1.本发明涉及弹性体材料技术领域，具体涉及一种高导热热塑性弹性体及其制备方法和应用。
背景技术：
2.高分子基复合材料由于其质轻、易加工成型、耐磨损且制备简单、易于工业化等优点而得到广泛应用。然而，绝大多数高分子材料热导率极低，若赋予高分子材料以一定导热性，就可以大大拓宽高分子材料的应用领域。
3.高分子材料本身的热传导系数比较小，在聚合物中填充高导热性的填料是制备高导热材料的常用途径。填充型高分子复合材料导热性能的提高主要依赖于导热填料热导率的高低、导热填料在基体中的分布以及与基体的相互作用。当导热填料用量较小时，导热填料粒子彼此间不能形成相互接触和相互作用，复合材料的导热性改善不明显；只有当导热填料用量提高到某一临界值时，导热填料粒子间形成接触和相互作用，才能在体系内形成类似网状或链状的导热网络；当导热网络的取向与热流方向一致时，材料导热性能快速提高。因此在树脂中添加大量高导热率的填料成为制备导热复合材料的主要方法，但是随着高导热填料添加量的增大，其在树脂中很难分散均匀，并且会在加工的过程中形成团聚，这样会严重影响导热网络的形成。所以，导热填料在树脂中的分散均匀性问题已经成为制约高导热复合材料制备的瓶颈。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种内部填料分散均匀性较好的高导热热塑性弹性体。
技术实现要素：
5.为了解决上述技术问题，本发明第一个方面提供了一种高导热热塑性弹性体，所述热塑性弹性体的制备原料，按重量份计，至少包括以下组分：热塑性弹性体30
‑
75份、填料20
‑
65份、表面处理剂1
‑
3份、抗氧剂0.1
‑
0.5份、加工助剂1
‑
5份。
6.作为本发明一种优选的技术方案，所述热塑性弹性体选自热塑性聚氨酯弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体、热塑性聚烯烃弹性体中的至少一种。
7.作为本发明一种优选的技术方案，所述填料选自氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅、二氧化硅、氧化石墨烯、铝纤维中的至少一种。
8.作为本发明一种优选的技术方案，所述填料为氮化硼、氮化铝和氧化铝的混合物。
9.作为本发明一种优选的技术方案，所述氮化硼、氮化铝和氧化铝的重量比为1：(5
‑
8)：(4
‑
6)。
10.作为本发明一种优选的技术方案，所述填料的粒径为0.1
‑
100微米。
11.作为本发明一种优选的技术方案，所述表面处理剂为硅烷偶联剂。
12.作为本发明一种优选的技术方案，所述加工助剂选自聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸锌、硅酮中的至少一种。
13.本发明第二个方面提供了所述高导热热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：将热塑性弹性体、填料、表面处理剂、抗氧剂、加工助剂混合搅拌均匀，在170
‑
210℃下挤出、造粒，即得。
14.本发明第三个方面提供了所述高导热热塑性弹性体的应用，应用于线缆材料领域。
15.有益效果
16.本发明提供了一种高导热热塑性弹性体，经填料的优选和复配，大大提高了导热填料在热塑性弹性体基体中的分散均匀性及稳定性，从而提高整体的导热系数；另外，该热塑性弹性体在具备较高硬度的同时，力学性能也得到了提高。该导热热塑性弹性体可广泛应用于充电桩线缆领域，能够在频繁使用、移动和拖拽的条件下，保证材料的延伸率和拉伸强度，避免因拉伸过大对导体、绝缘层拉断、拉破损等情况的发生，同时解决了充电桩直流充电时电缆发热问题，提高线缆的使用寿命，减少导体用量，降低成本。
具体实施方式
17.参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
18.如本文所用术语“由
…
制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
19.连接词“由
…
组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由
…
组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
20.当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
21.单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
22.说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
23.本发明第一个方面提供了一种高导热热塑性弹性体，所述热塑性弹性体的制备原料，按重量份计，至少包括以下组分：热塑性弹性体30
‑
75份、填料20
‑
65份、表面处理剂1
‑
3份、抗氧剂0.1
‑
0.5份、加工助剂1
‑
5份。
24.在一种优选的实施方式中，所述热塑性弹性体的制备原料，按重量份计，至少包括以下组分：热塑性弹性体60份、填料40份、表面处理剂2份、抗氧剂0.3份、加工助剂2份。
25.热塑性弹性体
26.热塑性弹性体，简称tpe或tpr，是thermoplastic rubber的缩写。是常温下具有橡胶的弹性，高温下具有可塑化成型的一类弹性体。热塑性弹性体的结构特点是由化学键组成不同的树脂段和橡胶段，树脂段凭借链间作用力形成物理交联点，橡胶段是高弹性链段，贡献弹性。塑料段的物理交联随温度的变化而呈可逆变化，显示了热塑性弹性体的塑料加工特性。因此，热塑性弹性体具有硫化橡胶的物理机械性能和热塑性塑料的工艺加工性能，是介于橡胶与树脂之间的一种新型高分子材料，常被人们称为第三代橡胶。
27.本发明中，所述热塑性弹性体选自热塑性聚氨酯弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体、热塑性聚烯烃弹性体中的至少一种。
28.在一种优选的实施方式中，所述热塑性弹性体为热塑性聚氨酯弹性体。
29.在一种更优选的实施方式中，所述热塑性聚氨酯弹性体为热塑性聚醚型聚氨酯弹性体。
30.本发明中，所述热塑性聚醚型聚氨酯弹性体的密度不低于1.10g/cm3。
31.在一种的优选的实施方式中，所述热塑性聚醚型聚氨酯弹性体的来源，没有特别的限制，可提及巴斯夫，型号1185a 10、1195a、1160d、1190a、1190a10等11系列产品和路博润，型号58315tpu、58863tpu等58系列产品。
32.填料
33.填充剂(英文名称filler)又名填料、填加剂、填充物(additive；addition agent；stuffing bulking agent)。加入物料中可以改善物料性能，或能增容、增重，降低物料(的)成本的固体物质。通常不含水、中性、不与物料组分起不良作用的有机物、无机物、金属或非金属粉末等均可作为填充剂。常用的工业填充剂有高岭土、硅藻土、滑石粉、石墨、炭黑、氧化铝粉、玻璃粉、石棉粉、云母粉、石英粉、碳纤维、粉末状软木、金刚砂等。在化工生产的塑料加工、橡胶加工、纸张、涂料、农药、医药等产品中大量使用各种填充剂，不但改善了这些产品的性能，也大大降低了生产成本。
34.本发明中，所述填料选自氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化石墨烯、铝纤维、二氧化硅中的至少一种。
35.在一种优选的实施方式中，所述填料为氮化硼、氮化铝和氧化铝的混合物。
36.在一种更优选的实施方式中，所述氮化硼、氮化铝和氧化铝的重量比为1：(5
‑
8)：(4
‑
6)。
37.在一种最优选的实施方式中，所述填料的粒径为0.1
‑
100微米。
38.氮化硼
39.本发明中，所述氮化硼的粒径为1
‑
100微米。
40.在一种更有选的实施方式中，所述氮化硼的粒径为20
‑
50微米。
41.在一种优选的实施方式中，所述氮化硼为球形。
42.本发明中，所述氮化硼的来源，没有特别的限制，可提及广州纳诺化学技术有限公司。
43.氮化铝
44.本发明中，所述氮化铝的粒径为0.1
‑
50微米。
45.在一种更优选的实施方式中，所述氮化铝的粒径为1
‑
10微米。
46.在一种最优选的实施方式中，所述氮化铝的粒径为3微米。
47.在一种最最优选的实施方式中，所述氮化铝为(近)球形。
48.本发明中，所述氮化铝的来源，没有特别的限制，可提及上海超威纳米科技有限公司。
49.氧化铝
50.本发明中，所述氧化铝的粒径为0.1
‑
50微米。
51.在一种更优选的实施方式中，所述氧化铝为粒径0.1
‑
10微米氧化铝和粒径30
‑
50微米氧化铝的混合物，重量比为(0.5
‑
3)：1。
52.在一种更优选的实施方式中，所述粒径0.1
‑
10微米氧化铝和粒径30
‑
50微米氧化铝的重量比为(1
‑
2)：1。
53.在一种优选的实施方式中，所述氧化铝为α相氧化铝。
54.在一种更优选的实施方式中，所述氧化铝为球形。
55.本发明中，所述氧化铝的来源，没有特别的限制，可提及佛山市维科德材料科技有限公司。
56.表面处理剂
57.本发明中，所述表面处理剂为硅烷偶联剂。
58.在一种优选的实施方式中，所述硅烷偶联剂，没有特别的限制，可提及kh550、kh560、kh570、kh792、dl602等。
59.加工助剂
60.本发明中，所述加工助剂，没有特别的限制，可提及聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸锌、硅酮等。
61.本发明的第二个方面提供了所述高导热热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：将热塑性弹性体、填料、表面处理剂、抗氧剂、加工助剂混合搅拌均匀，在170
‑
210℃下挤出、造粒，即得。
62.本发明第三个方面提供了所述高导热热塑性弹性体的应用，应用于线缆材料领域。
63.实施例
64.实施例1
65.实施例1提供了一种高导热热塑性弹性体，所述热塑性弹性体的制备原料，按重量份计，至少包括以下组分：热塑性弹性体60份、填料40份、表面处理剂2份、抗氧剂0.3份、加工助剂2份；
66.所述热塑性弹性体为热塑性聚醚型聚氨酯弹性体，选自巴斯夫，型号
1185a 10；所述填料为氮化硼、氮化铝和氧化铝的组合，重量比为1：6：5；所述氮化铝为球形，平均粒径为3微米，购买于上海超威纳米科技有限公司；所述氧化铝为α相球形氧化铝，为平均粒径3微米氧化铝和平均粒径40微米氧化铝的组合，重量比为1.5：1，购买于佛山市维科德材料科技有限公司；所述氮化硼为球形，平均粒径为30微米，购买于广州纳诺化学技术有限公司；所述表面处理剂为kh560；所述加工助剂为聚乙烯蜡；
67.所述高导热热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：将热塑性弹性体、填料、表面处理剂、抗氧剂、加工助剂混合搅拌均匀，在200℃下挤出、造粒，即得。
68.实施例2
69.实施例2提供了一种高导热热塑性弹性体，所述热塑性弹性体的制备原料，按重量份计，至少包括以下组分：热塑性弹性体31份、填料20份、表面处理剂1份、抗氧剂0.1份、加工助剂1份；
70.所述热塑性弹性体为热塑性聚醚型聚氨酯弹性体，选自巴斯夫，型号1185a 10；所述填料为氮化硼、氮化铝和氧化铝的组合，重量比为1：5：4；所述氮化铝为球形，平均粒径为3微米，购买于上海超威纳米科技有限公司；所述氧化铝为α相球形氧化铝，为平均粒径3微米氧化铝和平均粒径40微米氧化铝的组合，重量比为0.5：1，购买于佛山市维科德材料科技有限公司；所述氮化硼为球形，平均粒径为30微米，购买于广州纳诺化学技术有限公司；所述表面处理剂为kh560；所述加工助剂为聚乙烯蜡；
71.所述高导热热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：将热塑性弹性体、填料、表面处理剂、抗氧剂、加工助剂混合搅拌均匀，在200℃下挤出、造粒，即得。
72.实施例3
73.实施例3提供了一种高导热热塑性弹性体，所述热塑性弹性体的制备原料，按重量份计，至少包括以下组分：热塑性弹性体75份、填料65份、表面处理剂3份、抗氧剂0.5份、加工助剂5份；
74.所述热塑性弹性体为热塑性聚醚型聚氨酯弹性体，选自巴斯夫，型号1185a 10；所述填料为氮化硼、氮化铝和氧化铝的组合，重量比为1：8：6；所述氮化铝为球形，平均粒径为3微米，购买于上海超威纳米科技有限公司；所述氧化铝为α相球形氧化铝，为平均粒径3微米氧化铝和平均粒径40微米氧化铝的组合，重量比为3：1，购买于佛山市维科德材料科技有限公司；所述氮化硼为球形，平均粒径为30微米，购买于广州纳诺化学技术有限公司；所述表面处理剂为kh560；所述加工助剂为聚乙烯蜡；
75.所述高导热热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：将热塑性弹性体、填料、表面处理剂、抗氧剂、加工助剂混合搅拌均匀，在200℃下挤出、造粒，即得。
76.实施例4
77.实施例4与实施例1的区别在于，所述热塑性弹性体为巴斯夫聚酯型聚氨酯热塑性弹性体。
78.实施例5
79.实施例5与实施例1的区别在于，所述氮化铝的粒径为50纳米，购买于上海超威纳米科技有限公司。
80.实施例6
81.实施例6与实施例1的区别在于，所述氧化铝的粒径为50纳米，购买于佛山市维科
德材料科技有限公司。
82.实施例7
83.实施例7与实施例1的区别在于，所述氮化硼的粒径为50纳米，购买于广州纳诺化学技术有限公司。
84.实施例8
85.实施例8与实施例1的区别在于，不包括表面处理剂。
86.性能测试
87.1.导热系数：根据astm d5470测试标准进行测试；drl
‑
iii型导热系数测试仪；
88.判断标准：导热系数大于2w，即为合格；导热系数小于2w，即为不合格。
89.2.硬度：根据iso 48
‑
4标准进行测试；
90.判断标准：硬度处于85a
‑
90a，即为合格；否则，即为不合格。
91.3.拉伸强度和延伸率：根据gbt 2951.11标准进行测试；
92.判断标准：
93.延伸率：延伸率优于460％，即为合格；延伸率差于460％，即为不合格；
94.拉伸强度：拉伸强度优于11.5mpa，即为合格；拉伸强度差于11.5mpa，即为不合格。
95.测试结果见表1。
96.表1.实施例性能测试结果
97.实施例导热系数硬度延伸率拉伸强度实施例1合格合格合格合格实施例2合格合格合格合格实施例3合格合格合格合格实施例4合格合格不合格不合格实施例5不合格不合格不合格不合格实施例6不合格不合格不合格不合格实施例7不合格不合格不合格不合格实施例8不合格不合格不合格不合格
98.前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。