一种导热聚氯乙烯及其制备方法
阅读说明：本技术 一种导热聚氯乙烯及其制备方法 (Heat-conducting polyvinyl chloride and preparation method thereof ) 是由 陶先威 于 2021-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种导热聚氯乙烯,包括：100重量份的聚氯乙烯母料,5～40重量份的增塑剂,0.1～5重量份的稳定剂,0.1～5重量份的润滑剂,1～20重量份的超支化聚酯,0.1～10重量份的氮化硼；氮化硼在超支化聚酯辅助下在聚氯乙烯中均匀分散形成导热网络。本发明过加入超支化聚酯,利用超支化聚酯独特的球状多枝结构,从而达到有效剥离氮化硼的效果,获得不易团聚的氮化硼纳米片；同时,由于超支化聚酯在聚氯乙烯中的溶解性能很好,吸附在超支化聚酯上的氮化硼纳米片可以很好的与聚氯乙烯进行混合,从而辅助氮化硼在聚氯乙烯中稳定且均匀的分散,使氮化硼纳米片在聚氯乙烯中形成导热网络,从而使聚氯乙烯的导热率有显著提高,也提高了透明度和韧性。(The invention discloses a heat-conducting polyvinyl chloride, which comprises: 100 parts by weight of polyvinyl chloride master batch, 5-40 parts by weight of plasticizer, 0.1-5 parts by weight of stabilizer, 0.1-5 parts by weight of lubricant, 1-20 parts by weight of hyperbranched polyester and 0.1-10 parts by weight of boron nitride; the boron nitride is uniformly dispersed in the polyvinyl chloride with the assistance of the hyperbranched polyester to form a heat-conducting network. According to the invention, by adding hyperbranched polyester and utilizing the unique spherical multi-branch structure of the hyperbranched polyester, the effect of effectively stripping boron nitride is achieved, and boron nitride nanosheets which are not easy to agglomerate are obtained; meanwhile, the hyperbranched polyester has good solubility in polyvinyl chloride, and the boron nitride nanosheets adsorbed on the hyperbranched polyester can be well mixed with polyvinyl chloride, so that the boron nitride is assisted to be stably and uniformly dispersed in the polyvinyl chloride, the boron nitride nanosheets form a heat conducting network in the polyvinyl chloride, the heat conductivity of the polyvinyl chloride is remarkably improved, and the transparency and the toughness are also improved.)
技术领域
本发明涉及导热材料领域技术，具体涉及一种导热聚氯乙烯及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)作为五大通用塑料之一因为其良好的性能、低廉的造价在日常生活中应用非常广泛，但PVC属于塑料家族，塑料家族有一个通病，即塑料的导热性能很差且不耐高温，热导率相对于金属很低，以至于不能长期在高温的条件下工作，因此很多
技术领域
都采用导热性能更优异的金属或金属氧化物，但金属或金属氧化物加工困难，造价高，综上开发出导热塑料是及其必要的。PVC制品的优点在于其加工方便、节能减排、可再生生产、造价低廉，目前研发的导热塑料透光一般都是向其中添加纳米金属氧化物颗粒，但纳米金属氧化物颗粒与塑料制品的相容性不是很好，且纳米金属氧化物颗粒为一维填料对高分子材料的改性效果并不好。同时也有人在尝试将氮化硼加入到塑料制品中，氮化硼为二维片层状结构，其结构与石墨烯相似，但氮化硼改性的塑料制品的导热率并没有比之前未添加时候更高，原因为氮化硼片层之间的作用力较大容易团聚，在塑料制品中很难形成二维导热网络，若要达到导热良好的目的，必须添加大量的氮化硼，过多的氮化硼的加入会使得塑料制品的透明度变差且韧性变差。因此现存的导热透光塑料均存在或大或小的问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在之缺失，提供一种导热聚氯乙烯，其热导率高，透光率好，表面光滑，成本低，制备方法简单，制备过程无有毒物质释放，有利于环境保护。
本发明的另一目的是提供该导热聚氯乙烯的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种导热聚氯乙烯，包括：100重量份的聚氯乙烯母料，5～40重量份的增塑剂，0.1～5重量份的稳定剂，0.1～5重量份的润滑剂，1～20重量份的超支化聚酯，0.1～10重量份的氮化硼；氮化硼在超支化聚酯辅助下在聚氯乙烯中均匀分散形成导热网络。
作为一种优选方案，所述聚氯乙烯母料选自SG1～SG8型号聚氯乙烯树脂中的一种或几种。
作为一种优选方案，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、亚磷酸三异辛基酯、邻苯二甲酸二丁酯中的至少一种。
作为一种优选方案，所述稳定剂选自铅盐复合稳定剂、OBS有机基稳定剂、有机锡类稳定剂、液体复合稳定剂、钙锌复合稳定剂、钡锌复合稳定剂、钾锌复合稳定剂中的至少一种。
作为一种优选方案，所述润滑剂选用聚乙烯蜡。
作为一种优选方案，所述氮化硼的颗粒粒径为0.5～50μm。
一种导热聚氯乙烯的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将1～20重量份的超支化聚酯与0.1～10重量份的氮化硼混合并溶解到有机溶剂中，形成初始混合物，采用超声波对初始混合物进行处理，使氮化硼在有机溶剂中形成稳定分散的寡层氮化硼，然后将有机溶剂去除，得到由超支化聚酯和寡层氮化硼组成的第一混合物；
步骤二：将100重量份的聚氯乙烯母料，5～40重量份的增塑剂，0.1～ 5重量份的稳定剂，0.1～5重量份的润滑剂混合，形成第二混合物；
步骤三：将第一混合物和第二混合物混合并搅拌，形成第三混合物，将第三混合物放在双辊混炼机上进行双辊混炼，双辊的温度控制在140℃～ 190℃，前后辊的速度比为1:1.2，双辊的辊间距为0.2～0.7mm，混炼时间在 3～10min；
步骤四：将混炼完毕的第三混合物置于热压机中进行热压，热压的预热时间为2～5min,预热完成后进行半压合，半压合时间为2～5min，其中放气三到五次，然后进行全压合，全压合时间为2～7min，热压温度控制在 140～190℃，最后冷却3～5min，得到导热聚氯乙烯。
作为一种优选方案，所述有机溶剂选自氯仿、四氢呋喃、石油醚或乙醚中的至少一种。
作为一种优选方案，步骤一中，去除有机溶剂的方法选自吹扫法或旋蒸法中的一种。
作为一种优选方案，步骤三中，混炼前，将第三混合物放到烘箱中恒温处理3～60min，烘箱的温度设置在40～60℃。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，本发明通过加入超支化聚酯，利用超支化聚酯独特的球状多枝结构，从而达到有效剥离氮化硼的效果，获得不易团聚的氮化硼纳米片；同时，由于超支化聚酯在聚氯乙烯中的溶解性能很好，吸附在超支化聚酯上的氮化硼纳米片可以很好的与聚氯乙烯进行混合，不会出现分散不均匀的情况，从而辅助氮化硼在聚氯乙烯中稳定且均匀的分散，使氮化硼纳米片在聚氯乙烯中形成导热网络，从而减少氮化硼用量的情况下使聚氯乙烯的导热率有显著提高，也提高了导热聚氯乙烯的透明度和韧性。本发明的导热聚氯乙烯具有成本低廉、热导率高、容易加工、不易老化、成型方法简单、可制备成各种形状、无污染的优点，可以应用在更广阔的的领域中，例如可以拉成管材做装饰灯的灯罩、也可以用在航空领域，既可以绝缘又能导热且稳定抗氧化。
为更清楚地阐述本发明的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合附图与具体实施例来对本发明作进一步详细说明：
附图说明
图1是本发明之导热聚氯乙烯的制备工艺流程图；
图2是超支化聚酯辅助分散氮化硼形成氮化硼溶液的原理示意图；
图3是超支化聚酯辅助氮化硼在聚氯乙烯中分散并形成导热网络的示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种导热聚氯乙烯，包括：100重量份的聚氯乙烯母料(PVC)，5～40 重量份的增塑剂，0.1～5重量份的稳定剂，0.1～5重量份的润滑剂，1～ 20重量份的超支化聚酯(HBP)，0.1～10重量份的氮化硼；氮化硼在超支化聚酯辅助下在聚氯乙烯中均匀分散形成导热网络。本发明中，聚氯乙烯作为导热塑料的主体，增塑剂、润滑剂、稳定剂以及氮化硼为改性填料，超支化聚酯可以辅助剥离氮化硼，获得氮化硼纳米片，同时超支化聚酯作为增塑剂能很好地改善聚氯乙烯的可加工性也能促进氮化硼在聚氯乙烯中的稳定分散，进而形成导热网络。
本发明中，所述聚氯乙烯母料选自SG1～SG8型号聚氯乙烯树脂中的一种或几种。所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二异壬酯、亚磷酸三异辛基酯、邻苯二甲酸二丁酯中的至少一种。所述稳定剂选自铅盐复合稳定剂、OBS有机基稳定剂、有机锡类稳定剂、液体复合稳定剂、钙锌复合稳定剂、钡锌复合稳定剂、钾锌复合稳定剂中的至少一种。所述润滑剂选用聚乙烯蜡。所述氮化硼的颗粒粒径为0.5～50μm。所述超支化聚酯选用超支化聚丙烯酸酯。
本发明还提供一种导热聚氯乙烯的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将1～20重量份的超支化聚酯与0.1～10重量份的氮化硼混合并溶解到有机溶剂中，形成初始混合物，采用超声波对初始混合物进行处理0.5～72小时，使氮化硼在有机溶剂中形成稳定分散的寡层氮化硼，然后将有机溶剂去除，得到由超支化聚酯和寡层氮化硼组成的第一混合物；其中，所述有机溶剂选自氯仿、四氢呋喃、石油醚或乙醚中的至少一种；去除有机溶剂的方法选自吹扫法或旋蒸法中的一种，例如将经过超声波处理的初始混合物放在吹风机下一遍磁力搅拌一边冷风吹扫，在吹扫完毕后将混合物放在真空箱内真空处理10～240min，目的是完全去除混合物中的有机溶剂。
步骤二：将100重量份的聚氯乙烯母料，5～40重量份的增塑剂，0.1～ 5重量份的稳定剂，0.1～5重量份的润滑剂混合，形成第二混合物；
步骤三：将第一混合物和第二混合物混合并搅拌，形成第三混合物，先将第三混合物放到烘箱中恒温处理3～60min，烘箱的温度设置在40～ 60℃，通过恒温处理使各组分更好更均匀的分散在聚氯乙烯中，然后将第三混合物放在双辊混炼机上进行双辊混炼，双辊的温度控制在140℃～ 190℃，前后辊的速度比为1:1.2，双辊的辊间距为0.2～0.7mm，混炼时间在 3～10min。本发明通过使用两个平行摆放的中空辊筒，以不一样的线速度相对反转，第三混合物在速度梯度作用下形成一定的剪切力，这种剪切力可以物料中的各种组分均匀分散；通过控制合适的混炼温度，从而使物料混炼时达到粘流态，更容易实现混炼均匀，也避免了温度过低或过高时聚氯乙烯发生降解的情况。
步骤四：将混炼完毕的第三混合物置于热压机中进行热压，热压的预热时间为2～5min,预热完成后进行半压合，半压合时间为2～5min，其中放气三到五次，然后进行全压合，全压合时间为2～7min，热压温度控制在 140～190℃，最后冷却3～5min，得到导热聚氯乙烯。通过在合理的时间内进行预热和合压，使材料在模具中更好的熔融并成型，从而使模压出来的制品表面光滑且相对均匀。
综上所述，本发明通过加入超支化聚酯，利用超支化聚酯独特的球状多枝结构，从而达到有效剥离氮化硼的效果，获得不易团聚的氮化硼纳米片；同时，由于超支化聚酯在聚氯乙烯中的溶解性能很好，吸附在超支化聚酯上的氮化硼纳米片可以很好的与聚氯乙烯进行混合，不会出现分散不均匀的情况，从而辅助氮化硼在聚氯乙烯中稳定且均匀的分散，使氮化硼纳米片在聚氯乙烯中形成导热网络，从而减少氮化硼用量的情况下使聚氯乙烯的导热率有显著提高，也提高了导热聚氯乙烯的透明度和韧性。本发明的导热聚氯乙烯具有成本低廉、热导率高、容易加工、不易老化、成型方法简单、可制备成各种形状、无污染的优点，可以应用在更广阔的的领域中，例如可以拉成管材做装饰灯的灯罩、也可以用在航空领域，既可以绝缘又能导热且稳定抗氧化。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，故凡是依据本发明的技术实际对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均仍属于本发明技术方案的范围内。
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