40-180分钟，冷却加工成成型体。
全文摘要
本发明涉及一种高散热并具有吸热性高分子材料，是在高分子材料中混合了具有导电、导热和吸热性能的填料；所述填料为二氧化硅，石墨和碳黑混合物；所述填料为纳米材料；所述填料的粒径为15-20nm；向高分子材料中混合填料的量为25％-45％体积比；所述填料中二氧化硅，石墨和碳黑的量为重量比二氧化硅∶石墨∶碳黑为(50-70)∶(15-30)∶(15-30)。
文档编号C08L101/00GK102504565SQ20111034924
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月7日 优先权日2011年11月7日
发明者虞海盈 申请人:虞海盈