一种高辐射散热导热塑料及其制备方法与流程

本发明涉及一种高辐射散热导热塑料，尤其是涉及一种可增强辐射散热及高导热双重效果的塑胶材料及其制备方法。

背景技术：

导热类塑料是指具有较高热导率的一类塑料制品，一般其热导率大于1w/(m.k)。大多数金属材料的导热性较好，可用于散热器、热交换材料、印刷线路板等场合，但金属材料的耐腐蚀性限制了一些领域的应用，具体如化工生产和废水处理中的交换器、导热管等。塑料的耐腐蚀性和力学性能都很好，但与金属材料相比，塑料材料的导热性能不好。塑料的低导热性，限制了其应用范围。

随着电气领域集成技术和组装技术的迅速发展，电子元器件和逻辑电路的体积成千倍、万倍的缩小，迫切需要具有高散热性的绝缘封装材料，而传统的金属、金属氧化物、金属氮化物和炭类导热材料已无法满足此类需要，人们将目光投向具有优异综合性能的塑料上来。

辐射散热，是通过提高物体表面辐射效率(特别是提高红外辐射效率)，增强物体散热性能，降低物体表面和内部温度，且不受周围介质影响，辐射散热可以在真空环境中使用，起到辐射降温的同时，还可以增加自洁性、绝缘性、防腐性、防水性、抗酸碱等性能。

目前，在导热塑料中常用的导热填料为氮化铝、氮化硅、氮化硼、氧化铝、氧化镁、氧化硅等，这些高导热性的材料均以传导方式作为热能传输媒介,一但分散不均匀或热能量过大负载过大时往往热能都无法满足塑料散热能力。

技术实现要素：

为解决上述背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高辐射散热导热塑料及其制备方法，以达到力学性能好、结构力强，适应市场的需求的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高辐射散热导热塑料，包括如下组分：

液晶高分子聚合物45～50％；

纳米单箭类钻石型石墨烯微片1～2％；

填料45～50％；

玻璃纤维1～2％；

偶联剂0.1～1％；

所述填料为氮化物和纳米氧化物的混合粉末。

优选的，所述填料还包括颜料和树脂。

优选的，所述树脂采用耐高温高分子聚合物。

一种高辐射散热导热塑料的制备方法，包括以下步骤：

1)先分别筛选液晶高分子聚合物、纳米单箭类钻石型石墨烯微片、氮化物、玻璃纤维和纳米氧化物；

2)对筛选后的液晶高分子聚合物进行烘干干燥；

3)对筛选后的纳米单箭类钻石型石墨烯微片、氮化物、玻璃纤维和纳米氧化物进行球磨粉碎；

4)将上述液晶高分子聚合物、纳米单箭类钻石型石墨烯微片、氮化物、玻璃纤维和纳米氧化物与偶联剂混合，再经过熔融后挤出，经过冷却、造粒；

5)将上述造粒经过筛选、烘干干燥，最后包装即可。

通过上述技术方案，本发明提供的一种高辐射散热导热塑料及其制备方法，通过采用粒径为3～30nm的绝缘改性后的纳米单箭类钻石型石墨烯微片，将其搭配氮化物、纳米氧化物等其他导热填料混合偶联剂一起使用，可保证产品的导热性达到导热率25w/(m.k)以上，其力学性能好、结构力强，适应市场的需求，同时，散热导热塑料具有材料分散均匀、机械性能好、导热性能好和阻燃性能好等特点，而且生产效率高。

附图说明

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。

图1为本发明实施例所公开的一种高辐射散热导热塑料的制备方法的步骤图；

图2为本发明的石墨碳晶体研磨前的厚度示意图；

图3为本发明的石墨碳晶体研磨后的厚度示意图；

图4为本发明的石墨碳晶体研磨后的放大图；

图5为本发明的石墨碳晶体研磨后的高倍纳米投影仪放大量测图；

图6为本发明的石墨碳晶体研制后的波长曲线图。

具体实施方式

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。

实施例一：

本发明提供的一种高辐射散热导热塑料，包括如下组分：

液晶高分子聚合物45％；

纳米单箭类钻石型石墨烯微片2％；

填料50％；

玻璃纤维2％；

偶联剂1％；

所述填料为氮化物和纳米氧化物的混合粉末。

实施例二：

本发明提供的一种高辐射散热导热塑料，包括如下组分：

液晶高分子聚合物49.9％；

纳米单箭类钻石型石墨烯微片1％；

填料48％；

玻璃纤维1％；

偶联剂0.1％；

所述填料为氮化物和纳米氧化物的混合粉末。

实施例三：

本发明提供的一种高辐射散热导热塑料，包括如下组分：

液晶高分子聚合物48％；

纳米单箭类钻石型石墨烯微片1.8％；

填料47.9％；

玻璃纤维1.6％；

偶联剂0.7％；

所述填料为氮化物、纳米氧化物、颜料和树脂的混合粉末，所述树脂采用耐高温高分子聚合物。

实施例四：

本发明提供的一种高辐射散热导热塑料，包括如下组分：

液晶高分子聚合物47.5％；

纳米单箭类钻石型石墨烯微片1.9％；

填料48.6％；

玻璃纤维1.5％；

偶联剂0.5％；

所述填料为氮化物、纳米氧化物、颜料和树脂的混合粉末，所述树脂采用耐高温高分子聚合物。

实验例一：

热扩散系数-netzschlfa分析

常规信息

被测物尺寸为8.9cm*5.6cm*0.3cm＝14.952，重量32克/体积14.952＝密度2.14，其比热熔lcp＝1870j/kg/℃氮化物740j/kg/℃依用量百分比计算为1305j/kg/℃；热扩散系数具体结果如下：

结果

测试值1是1.059mm2/s(0.01059cm2/s)

结果

测试值2是1.067mm2/s(0.01067cm2/s)

其中：导热系数＝热扩散系数*密度*比热容

热扩散率是0.01059cm2/s*lcp+填料＝密度2.14g/m3*比热容＝1305j/kg/℃＝29.57w/(㎡·k)

本发明还提供了一种高辐射散热导热塑料的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：

1)先分别筛选液晶高分子聚合物、纳米单箭类钻石型石墨烯微片、氮化物、玻璃纤维和纳米氧化物；

2)对筛选后的液晶高分子聚合物进行烘干干燥；

3)对筛选后的纳米单箭类钻石型石墨烯微片、氮化物、玻璃纤维和纳米氧化物进行球磨粉碎；

4)将上述液晶高分子聚合物、纳米单箭类钻石型石墨烯微片、氮化物、玻璃纤维和纳米氧化物与偶联剂混合，再经过熔融后挤出，经过冷却、造粒；

5)将上述造粒经过筛选、烘干干燥，最后包装即可。

石墨烯或石墨烯微片普遍都以导电、导热做为散热材料媒介，石墨的结构为蜂窝型的平面一片片堆迭起来形成的，余下的自由电子能在“石墨片”之间移动，所以能够形成定向移动的电子流也就可以导电，这跟金属导电的原理是一样的。

本发明采用的石墨烯微片(简称mlg，multi-layergraphene)则是以立体的蜂窝方式长晶生成(如同金刚石矿、类钻石矿类)，而每一个碳原子的四个价电子都形成共价键被束缚住了，不能形成定向移动的电子流，于是就不能导电。

生成后石墨碳晶体利用湿式纳米研磨方式,以单一方向压磨,产生厚度为纳米化,面积微米化，如图2-4所示，分别为研磨前的厚度、研磨后的厚度和研磨后放大图，如图5所示，采用利用高倍纳米投影仪放大量测后，厚度最小化约为5nm，研磨后的产品本身具有高电阻抗、不导电、不导热,但是可增强红外线辐射波长,最高峰值约在7.5-9.5um。

如图6所示，利用氮化物与纳米氧化物本身传导功能，晶体状与片状结合，产生热能连结，mlg片状材料可以增强红外线辐射散热面积及强度,达到有效辐射散热及传导散热的条件。

本发明公开的一种新型家居用接地导电式贴身衣物，通过采用粒径为3～30nm的绝缘改性后的纳米单箭类钻石型石墨烯微片，将其搭配氮化物、纳米氧化物等其他导热填料混合偶联剂一起使用，可保证产品的导热性达到导热率25w/(m.k)以上，其力学性能好、结构力强，适应市场的需求，同时，散热导热塑料具有材料分散均匀、机械性能好、导热性能好和阻燃性能好等特点，而且生产效率高。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。