本发明属于材料加工领域，更具体地，涉及一种增强超高分子量聚乙烯耐热导热管材及其制备方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯（uhmwpe）是一种分子量在150万以上的线性热塑性聚合物，但因其具有耐冲击性，自润滑性，耐低温性，化学稳定性好，无毒，电气绝缘性等优异综合性能，被广发应用于机械、运输、纺织、造纸、化工、采矿、石油、建筑、医疗、体育等众多领域。但uhmwpe的导热系数低，热变形温度低（85℃），导致了其产品无法在较高的温度下使用，同时会因摩擦导致的局部过热会使管材变形，限制了uhmwpe管材的应用领域。
通过添加无机填料对uhmwpe进行改性成为当前聚烯烃材料功能化的主要趋势，uhmwpe是一种优良的绝缘材料，目前导热填料主要有各类金属、金属氧化物、氮化硼、氮化铝、石墨烯、炭黑、碳纳米管等，金属、石墨烯、碳纳米管导热系数较高，但应用于非绝缘导热材料，金属氧化物、氮化硼、氮化铝可以很好的应用在绝缘导热材料中，但由于氮化铝、氮化硼价格较高，同时界面不易修饰，会是复合材料力学性能大幅度降低。因而目前应用最广泛采用的填料是金属氧化物，特别是氧化铝，因其价格较低，导热系数为30w/(m·k)，被广泛应用，但其复合材料所需要添加大量的氧化铝才能有较好的导热性能，这严重影响了uhmwpe的力学性能，限制了其复合材料的应用领域，同时也提高了实际工业化的成本。
片状硅酸盐，诸如云母、云母、高岭土、滑石粉、硅灰石等具有较高的片径比，能够二维增强复合材料，提高复合材料的热变形温度。以此类片状硅酸盐为基体，采用化学镀铜的工艺，制备出镀铜片状硅酸盐。将镀铜片状硅酸盐添加到超高分子量聚乙烯中，制备出高导热耐热复合材料，可以在较少的填料添加量的情况下实现复合材料的高导热耐热性能，同时减少对其力学性能的影响。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，同时拓宽uhmwpe的应用领域，本发明目的是提供一种增强超高分子量聚乙烯管材，其耐热性能以及导热性能得到很好的提高，同时采用镀铜片状无机填料，降低了生产成本。本发明还提供其制备方法：
本发明所述的增强超高分子量聚乙烯耐热导热管材，由以下质量百分比的原料组成：
超高分子量聚乙烯60-95
镀铜片状硅酸盐5-40
偶联剂0.05-2
抗氧剂0.06-0.5
润滑剂0.1-5。
所述超高分子量聚乙烯（uhmwpe）的黏均分子量为250-650万。
所述镀铜片状硅酸盐制备方法：
先将片状硅酸盐经过除油、粗化、敏化以及活化步骤后，按照片状硅酸盐：乙二胺四乙酸二钠：氯化铜：甲醛：2,2-联吡啶=100:80:40:50:0.04的质量比例，先将氯化铜、乙二胺四乙酸二钠分别用蒸馏水溶解，然后将两者混合，搅拌，然后用氢氧化钠溶液调节溶液ph为12.5，最后加入蒸馏水至150ml，然后再加入2,2-联吡啶，搅拌混匀后加入甲醛，然后加入片状硅酸盐后搅拌，待溶液中没有气泡产生时，反应结束，然后过滤洗涤干燥得到镀铜片状硅酸盐。
上述的片状硅酸盐为含有大片径比的云母、高岭土、滑石粉、硅灰石的无机矿物质。
上述的片状硅酸盐片层厚度1-10nm，片层粒径为0.5-10um。
上述片状硅酸盐：蒸馏水=1:100。
所述偶联剂至少有一种选自乙烯基三乙氧基硅烷、β-甲氧基乙氧基硅烷、α-异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、α-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷（kh550）、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（kh560）和γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（kh570）。
所述抗氧剂至少有一种选自2,6-二叔丁基对甲基苯酚、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯、环己基-β-（3.5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯、二壬基二苯胺、三辛酯和抗氧剂1010。
所述润滑剂至少有一种选自硬脂酸盐、白油、聚乙烯蜡、油酸酰胺、石蜡油。
本发明所述增强超高分子量聚乙烯耐热导热管材的制备方法，包括以下步骤：
a）镀铜片状硅酸盐、超高分子量聚乙烯和在50-70℃下干燥24h；
b）按照质量配比准确称取干燥后的超高分子量聚乙烯、镀铜片状硅酸盐，以及偶联剂、抗氧剂、润滑剂，一起加到高速混合机中高速共混5-10min，所述的高速混合机的转速为500-10000rpm。
c）将上述共混均匀的物料加到连续密炼挤出机中，一区160-190℃，二区180-210℃，三区160-190℃，四区150-170℃，主机频率为2-30hz，挤出机频率为2-30hz。
d）物料经过螺杆挤出之后通过模口，挤出的复合材料经过定径，定径后进行冷却，冷却至常温进入切割，得到改性云母增强超高分子量聚乙烯耐热导热管材。
所述的挤出机为连续密炼挤出机。
本发明的有益效果：本发明所述的增强超高分子量聚乙烯管材，其耐热性能以及导热性能得到很好的提高，同时采用镀铜片状无机填料，镀铜片状无机填料中的片状硅酸盐，诸如云母、云母、高岭土、滑石粉、硅灰石具有较高的片径比，能够二维增强复合材料，提高复合材料的热变形温度。但这类片状硅酸盐的导热系数较低，而铜在室温下具有高导热系数为398w/(m·k)，以此类片状硅酸盐为基体，采用化学镀铜的工艺，制备出镀铜片状硅酸盐，其具有较高的导热系数。将镀铜片状硅酸盐添加到超高分子量聚乙烯中，制备出复合材料，通过片状硅酸盐的二维结构，使铜在复合材料中实现取向排列，从而可以在较少的填料添加量的情况下实现复合材料的高导热耐热性能，同时减少对其力学性能的影响，降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出进一步说明
实施例1
本发明所述增强超高分子量聚乙烯耐热导热管材，由以下质量百分比的原料制成：
超高分子量聚乙烯90
镀铜滑石粉9
γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.09
抗氧剂10100.1
白油0.81
上述实施例所用的镀铜滑石粉的制备方法：
先将滑石粉经过除油、粗化、敏化以及活化步骤后，按照滑石粉：乙二胺四乙酸二钠：氯化铜：甲醛：2,2-联吡啶=100:80:40:50:0.04的质量比例，称取氯化铜40克、乙二胺四乙酸二钠80克分别用蒸馏水溶解，然后将两者混合，搅拌，然后用氢氧化钠溶液调节溶液ph为12.5，最后加入蒸馏水至10l，然后再加入2,2-联吡啶0.04克，搅拌混匀后加入甲醛50克，然后加入滑石粉100克后搅拌，待溶液中没有气泡产生时，反应结束，然后过滤洗涤干燥得到镀铜片状硅酸盐。
本发明所述增强超高分子量聚乙烯耐热导热管材的制备方法，包括如下步骤：按以上质量百分比称好的原料超高分子量聚乙烯、镀铜滑石粉、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧剂1010和白油原料一起加到高速混合机中高速共混9min，所述的高速混合机的转速为3000rpm，将共混后的物料经过连续密炼挤出机进行挤出，得到超高分子量聚乙烯管材。其中一区温度180℃，二区温度190℃，三区温度170℃，四区温度160℃，模具温度160℃，主机频率5hz，挤出频率10hz。
经测试，本实施例得到的超高分子量聚乙烯管材的导热系数提高30%，热变形温度为125℃，拉伸强度≥20mpa。
实施例2
本发明所述增强超高分子量聚乙烯耐热导热管材，由以下质量百分比的原料制成：
超高分子量聚乙烯94
镀铜云母5
γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.05
抗氧剂10100.1
硬脂酸0.85
上述实施例所用的镀铜云母的制备方法：
先将云母经过除油、粗化、敏化以及活化步骤后，按照云母：乙二胺四乙酸二钠：氯化铜：甲醛：2,2-联吡啶=100:80:40:50:0.04的质量比例，称取氯化铜40克、乙二胺四乙酸二钠80克分别用蒸馏水溶解，然后将两者混合，搅拌，然后用氢氧化钠溶液调节溶液ph为12.5，最后加入蒸馏水至10l，然后再加入2,2-联吡啶0.04克，搅拌混匀后加入甲醛50克，然后加入云母100克后搅拌，待溶液中没有气泡产生时，反应结束，然后过滤洗涤干燥得到镀铜片状硅酸盐。
本发明所述增强超高分子量聚乙烯耐热导热管材的制备方法，包括如下步骤：按以上质量百分比称好的超高分子量聚乙烯、镀铜云母、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧剂1010和硬脂酸原料一起加到高速混合机中高速共混8min，所述的高速混合机的转速为6000rpm，将共混后的物料经过连续密炼挤出机进行挤出，得到超高分子量聚乙烯管材。其中一区温度175℃，二区温度195℃，三区温度170℃，四区温度160℃，模具温度160℃，主机频率3hz，挤出频率10hz。
经测试，本实施例得到的超高分子量聚乙烯管材的导热系数提高30%，热变形温度为127℃，拉伸强度≥20mpa。
实施例3
本发明所述增强超高分子量聚乙烯耐热导热管材，由以下质量百分比的原料制成：
超高分子量聚乙烯89
镀铜云母10
γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.1
抗氧剂10100.1
白油0.8
上述实施例所用的镀铜云母的制备方法：
先将云母经过除油、粗化、敏化以及活化步骤后，按照云母：乙二胺四乙酸二钠：氯化铜：甲醛：2,2-联吡啶=100:80:40:50:0.04的质量比例，称取氯化铜40克、乙二胺四乙酸二钠80克分别用蒸馏水溶解，然后将两者混合，搅拌，然后用氢氧化钠溶液调节溶液ph为12.5，最后加入蒸馏水至10l，然后再加入2,2-联吡啶0.04克，搅拌混匀后加入甲醛50克，然后加入云母100克后搅拌，待溶液中没有气泡产生时，反应结束，然后过滤洗涤干燥得到镀铜片状硅酸盐。
本发明所述增强超高分子量聚乙烯耐热导热管材的制备方法，包括如下步骤：按以上质量百分比称好的超高分子量聚乙烯、镀铜云母、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧剂1010和白油原料一起加到高速混合机中高速共混7min，所述的高速混合机的转速为8000rpm，将共混后的物料经过连续密炼挤出机进行挤出，得到超高分子量聚乙烯管材。其中一区温度175℃，二区温度195℃，三区温度170℃，四区温度160℃，模具温度160℃，主机频率3hz，挤出频率10hz。
经测试，本实施例得到的超高分子量聚乙烯管材的导热系数提高45%，热变形温度为130℃，拉伸强度≥20mpa。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。