本发明属于工程塑料技术领域,具体涉及一种导热阻燃聚氯乙烯复合材料及其制备方法。
背景技术:
聚氯乙烯(pvc),是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发剂,或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物,是聚乙烯和聚丙烯之后,第三种最广泛生产的合成塑料聚合物。聚氯乙烯具有良好的耐化学腐蚀、力学性能、绝缘性能以及价格便宜等优点,广泛应用于电线电缆、板材、管件管材和人造革等领域,然而,pvc本身热传导性能较差,限制了其应用范围。
随着人们对高分子材料研究和利用的多样化,高分子材料以其高强度、易成型、耐腐蚀的优点逐渐在众多领域替代传统材料的应用。其中,被用于建筑室内调温的定形相变材料大多采用树脂材料作为基体,以解决相变材料的泄漏问题。但是,树脂材料的导热系数远低于金属材料,严重影响了相变材料的调温效率。相比于其他通用塑料,聚氯乙烯具有强度高、成本低、可塑性强等优势,被广泛应用于各个领域。然而,聚氯乙烯0.15w/(m·k)左右的导热系数严重限制了其在传热领域中的应用。
技术实现要素:
本发明的目的是解决上述现有技术的不足,提供一种导热阻燃聚氯乙烯复合材料及其制备方法。
一种导热阻燃聚氯乙烯复合材料,原料以重量份计包括:聚氯乙烯60-100份,交联聚乙烯10-20份,复合改性填料10-20份,增塑剂1-3份,硬脂酸铅0.5-1份,增韧剂2-4份,聚乙烯蜡5-10份,复合铅盐稳定剂3-5份。
优选地,所述聚氯乙烯的聚合度为1000。
优选地,所述增塑剂是环氧蓖麻油和邻苯二甲酸二辛脂的混合物,环氧蓖麻油和邻苯二甲酸二辛脂的重量比为1:1。
优选地,所述增韧剂为acr401。
优选地,所述复合改性填料是经过马来酸酐接枝改性的可膨胀石墨、纳米氮化铝和氮化硼。
上述导热阻燃聚氯乙烯复合材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,将可膨胀石墨放入马弗炉中,在800℃条件下加热膨胀60s,得到膨胀石墨;
步骤2,将膨胀石墨、纳米氮化铝和氮化硼等重量混合,然后加入0.5-1wt.%过氧化二异丙苯、10-20wt.%马来酸酐,研磨,得到复合改性填料;
步骤3,将聚氯乙烯、交联聚乙烯、增塑剂、硬脂酸铅、增韧剂、聚乙烯蜡和复合铅盐稳定剂送入高速混合机中混合,然后加入复合改性填料进行混合,得到混合物;
步骤4,将混合物送入双辊筒炼塑机中开炼,得到复合材料。
优选地,双辊筒炼塑机的温度为160-180℃。
本发明采用交联聚氯乙烯、聚氯乙烯与复合填料混合使用,以克服聚氯乙烯加工性能好但力学性能较低的障碍,可在提高聚氯乙烯材料强度的同时并保持其优异的加工性能;通过采用高导热材料可膨胀石墨作为填料,用来填充增强相变、树脂材料的导热性;采用马来酸酐对复合填料(可膨胀石墨、纳米氮化铝和氮化硼)进行表面改性,可增强填料与基材的相容性,从而进一步增强复合材料的稳定性。本发明所制得的氯乙烯复合材料不仅具有较高的强度和韧性,还具有优良的耐热性和导热性能,可广泛应用于各类电气领域。
具体实施方式
实施例1
一种导热阻燃聚氯乙烯复合材料,原料以重量份计包括:聚氯乙烯60份,交联聚乙烯10份,复合改性填料10份,增塑剂1份,硬脂酸铅0.5份,增韧剂2份,聚乙烯蜡5份,复合铅盐稳定剂3份。
其中,所述聚氯乙烯的聚合度为1000。
所述增塑剂是环氧蓖麻油和邻苯二甲酸二辛脂的混合物,环氧蓖麻油和邻苯二甲酸二辛脂的重量比为1:1。
所述增韧剂为acr401。
所述复合改性填料是经过马来酸酐接枝改性的可膨胀石墨、纳米氮化铝和氮化硼。
上述导热阻燃聚氯乙烯复合材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,将可膨胀石墨放入马弗炉中,在800℃条件下加热膨胀60s,得到膨胀石墨;
步骤2,将膨胀石墨、纳米氮化铝和氮化硼等重量混合,然后加入0.5wt.%过氧化二异丙苯、10wt.%马来酸酐,研磨,得到复合改性填料;
步骤3,将聚氯乙烯、交联聚乙烯、增塑剂、硬脂酸铅、增韧剂、聚乙烯蜡和复合铅盐稳定剂送入高速混合机中混合,然后加入复合改性填料进行混合,得到混合物;
步骤4,将混合物送入双辊筒炼塑机中开炼,双辊筒炼塑机的温度为160-180℃,得到复合材料。
经检测,所得复合材料的拉伸强度为51.8mpa、悬臂梁缺口冲击强度为11.9kj/m2、弯曲强度为71.5mpa、导热系数为0.24w/m·℃。
实施例2
一种导热阻燃聚氯乙烯复合材料,原料以重量份计包括:聚氯乙烯80份,交联聚乙烯14份,复合改性填料17份,增塑剂2份,硬脂酸铅0.8份,增韧剂3份,聚乙烯蜡7份,复合铅盐稳定剂4份。
其中,所述聚氯乙烯的聚合度为1000。
所述增塑剂是环氧蓖麻油和邻苯二甲酸二辛脂的混合物,环氧蓖麻油和邻苯二甲酸二辛脂的重量比为1:1。
所述增韧剂为acr401。
所述复合改性填料是经过马来酸酐接枝改性的可膨胀石墨、纳米氮化铝和氮化硼。
上述导热阻燃聚氯乙烯复合材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,将可膨胀石墨放入马弗炉中,在800℃条件下加热膨胀60s,得到膨胀石墨;
步骤2,将膨胀石墨、纳米氮化铝和氮化硼等重量混合,然后加入0.8wt.%过氧化二异丙苯、16wt.%马来酸酐,研磨,得到复合改性填料;
步骤3,将聚氯乙烯、交联聚乙烯、增塑剂、硬脂酸铅、增韧剂、聚乙烯蜡和复合铅盐稳定剂送入高速混合机中混合,然后加入复合改性填料进行混合,得到混合物;
步骤4,将混合物送入双辊筒炼塑机中开炼,双辊筒炼塑机的温度为160-180℃,得到复合材料。
经检测,所得复合材料的拉伸强度为50.7mpa、悬臂梁缺口冲击强度为12.1kj/m2、弯曲强度为70.6mpa、导热系数为0.22w/m·℃。
实施例3
一种导热阻燃聚氯乙烯复合材料,原料以重量份计包括:聚氯乙烯100份,交联聚乙烯20份,复合改性填料20份,增塑剂3份,硬脂酸铅1份,增韧剂4份,聚乙烯蜡10份,复合铅盐稳定剂5份。
其中,所述聚氯乙烯的聚合度为1000。
所述增塑剂是环氧蓖麻油和邻苯二甲酸二辛脂的混合物,环氧蓖麻油和邻苯二甲酸二辛脂的重量比为1:1。
所述增韧剂为acr401。
所述复合改性填料是经过马来酸酐接枝改性的可膨胀石墨、纳米氮化铝和氮化硼。
上述导热阻燃聚氯乙烯复合材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,将可膨胀石墨放入马弗炉中,在800℃条件下加热膨胀60s,得到膨胀石墨;
步骤2,将膨胀石墨、纳米氮化铝和氮化硼等重量混合,然后加入1wt.%过氧化二异丙苯、20wt.%马来酸酐,研磨,得到复合改性填料;
步骤3,将聚氯乙烯、交联聚乙烯、增塑剂、硬脂酸铅、增韧剂、聚乙烯蜡和复合铅盐稳定剂送入高速混合机中混合,然后加入复合改性填料进行混合,得到混合物;
步骤4,将混合物送入双辊筒炼塑机中开炼,双辊筒炼塑机的温度为160-180℃,得到复合材料。
经检测,所得复合材料的拉伸强度为51.2mpa、悬臂梁缺口冲击强度为12.1kj/m2、弯曲强度为70.8mpa、导热系数为0.25w/m·℃。