本發明涉及一種高輻射散熱導熱塑料，尤其是涉及一種可增強輻射散熱及高導熱雙重效果的塑膠材料及其制備方法。

背景技術：

導熱類塑料是指具有較高熱導率的一類塑料制品，一般其熱導率大于1w/(m.k)。大多數金屬材料的導熱性較好，可用于散熱器、熱交換材料、印刷線路板等場合，但金屬材料的耐腐蝕性限制了一些領域的應用，具體如化工生產和廢水處理中的交換器、導熱管等。塑料的耐腐蝕性和力學性能都很好，但與金屬材料相比，塑料材料的導熱性能不好。塑料的低導熱性，限制了其應用范圍。

隨著電氣領域集成技術和組裝技術的迅速發展，電子元器件和邏輯電路的體積成千倍、萬倍的縮小，迫切需要具有高散熱性的絕緣封裝材料，而傳統的金屬、金屬氧化物、金屬氮化物和炭類導熱材料已無法滿足此類需要，人們將目光投向具有優異綜合性能的塑料上來。

輻射散熱，是通過提高物體表面輻射效率(特別是提高紅外輻射效率)，增強物體散熱性能，降低物體表面和內部溫度，且不受周圍介質影響，輻射散熱可以在真空環境中使用，起到輻射降溫的同時，還可以增加自潔性、絕緣性、防腐性、防水性、抗酸堿等性能。

目前，在導熱塑料中常用的導熱填料為氮化鋁、氮化硅、氮化硼、氧化鋁、氧化鎂、氧化硅等，這些高導熱性的材料均以傳導方式作為熱能傳輸媒介,一但分散不均勻或熱能量過大負載過大時往往熱能都無法滿足塑料散熱能力。

技術實現要素：

為解決上述背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種高輻射散熱導熱塑料及其制備方法，以達到力學性能好、結構力強，適應市場的需求的目的。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種高輻射散熱導熱塑料，包括如下組分：

液晶高分子聚合物45～50％；

納米單箭類鉆石型石墨烯微片1～2％；

填料45～50％；

玻璃纖維1～2％；

偶聯劑0.1～1％；

所述填料為氮化物和納米氧化物的混合粉末。

優選的，所述填料還包括顏料和樹脂。

優選的，所述樹脂采用耐高溫高分子聚合物。

一種高輻射散熱導熱塑料的制備方法，包括以下步驟：

1)先分別篩選液晶高分子聚合物、納米單箭類鉆石型石墨烯微片、氮化物、玻璃纖維和納米氧化物；

2)對篩選后的液晶高分子聚合物進行烘干干燥；

3)對篩選后的納米單箭類鉆石型石墨烯微片、氮化物、玻璃纖維和納米氧化物進行球磨粉碎；

4)將上述液晶高分子聚合物、納米單箭類鉆石型石墨烯微片、氮化物、玻璃纖維和納米氧化物與偶聯劑混合，再經過熔融后擠出，經過冷卻、造粒；

5)將上述造粒經過篩選、烘干干燥，最后包裝即可。

通過上述技術方案，本發明提供的一種高輻射散熱導熱塑料及其制備方法，通過采用粒徑為3～30nm的絕緣改性后的納米單箭類鉆石型石墨烯微片，將其搭配氮化物、納米氧化物等其他導熱填料混合偶聯劑一起使用，可保證產品的導熱性達到導熱率25w/(m.k)以上，其力學性能好、結構力強，適應市場的需求，同時，散熱導熱塑料具有材料分散均勻、機械性能好、導熱性能好和阻燃性能好等特點，而且生產效率高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為本發明實施例所公開的一種高輻射散熱導熱塑料的制備方法的步驟圖；

圖2為本發明的石墨碳晶體研磨前的厚度示意圖；

圖3為本發明的石墨碳晶體研磨后的厚度示意圖；

圖4為本發明的石墨碳晶體研磨后的放大圖；

圖5為本發明的石墨碳晶體研磨后的高倍納米投影儀放大量測圖；

圖6為本發明的石墨碳晶體研制后的波長曲線圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。

實施例一：

本發明提供的一種高輻射散熱導熱塑料，包括如下組分：

液晶高分子聚合物45％；

納米單箭類鉆石型石墨烯微片2％；

填料50％；

玻璃纖維2％；

偶聯劑1％；

所述填料為氮化物和納米氧化物的混合粉末。

實施例二：

本發明提供的一種高輻射散熱導熱塑料，包括如下組分：

液晶高分子聚合物49.9％；

納米單箭類鉆石型石墨烯微片1％；

填料48％；

玻璃纖維1％；

偶聯劑0.1％；

所述填料為氮化物和納米氧化物的混合粉末。

實施例三：

本發明提供的一種高輻射散熱導熱塑料，包括如下組分：

液晶高分子聚合物48％；

納米單箭類鉆石型石墨烯微片1.8％；

填料47.9％；

玻璃纖維1.6％；

偶聯劑0.7％；

所述填料為氮化物、納米氧化物、顏料和樹脂的混合粉末，所述樹脂采用耐高溫高分子聚合物。

實施例四：

本發明提供的一種高輻射散熱導熱塑料，包括如下組分：

液晶高分子聚合物47.5％；

納米單箭類鉆石型石墨烯微片1.9％；

填料48.6％；

玻璃纖維1.5％；

偶聯劑0.5％；

所述填料為氮化物、納米氧化物、顏料和樹脂的混合粉末，所述樹脂采用耐高溫高分子聚合物。

實驗例一：

熱擴散系數-netzschlfa分析

常規信息

被測物尺寸為8.9cm*5.6cm*0.3cm＝14.952，重量32克/體積14.952＝密度2.14，其比熱熔lcp＝1870j/kg/℃氮化物740j/kg/℃依用量百分比計算為1305j/kg/℃；熱擴散系數具體結果如下：

結果

測試值1是1.059mm2/s(0.01059cm2/s)

結果

測試值2是1.067mm2/s(0.01067cm2/s)

其中：導熱系數＝熱擴散系數*密度*比熱容

熱擴散率是0.01059cm2/s*lcp+填料＝密度2.14g/m3*比熱容＝1305j/kg/℃＝29.57w/(㎡·k)

本發明還提供了一種高輻射散熱導熱塑料的制備方法，如圖1所示，包括以下步驟：

1)先分別篩選液晶高分子聚合物、納米單箭類鉆石型石墨烯微片、氮化物、玻璃纖維和納米氧化物；

2)對篩選后的液晶高分子聚合物進行烘干干燥；

3)對篩選后的納米單箭類鉆石型石墨烯微片、氮化物、玻璃纖維和納米氧化物進行球磨粉碎；

4)將上述液晶高分子聚合物、納米單箭類鉆石型石墨烯微片、氮化物、玻璃纖維和納米氧化物與偶聯劑混合，再經過熔融后擠出，經過冷卻、造粒；

5)將上述造粒經過篩選、烘干干燥，最后包裝即可。

石墨烯或石墨烯微片普遍都以導電、導熱做為散熱材料媒介，石墨的結構為蜂窩型的平面一片片堆迭起來形成的，余下的自由電子能在“石墨片”之間移動，所以能夠形成定向移動的電子流也就可以導電，這跟金屬導電的原理是一樣的。

本發明采用的石墨烯微片(簡稱mlg，multi-layergraphene)則是以立體的蜂窩方式長晶生成(如同金剛石礦、類鉆石礦類)，而每一個碳原子的四個價電子都形成共價鍵被束縛住了，不能形成定向移動的電子流，于是就不能導電。

生成后石墨碳晶體利用濕式納米研磨方式,以單一方向壓磨,產生厚度為納米化,面積微米化，如圖2-4所示，分別為研磨前的厚度、研磨后的厚度和研磨后放大圖，如圖5所示，采用利用高倍納米投影儀放大量測后，厚度最小化約為5nm，研磨后的產品本身具有高電阻抗、不導電、不導熱,但是可增強紅外線輻射波長,最高峰值約在7.5-9.5um。

如圖6所示，利用氮化物與納米氧化物本身傳導功能，晶體狀與片狀結合，產生熱能連結，mlg片狀材料可以增強紅外線輻射散熱面積及強度,達到有效輻射散熱及傳導散熱的條件。

本發明公開的一種新型家居用接地導電式貼身衣物，通過采用粒徑為3～30nm的絕緣改性后的納米單箭類鉆石型石墨烯微片，將其搭配氮化物、納米氧化物等其他導熱填料混合偶聯劑一起使用，可保證產品的導熱性達到導熱率25w/(m.k)以上，其力學性能好、結構力強，適應市場的需求，同時，散熱導熱塑料具有材料分散均勻、機械性能好、導熱性能好和阻燃性能好等特點，而且生產效率高。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。