全文摘要
本发明涉及一种用于PVC\/PE塑料的导热填充材料的制备方法，将水镁石粉体原料加到三颈烧瓶中，加热搅拌，得到干燥的微纳米水镁石粉体；再将异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯用少量溶剂分散后雾状喷入微纳米水镁石粉体中，继续加热搅拌，收集材料，即得到用于PVC\/PE塑料的导热填充材料，该导热填充材料的活化指数达到98.33％，吸油值不高于27.38％，沉降时间为55h。本发明采用异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯对水镁石进行表面改性，制得的改性微纳米水镁石材料表面含有多种非极性疏水性烷基链化学基团，能极大提高材料在耐热聚乙烯塑料中的分散性。在大填充条件下实现耐热聚乙烯材料导热性能的提升。
主设计要求
1.一种用于PVC\/PE塑料的导热填充材料的制备方法，其特征在于对微纳米水镁石粉体通过干法改性得到，具体包括以下步骤：(1)取微纳米水镁石粉体原料加入到三颈烧瓶中，加热搅拌，得到干燥的微纳米水镁石粉体；(2)将异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯用少量溶剂分散后雾状喷入上述微纳米水镁石粉体中，继续加热搅拌，然后收集材料，即得到所述的用于PVC\/PE塑料的导热填充材料，该导热填充材料的活化指数达到98.33％，吸油值不高于27.38％，沉降时间为55h。
设计方案
1.一种用于PVC\/PE塑料的导热填充材料的制备方法，其特征在于对微纳米水镁石粉体通过干法改性得到，具体包括以下步骤：
(1)取微纳米水镁石粉体原料加入到三颈烧瓶中，加热搅拌，得到干燥的微纳米水镁石粉体；
(2)将异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯用少量溶剂分散后雾状喷入上述微纳米水镁石粉体中，继续加热搅拌，然后收集材料，即得到所述的用于PVC\/PE塑料的导热填充材料，该导热填充材料的活化指数达到98.33％，吸油值不高于27.38％，沉降时间为55h。
2.如权利要求1所述的导热填充材料的制备方法，其特征在于步骤(1)中水镁石粉体原料的粒径为300～7000目，加入量为10～100g。
3.如权利要求1所述的导热填充材料的制备方法，其特征在于步骤(1)中的搅拌为机械搅拌，步骤(1)和步骤(2)中加热搅拌的温度均为30～120℃。
4.如权利要求1所述的导热填充材料的制备方法，其特征在于步骤(2)中异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯与溶剂的质量比为1:1～4，所用的溶剂为乙醇或甲苯或二甲苯或乙腈或液体石蜡中的一种或几种混合。
5.如权利要求1所述的导热填充材料的制备方法，其特征在于所述的活化指数是指在丙三醇溶剂中，吸油值是指对蓖麻油，沉降时间是指在丙三醇中。
设计说明书
技术领域
本发明涉及导热填充材料技术领域，尤其是一种用于PVC\/PE塑料的导热填充材料的制备方法，具体是一种功能性水镁石基导热填充材料的制备方法。
背景技术
高分子聚合材料在建筑材料领域有着广泛的应用，其中耐热聚乙烯材料的最高可达到80℃以上，被广泛用于LED灯罩或灯带以及地暖管。随着我国节能降耗要求的不断提高，对耐热聚乙烯材料导热性能的要求也越来越高。但是，聚乙烯材料本身的热导率很低，通过改变材料分子和链节结构获得特殊物理结构或具有完整结晶性来制备本征型导热材料的方法工艺复杂、操作难度大，成本高，不适合大规模生产和应用。采用将具有高热导率的填料对聚合物进行填充改性，制备导热复合材料的方法克服了制备本征型导热材料的缺点，受到产业界的认可并快速发展起来。
填充是高分子聚合材料物理改性的主要手段。所谓填充改性是在聚合物中均匀掺混模量比聚合物高得多的微粒状填充改性剂(简称填料)的改性方法。选用适当的填料和填充量，不仅能提高高分子材料的冲击强度或断裂强度，而且能提高材料的导热性能。金属填料如铜、镁、镍等粉末具有较高的导热系数，添加到高分子聚合材料中能够有效提高材料的导热系数，但这类材料不耐腐蚀。
金属氧化物如MgO具有较好的导热系数，并且具有良好的稳定性，是一种性能优良的导热填充材料。水镁石是迄今为止发现的含镁量最高的一种矿物，成本低廉，MgO理论含量为69.12％，H2<\/sub>O为30.88％。但是，水镁石表面极性较大，与非极性高分子聚合材料相容性差，不易分散，在使用过程中存在产品团聚严重、稳定性差和填充量小等问题，这极大地限制了水镁石的应用。因此，通过化学方法对水镁石进行表面改性，制备能够和耐热聚乙烯材料兼容，且具有良好稳定性的新型水镁石材料是目前该技术领域的研究热点之一。
发明内容
本发明针对水镁石粉体表面亲水疏油，在PVC\/PE聚合物中不易分散、填充量小的特点，提供了一种改性水镁石填料的制备方法，采用疏水性较高的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯对其进行表面改性，制得的改性微纳米水镁石材料表面含有多种非极性疏水性烷基链化学基团，能极大提高水镁石粉体在耐热聚乙烯材料中的分散性。在大填充条件下实现填充耐热聚乙烯材料导热性能的提升，降低塑料成本，可以用于PVC\/PE塑料的导热填充改性。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的，依据本发明提出的一种用于PVC\/PE塑料的导热填充材料的制备方法，是对微纳米水镁石粉体通过干法改性得到，具体包括以下步骤：
(1)取微纳米水镁石粉体原料加入到三颈烧瓶中，加热搅拌，得到干燥的微纳米水镁石粉体；
(2)将异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯用少量溶剂分散后雾状喷入上述微纳米水镁石粉体中，继续加热搅拌，然后收集材料，即得到所述的用于PVC\/PE塑料的导热填充材料，该导热填充材料的活化指数达到98.33％，吸油值不高于27.38％，沉降时间为55h。
优选的，步骤(1)中水镁石粉体原料的粒径为300～7000目，加入量为10～100g。
优选的，步骤(1)中的搅拌为机械搅拌，步骤(1)和步骤(2)中加热搅拌的温度均为30～120℃。
优选的，步骤(2)中异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯与溶剂的质量比为1:1～4，所用的溶剂为乙醇或甲苯或二甲苯或乙腈或液体石蜡中的一种或几种混合。
所述的活化指数是指在丙三醇溶剂中，吸油值是指对蓖麻油，沉降时间是指在丙三醇中，红外光谱是指KBr压片法。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)、本发明的改性微纳米水镁石粉体将异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯通过共价键联结到微纳米水镁石粉体表面，制得异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯改性微纳米水镁石粉体，材料具有较好的稳定性。此外，功能化改性后，该材料表面具有多种非极性官能团，可有效解决水镁石粉体在耐热聚乙烯材料中的偶联、分散性，在大填充条件下实现填充耐热聚乙烯材料物理性能的提升。
(2)、本发明选用异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯有机试剂联接到微纳米水镁石表面，不仅能保留水镁石良好的导热性，而且能够发挥异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的疏水性，非常适合耐热聚乙烯材料的填充改性，提高了耐热聚乙烯材料的导热性能。
(3)、本发明所述改性方法为干法改性，有机溶剂用量少，无需后续废液处理，绿色环保，符合环境效益。
附图说明
图1是水镁石改性前的红外光谱图；
图2是水镁石改性后的红外光谱图；
图3是水镁石改性前的扫描电镜图；
图4是水镁石改性后的扫描电镜图。
具体实施方式
为进一步阐述本发明采取的技术手段和技术效果，以下结合实施例，对本发明一种用于PVC\/PE塑料的导热填充材料的制备方法进行详细说明。
实施例1
一、将10g 300目的微纳米水镁石粉体加入到三颈瓶中，40℃加热搅拌30min。
二、将0.5g异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯用20mL无水乙醇分散，雾状喷入上述微纳米水镁石粉体中，继续于40℃搅拌30min，然后收集材料，即得到所述的PVC\/PE用导热填充材料-改性微纳米水镁石粉体。
对所得导热填充材料进行活化指数、吸油值、沉降时间测试及红外光谱和扫描电镜表征，红外光谱图显示改性后水镁石表面有异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的特征吸收峰。
活化指数用来检测和表征表面改性效果，无机填料粉体一般相对密度较大，而且表面呈极性状态，在极性溶剂中自然沉降。而有机表面改性剂是非极性的偶联剂，因此，经表面改性处理后的无机粉体，表面变为非极性。活化指数按照以下方法测定：称取一定量得到的改性微纳米水镁石粉体，置于盛有一定体积极性溶剂的容器中，以一定转速搅拌1～2min，然后静置，等溶液澄清后，静置，刮去溶液表面的粉体填料，并将沉入烧杯底部的粉体过滤、烘干、称重。根据公式计算活化指数，即：
吸油值是无机粉体改性最主要的直接表征方法之一，其大小会直接影响复合材料加工的加工性能以及填充量。当填料与增塑剂同时并用，如果填料吸油值高就会吸附增塑剂，降低增塑剂对树脂的增塑效果，或者需增大增塑剂的用量。吸油值按照以下方法测定：将称好的改性微纳米水镁石粉体材料放到面积不小于20cm×20cm洁净的玻璃上，用酸式滴定管盛装蓖麻油，缓慢向样品中滴加蓖麻油，同时不断用玻璃棒搅拌，使样品和蓖麻油充分混合均匀，当样品与蓖麻油粘结成团，无游离的干燥样品时即为终点。计算公式：
沉降时间用来表征和评价粉体在溶液中的分散稳定性，分散性越好，沉降速度越慢，沉降时间也就越长。沉降时间按照以下方法测定：先取一定量得到的改性微纳米水镁石粉体材料配置成一定浓度的丙三醇悬浮液，然后将此悬浮液移入带有一定刻度的沉降管，记录悬浮液中颗粒沉降到指定刻度的时间。
经测试，所得改性微纳米水镁石粉体材料在丙三醇中的活化指数达到95.64％，对蓖麻油的吸油值为27.38％，沉降时间为51h，红外光谱图显示有异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的特征吸收峰。
实施例2
一、将50g 800目的微纳米水镁石粉体加入到三颈瓶中，80℃加热搅拌50min。
二、将1.0g异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯用30mL甲苯分散，雾状喷入上述微纳米水镁石粉体中，继续于80℃搅拌50min，然后收集材料，即得到所述的改性微纳米水镁石粉体材料，其在丙三醇中的活化指数达到97.42％，对蓖麻油的吸油值为26.32％，沉降时间为48h，红外光谱图显示有异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的特征吸收峰，如图2所示。水镁石改性后的扫描电镜图如图4所示。
实施例3
一、将80g 2000目的微纳米水镁石粉体加入到三颈瓶中，100℃加热搅拌50min。
二、将2.0g异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯用25mL乙腈分散，雾状喷入上述微纳米水镁石粉体中，继续于100℃搅拌60min，然后收集材料，即得到所述的改性微纳米水镁石粉体材料，其在丙三醇中的活化指数达到98.33％，对蓖麻油的吸油值为25.99％，沉降时间为55h，红外光谱图显示有异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的特征吸收峰。
实施例4
一、将100g 5000目的微纳米水镁石粉体加入到三颈瓶中，120℃加热搅拌50min。
二、将4.0g异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯用40mL乙腈分散，雾状喷入上述微纳米水镁石粉体中，继续于120℃搅拌80min，然后收集材料，即得到所述的改性微纳米水镁石粉体材料，其在丙三醇中的活化指数达到97.55％，对蓖麻油的吸油值为24.65％，沉降时间为52h，红外光谱图显示有异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的特征吸收峰。
实施例5
一、将120g 6000目的微纳米水镁石粉体加入到三颈瓶中，110℃加热搅拌60min。
二、将4.0g异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯用40mL液体石蜡分散，雾状喷入上述微纳米水镁石粉体中，继续于110℃搅拌60min，然后收集材料，即得到所述的改性微纳米水镁石粉体材料，其在丙三醇中的活化指数达到96.58％，对蓖麻油的吸油值为23.54％，沉降时间为49h，红外光谱图显示有异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的特征吸收峰。
以上所述仅是本发明的实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，本发明还可以根据以上结构和功能具有其它形式的实施例，不再一一列举。因此，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201910586267.6
申请日:2019-07-01
公开号:CN110183797A
公开日:2019-08-30
国家:CN
国家/省市:41(河南)
授权编号:授权时间:主分类号:C08L 27/06
专利分类号:C08L27/06;C08L23/06;C08K9/04;C08K3/22
范畴分类:17F;
申请人:洛阳市科创绿色建材研究院
第一申请人:洛阳市科创绿色建材研究院
申请人地址:471000 河南省洛阳市汝阳县产业集聚区办公楼
发明人:吴春来;张少文;彭传云;卫应亮;王璐;许雯雯;罗云;高展鹏
第一发明人:吴春来
当前权利人:洛阳市科创绿色建材研究院
代理人:寿宁;张华辉
代理机构:11019
代理机构编号:北京中原华和知识产权代理有限责任公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计