一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基及其制備方法，其組成成分為：橡膠體材料、防老劑、炭黑、硫磺、促進(jìn)劑、增塑劑、導(dǎo)熱填料、石蠟油、分散劑；通過(guò)納米銅/丁腈橡膠復(fù)合材料的制取，并對(duì)原料進(jìn)行塑煉、共混、干燥、硫化，制得橡膠基復(fù)合材料；本發(fā)明具有良好的導(dǎo)熱性能，熱導(dǎo)率高，而且具有良好的抗疲勞性，熱力學(xué)性能好，而且使用穩(wěn)定性能高。
【專利說(shuō)明】一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及納米新材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
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[0002]橡膠為熱的不良導(dǎo)體，其制品在使用過(guò)程中，因滯后損失及摩擦而產(chǎn)生大量熱量，這些熱量如果不能及時(shí)散出，將導(dǎo)致制品內(nèi)部溫度過(guò)高而使其性能下降，提高橡膠材料的導(dǎo)熱性能，可使橡膠材料在使用過(guò)程中產(chǎn)生的熱量及時(shí)散失，減少熱量的積累，保證橡膠制品的正常使用；高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料作為一種極具應(yīng)用前景的功能材料，由于有著良好的熱傳導(dǎo)性能，因而在機(jī)械、車輛、航空、航天、軍事裝備等諸多制造業(yè)及高科技領(lǐng)域發(fā)揮著非常重要的作用，因此開發(fā)具有良好導(dǎo)熱性能，同時(shí)又具有較高的介電性能和可加工性能的聚合物基復(fù)合材料，對(duì)于促進(jìn)機(jī)械、車輛、航空等領(lǐng)域快速發(fā)展有著重要意義。
[0003]導(dǎo)熱橡膠材料按制備工藝可以大致分為本征型導(dǎo)熱聚合物和填充型導(dǎo)熱聚合物；本征型導(dǎo)熱聚合物材料是在聚合物合成及成型加工過(guò)程中通過(guò)改變分子和鏈節(jié)結(jié)構(gòu)，或者通過(guò)外力的作用改變分子和分子鏈的排列來(lái)獲得特殊物理結(jié)構(gòu)，從而提高材料的導(dǎo)熱性能，但是目前想制備這種本征型導(dǎo)熱高分子材料比較困難且代價(jià)高昂；填充型導(dǎo)熱高分子材料，是通過(guò)向聚合物基體中添加高導(dǎo)熱填料的方法來(lái)制備，相對(duì)制備本征型導(dǎo)熱聚合物材料來(lái)講，其加工工藝簡(jiǎn)單 ，操作過(guò)程容易掌握，加工成本低廉，經(jīng)適當(dāng)工藝處理可用于某些特殊領(lǐng)域，可進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，因此目前國(guó)內(nèi)外導(dǎo)熱橡膠材料的研究主要集中在填充型導(dǎo)熱聚合物材料方向。
[0004]由于目前對(duì)導(dǎo)熱橡膠的研究多集中在填充型導(dǎo)熱橡膠方面，因而橡膠材料導(dǎo)熱性能的優(yōu)劣主要取決于橡膠基質(zhì)、填料和加工工藝3個(gè)方面的因素。填料自身的導(dǎo)熱性能及其在基質(zhì)中的分散情況對(duì)橡膠制品的導(dǎo)熱性能有很大的影響；材料成型過(guò)程中的溫度、壓力、填料及各種助劑的加料順序也會(huì)在很大程度上影響體系的導(dǎo)熱性能；橡膠基質(zhì)對(duì)材料的導(dǎo)熱性能的影響相對(duì)較小。
[0005]對(duì)于導(dǎo)熱橡膠而言，導(dǎo)熱填料有一個(gè)臨界填充體積。當(dāng)所加填料的量小于臨界體積時(shí)，填料粒子彼此之間的接觸比較少，相互作用比較小，此時(shí)填料對(duì)于整個(gè)體系的導(dǎo)熱性貢獻(xiàn)不大。當(dāng)填充量達(dá)到臨界體積以上時(shí)，填料粒子之間發(fā)生了強(qiáng)烈的相互作用，體系中形成了類似鏈狀和網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱網(wǎng)鏈。當(dāng)導(dǎo)熱網(wǎng)鏈的取向與熱流方向平行時(shí)，能在很大程度上提高體系的導(dǎo)熱性能。因此，如何使體系中的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈最大程度地形成，并具有最大有效熱傳導(dǎo)的能力，是制備高性能導(dǎo)熱橡膠需要關(guān)注的問題。
[0006]近年來(lái)，CoolPolymers公司、LNp工程塑料公司、peregrinel公司、RTP公司等推出各自的新型導(dǎo)熱材料，獲得的絕緣性塑料的熱導(dǎo)率高達(dá)普通塑料的10 — 50倍高，甚至更高。ChipPoly公司的產(chǎn)品CoolPoly，其熱導(dǎo)率達(dá)到10w/(m.K)，而重量可減少40 %，目前主要應(yīng)用于便攜式電腦和移動(dòng)電器的散熱管上。LNP推出了名為Konduit的導(dǎo)熱塑料，熱導(dǎo)率為1w/(m.K) ;poly0ne公司推出名為ThermaTeeh導(dǎo)熱工程塑料，熱導(dǎo)率達(dá)12 — 60W/(m.K), RTP公司推出熱導(dǎo)率達(dá)18w/(m.K)的LcP基導(dǎo)熱塑料。日本科學(xué)冶金公司與大阪市立工業(yè)研究所共同開發(fā)了比一般材料熱導(dǎo)率高100倍的塑料制造技術(shù)，用該技術(shù)制備塑料與一般塑料一樣，可以注射成型復(fù)雜形狀的制品，降低電子設(shè)備、辦公自動(dòng)化設(shè)備的發(fā)熱，防止機(jī)器失誤動(dòng)作。這種新技術(shù)是以塑料PPS(聚苯硫醚)粒料和高熱導(dǎo)率的陶瓷粉末為原料，先在低溫(200-2400C)熔融混合成合金粉末,再加熱成型。由于加熱，合金粉末成液態(tài)，在PPS樹脂內(nèi)部與陶瓷粉末相互間形成網(wǎng)狀的回路。
[0007]導(dǎo)熱橡膠分為單組分導(dǎo)熱填料填充體系和多組分導(dǎo)熱填料填充體系。單組分導(dǎo)熱填料填充體系主要有:將預(yù)處理過(guò)的銅粉加入到硅橡膠中，制得了高性能熱接口材料,該材料的熱導(dǎo)率達(dá)到116-117W/(m.K)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到3_4MPa ;以氮化硅作為導(dǎo)熱填料，將其粒徑控制在5-20um，用量為150-250份(質(zhì)量，下同)，制得了導(dǎo)熱性能、物理性能及加工性能良好的絕緣室溫硫化硅橡膠；以不銹鋼短纖維、片狀石墨、短碳纖維、鋁粉、氧化鋁等為填充料，制得了一系列導(dǎo)熱天然橡膠復(fù)合材料。通過(guò)研究復(fù)合材料的力學(xué)性能、靜態(tài)導(dǎo)熱性能、動(dòng)態(tài)溫升及它們與填充劑用量之間的關(guān)系等，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的靜態(tài)導(dǎo)熱性能隨導(dǎo)熱填充劑用量的增加而提高，同未加填充劑的膠料相比，復(fù)合材料的物理機(jī)械性能有所下降；以丁苯橡膠為基質(zhì)，以微米氧化鋁與納米氧化鋁為導(dǎo)熱填料，制備了填充型導(dǎo)熱橡膠，研究發(fā)現(xiàn)，在相同填充量下，用納米氧化鋁填充的導(dǎo)熱橡膠比微米氧化鋁填充者具有更好的導(dǎo)熱性能及物理機(jī)械性能 ；在適宜的比例下，納米氧化鋁與微米氧化鋁混合填充導(dǎo)熱橡膠的導(dǎo)熱效果要優(yōu)于單純使用微米粒子填充的橡膠；以氧化鋁為導(dǎo)熱填料制得絕緣導(dǎo)熱灌封硅橡膠，可用于航天器線路板，試驗(yàn)表明該材料具有優(yōu)良的電絕緣性能、較高的熱導(dǎo)率及優(yōu)良的耐老化性能；以氧化鋁、氧化鋅為導(dǎo)熱填料制得導(dǎo)熱硅橡膠，發(fā)現(xiàn)氧化鋁或氧化鋅可以提高硅橡膠的熱穩(wěn)定性和熱導(dǎo)率，但其熱膨脹系數(shù)減??；在相同填充量的情況下，填充氧化鋅的硅橡膠比填充氧化鋁者的熱性能要好，原因在于氧化鋅具有較高的熱導(dǎo)率和比較低的熱膨脹系數(shù)；以碳化硼為導(dǎo)熱填料制得導(dǎo)熱天然橡膠，研究表明碳化硼的加入可使天然橡膠的熱擴(kuò)散系數(shù)增大，而且老化后天然橡膠的熱擴(kuò)散系數(shù)比未老化天然橡膠的熱擴(kuò)散系數(shù)要大。
[0008]多組分導(dǎo)熱填料填充體系主要有:以聚二甲基硅氧烷為基礎(chǔ)膠，以氮化硅、氮化鋁和氧化鋁為導(dǎo)熱填料，制備了填充型雙組分室溫硫化(RTV-2)導(dǎo)熱硅橡膠，研究了填料氮化硅/氧化鋁或氮化鋁/氧化鋁并用對(duì)RTV-2硅橡膠導(dǎo)熱性能、加工性能及力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明:當(dāng)填料的總體積分?jǐn)?shù)為45%時(shí)，對(duì)于氮化硅/氧化鋁填充體系，隨著體系中氧化鋁體積分?jǐn)?shù)的增加，RTV-2導(dǎo)熱硅橡膠的熱導(dǎo)率先升后降，拉伸強(qiáng)度先增后減，而扯斷伸長(zhǎng)率則呈逐漸升高的趨勢(shì)，基料的黏度先減后增，用不同粒徑的氧化鋁與碳化硅并用，在室溫下填充硅橡膠，填料總量為55份時(shí)，混煉膠具有較低的黏度，硫化后硅橡膠的熱導(dǎo)率為1148W/(m.K);另外，加大填料的用量且控制其粒徑分布，可制得熱導(dǎo)率為2W/(m.K)的室溫硫化硅橡膠；采用50份的燈煙炭黑和不同份數(shù)的鈦酸鋇來(lái)改變丁基橡膠的導(dǎo)熱性能，研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)鈦酸鋇的添加量達(dá)到20份時(shí)，丁基橡膠的比熱和熱導(dǎo)率有明顯的增加；采用炭黑和硼酸共同填充天然橡膠的方法來(lái)提高天然橡膠的導(dǎo)熱性能，研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)用40份高耐磨炭黑和30份硼酸共同填充天然橡膠時(shí)，其熱導(dǎo)率可以達(dá)到314W/(m.K)。
[0009]綜上所述，目前提高導(dǎo)熱橡膠材料導(dǎo)熱性能的研究主要集中在填料的表面處理和改性，以及填料的粒徑分布等方面，從而導(dǎo)致開發(fā)的導(dǎo)熱橡膠材料的熱導(dǎo)率偏低。因此，使用新型導(dǎo)熱填料、新型填料復(fù)合技術(shù)及探索結(jié)構(gòu)型導(dǎo)熱橡膠復(fù)合材料，大幅度提高材料的導(dǎo)熱性、抗熱疲勞性、使用穩(wěn)定性及熱力學(xué)性能，是今后導(dǎo)熱橡膠復(fù)合材料研究和開發(fā)的方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0010]本發(fā)明的目的是提供一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料及其制備方法，能夠大幅度提高材料的導(dǎo)熱性、抗熱疲勞性、使用穩(wěn)定性及熱力學(xué)性能。
[0011]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案:
[0012]一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料，其特征在于:其組成成分為:
[0013]——橡膠體材料:其中橡膠體材料重量份數(shù)為100份，所述橡膠體材料為丁基類橡膠、丁腈橡膠、三元乙丙橡膠中的一種或多種；
[0014]----防老劑:所述防老劑重量份數(shù)為0.08-1.2份，更好的低限份數(shù)選擇份數(shù)為0.1份、0.15份、0.18份、0.24份、0.3份，更好的高限選擇份數(shù)為0.8份、0.85份、0.88份、0.95 份、1.0 份；
[0015]炭黑:所述炭黑重量份數(shù)為0.3-5.5份，更好的低限份數(shù)選擇為0.5份、0.9份、1.3份、1.8份、2.2份，更好的高限份數(shù)選擇為3.8份、4.2份、4.5份、4.8份、5.5份；
[0016]----硫磺:所述硫磺重量份數(shù)為1-12份，更好的低限份數(shù)選擇為1.5份、2.2份、
2.8份、3.5份、4.1份，更好的高限份數(shù)選擇為7.5份、8.2份、8.8份、9.5份、10.2份；
[0017]----促進(jìn)劑:所述促進(jìn)劑重量份數(shù)為0.08-1.2份，更好的低限份數(shù)選擇為0.1份、0.16份、0.18份、0.25份、0.3份，更好的高限份數(shù)選擇為0.8份、0.85份、0.9份、0.95份、1.0份；
[0018]----增塑劑:所述增塑劑重量份數(shù)為10-30份，更好的低限份數(shù)選擇為12份、14份、15份、16份、18份，更好的高限份數(shù)選擇為20份、22份、24份、25份、26份；
[0019]----石蠟油:所述石蠟油重量份數(shù)為0.3-6份，更好的低限份數(shù)選擇為0.5份、
0.8份、1.0份、1.2份、1.5份，更好的高限份數(shù)選擇為4.2份、4.5份、4.8份、5.0份5.4份；
[0020]導(dǎo)熱填料:所述導(dǎo)熱填料為微米鋒粉和納米銅粉，其中微米鋒粉和納米銅粉的重量份數(shù)為10-100份，更好的低限份數(shù)選擇為20份、25份、33份、45份、50份，更好的高限份數(shù)選擇為70份、75份、80份、85份；
[0021]----分散劑:所述分散劑重量份數(shù)為0.5-8份，更好的低限份數(shù)選擇為0.8份、
1.0份、1.2份、1.5份、1.8份，更好的高限份數(shù)選擇為5.5份、5.8份、6.2份、6.5份、7.2份。
[0022]進(jìn)一步優(yōu)選地，本發(fā)明一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料，其低限組成成分為:橡膠體材料100份，防老劑0.18份，炭黑1.3份，硫磺2.8份，促進(jìn)劑0.18份，增塑劑15份，石蠟油1.0份，導(dǎo)熱填料33份，分散劑1.2份。
[0023]進(jìn)一步優(yōu)選地，本發(fā)明一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料，其高限組成成分為:橡膠體材料100份，防老劑1.0份，炭黑4.8份，硫磺9.5份，促進(jìn)劑1.0份，增塑劑25份，石蠟油5.0份，導(dǎo)熱填料75份，分散劑6.5份。
[0024]所述的微米鋅粉與納米銅粉的質(zhì)量比為1:9-9:1。
[0025]所述的丁基類橡膠為丁基橡膠、氯化丁基橡膠或溴化丁基橡膠中的任一種。
[0026]所述炭黑為天然氣半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、天然氣槽法炭黑或混氣炭黑中的任一種。
[0027]—種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料的制備方法，它的步驟為:
[0028](I)、納米銅/ 丁腈橡膠復(fù)合材料的制取:在20_80°C下，以丁腈橡膠為配體，通過(guò)超聲分散，然后利用配位還原的方法，通過(guò)向丁腈橡膠內(nèi)加入還原劑、防老劑、納米銅，絮凝后洗滌并干燥，制得納米銅/ 丁腈橡膠復(fù)合材料；
[0029](2)、將上述步驟制取的納米銅/ 丁腈橡膠復(fù)合材料與所述原物料進(jìn)行配比并分別塑煉，塑煉1-20分鐘后，將上述物料進(jìn)行共混，并加入導(dǎo)熱填料以及其他配料制成混煉膠，然后將上述混煉膠停放8-24h，然后在100-200°C、5-20MPa下，硫化10-60分鐘，制得所需橡膠基復(fù)合材料。
[0030]所述的還原劑包括次亞磷酸鈉、乙二醇、聚乙二醇、甲醛。
[0031]所述超聲的功率為200-1500W，超聲時(shí)間為1_2小時(shí)。
[0032]本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)復(fù)合材料，選擇微米和納米銅粉混合填料，是由于微米鋅粉在橡膠基體中主要起橋梁搭接作用，而制得的納米銅粉填充空隙，并與微米鋅粉形成合金，可以獲得更有效的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明可以用較少的導(dǎo)熱填料份數(shù)，來(lái)提高橡膠材料的導(dǎo)熱性能，使得本發(fā)明具有良好的導(dǎo)熱性能，熱導(dǎo)率高，本發(fā)明具有良好的抗熱疲勞性，有良好的熱力學(xué)性能，而且使用穩(wěn)定性能高，本發(fā)明制備的寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料可根據(jù)用途的不同選用不同的橡膠材料做基體，使得本發(fā)明具有較廣的適用范圍，制品可以根據(jù)使用環(huán)境的不同(如溫度，壓力，所接觸的溶劑等)選擇不同的橡膠基體，根據(jù)使用需要的不同制成薄膜、片材、板材等，本發(fā)明制備的寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料可以用于汽車、航天、航空、電子、電器領(lǐng)域中需要散熱和傳熱的部位，可以達(dá)到減小界面之間接觸熱阻，并且具有良好的加工性能、韌性和較高的力學(xué)性能，以便于填充界面間的微小間隙的要求。 【具體實(shí)施方式】:
[0033]一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料，其特征在于:其組成成分為:
[0034]——橡膠體材料:其中橡膠體材料重量份數(shù)為100份，所述橡膠體材料為丁基類橡膠、丁腈橡膠、三元乙丙橡膠中的一種或多種；
[0035]防老劑:所述防老劑重量份數(shù)為0.08-1.2份，更好的低限份數(shù)選擇份數(shù)為
0.1份、0.15份、0.18份、0.24份、0.3份，更好的高限選擇份數(shù)為0.8份、0.85份、0.88份、
0.95 份、1.0 份；
[0036]----炭黑:所述炭黑重量份數(shù)為0.3-5.5份，更好的低限份數(shù)選擇為0.5份、0.9份、1.3份、1.8份、2.2份，更好的高限份數(shù)選擇為3.8份、4.2份、4.5份、4.8份、5.5份；
[0037]----硫磺:所述硫磺重量份數(shù)為1-12份，更好的低限份數(shù)選擇為1.5份、2.2份、
2.8份、3.5份、4.1份，更好的高限份數(shù)選擇為7.5份、8.2份、8.8份、9.5份、10.2份；
[0038]----促進(jìn)劑:所述促進(jìn)劑重量份數(shù)為0.08-1.2份，更好的低限份數(shù)選擇為0.1份、0.16份、0.18份、0.25份、0.3份，更好的高限份數(shù)選擇為0.8份、0.85份、0.9份、0.95份、1.0份；
[0039]----增塑劑:所述增塑劑重量份數(shù)為10-30份，更好的低限份數(shù)選擇為12份、14份、15份、16份、18份，更好的高限份數(shù)選擇為20份、22份、24份、25份、26份；
[0040]----石蠟油:所述石蠟油重量份數(shù)為0.3-6份，更好的低限份數(shù)選擇為0.5份、
0.8份、1.0份、1.2份、1.5份，更好的高限份數(shù)選擇為4.2份、4.5份、4.8份、5.0份5.4份；
[0041]導(dǎo)熱填料:所述導(dǎo)熱填料為微米鋒粉和納米銅粉，其中微米鋒粉和納米銅粉的重量份數(shù)為10-100份，更好的低限份數(shù)選擇為20份、25份、33份、45份、50份，更好的高限份數(shù)選擇為70份、75份、80份、85份；
[0042]----分散劑:所述分散劑重量份數(shù)為0.5-8份，更好的低限份數(shù)選擇為0.8份、
1.0份、1.2份、1.5份、1.8份，更好的高限份數(shù)選擇為5.5份、5.8份、6.2份、6.5份、7.2份。
[0043]所述的微米鋅粉與納米銅粉的質(zhì)量比為1:9-9:1。
[0044]所述的丁基類橡膠為丁基橡膠、氯化丁基橡膠或溴化丁基橡膠中的任一種。
[0045]所述炭黑為天然氣半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、天然氣槽法炭黑或混氣炭黑中的任一種。
[0046]—種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料的制備方法，它的步驟為:
[0047](3)、納米銅/ 丁腈橡膠復(fù)合材料的制取:在20_80°C下，以丁腈橡膠為配體，通過(guò)超聲分散，然后利用配位還原的方法，通過(guò)向丁腈橡膠內(nèi)加入還原劑、防老劑、納米銅，絮凝后洗滌并干燥，制得納米銅/ 丁腈橡膠復(fù)合材料；
[0048](4)、將上述步驟制取的納米銅/ 丁腈橡膠復(fù)合材料與所述原物料進(jìn)行配比并分別塑煉，塑煉1-20分鐘后，將上述物料進(jìn)行共混，并加入導(dǎo)熱填料以及其他配料制成混煉膠，然后將上述混煉膠停放8-24h，然后在100-200°C、5-20MPa下，硫化10-60分鐘，制得所需橡膠基復(fù)合材料。
[0049]所述的還原劑包括次亞磷酸鈉、乙二醇、聚乙二醇、甲醛。所述超聲的功率為200-1500W，超聲時(shí)間為1-2小時(shí)。
[0050]以下為具體實(shí)施例:
[0051]實(shí)施例1
[0052]稱取400gNBR膠乳，在磁力攪拌下，將10g濃度為35g/L的羥胺溶液加入膠乳中，在50°C超聲lh，在30°C，緩慢加入10glO%硫酸銅、30g甲醛溶液，加入防老劑WLl.5克。調(diào)節(jié)膠乳的PH值為2左右絮凝，然后采用100°C的去離子水反復(fù)清洗絮凝后的膠乳，在110°C下干燥2h，制得納米銅/ 丁腈橡膠復(fù)合材料。
[0053]在30°C，將丁基橡膠40g、納米銅/ 丁腈橡膠復(fù)合材料70g、三元乙丙橡膠1g分別放入開煉機(jī)中，塑煉20分鐘，再進(jìn)行共混；再加入硬脂酸5g、氧化鋅7g、硫磺2g、二硫化二苯并噻唑(DM) 4g、超細(xì)鋅粉30g、型號(hào)為N330的炭黑5g，制備成混煉膠，將該混煉膠停放10小時(shí)，然后于溫度100°C，壓力ISMPa下，在平板硫化機(jī)上硫化60分鐘，即可制得所需橡膠組合物。該膠料的的有效溫度范圍_65°C _63°C，拉伸強(qiáng)度8.25MPa，斷裂伸長(zhǎng)率270%，100%定伸強(qiáng)度1.05MPa,導(dǎo)熱系數(shù)0.556WXmr10
[0054]實(shí)施例2
[0055]稱取400gNBR膠乳，在超聲條件，緩慢加入80gl0%次亞磷酸鈉、40gl0%硫酸銅，加入防老劑WLl.5克。調(diào)節(jié)膠乳的pH值為2左右絮凝，然后采用100°C的去離子水反復(fù)清洗絮凝后的膠乳，在110°C下干燥2h，制得納米銅/ 丁腈橡膠復(fù)合材料。
[0056] 在30°C，將丁基橡膠40g、納米銅/ 丁腈橡膠復(fù)合材料50g、三元乙丙橡膠1g分別放入開煉機(jī)中，塑煉20分鐘，再進(jìn)行共混；再加入硬脂酸5g、氧化鋅7g、硫磺2g、二硫化二苯并噻唑(DM) 4g、超細(xì)鋅粉30g、型號(hào)為N330的炭黑5g，制備成混煉膠，將該混煉膠停放10小時(shí)，然后于溫度100°C，壓力ISMPa下，在平板硫化機(jī)上硫化60分鐘，即可制得所需橡膠組合物。該膠料的的有效溫度范圍_69°C -63°C，拉伸強(qiáng)度9.25MPa，斷裂伸長(zhǎng)率290%，100%定伸強(qiáng)度1.15MPa，導(dǎo)熱系數(shù)0.485WXmr10
[0057]實(shí)施例3
[0058]稱取400gNBR膠乳，在超聲條件，緩慢加入20g乙二醇或聚乙二醇、40gl0 %硫酸銅，加入防老劑WLl.5克。調(diào)節(jié)膠乳的pH值為2左右絮凝，然后采用100°C的去離子水反復(fù)清洗絮凝后的膠乳。將絮凝后的膠乳，放入由乙二醇與去離子水按照8:1的比例的溶液高壓反應(yīng)釜中，在180°C反應(yīng)20h。20h后取出反應(yīng)釜，讓溶液自然冷卻，冷卻后取出納米纖維，用二次去離子水，無(wú)水乙醇依次洗滌3次，40°C下真空烘箱中干燥8h，制得納米銅/ 丁腈橡膠復(fù)合材料。
[0059]在30°C，將丁基橡膠40g、納米銅/ 丁腈橡膠復(fù)合材料50g、三元乙丙橡膠1g分別放入開煉機(jī)中，塑煉20分鐘，再進(jìn)行共混；再加入硬脂酸5g、氧化鋅7g、硫磺2g、二硫化二苯并噻唑(DM) 4g、超細(xì)鋅粉30g、型號(hào)為N330的炭黑5g，制備成混煉膠，將該混煉膠停放10小時(shí)，然后于溫度100°C，壓力ISMPa下，在平板硫化機(jī)上硫化60分鐘，即可制得所需橡膠組合物。該膠料的有效溫度范圍_69°C _63°C，拉伸強(qiáng)度8.65MPa，斷裂伸長(zhǎng)率280%，100%定伸強(qiáng)度1.0lMPa,導(dǎo)熱系數(shù)0.432WXIiir10
[0060]對(duì)比例I
[0061]按指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施I的方法，但不使用銅粉、鋅粉。得到的硫化膠的拉伸強(qiáng)度12.9MPa，斷裂伸長(zhǎng)率338%，導(dǎo)熱系數(shù)0.HWXmK'
[0062]對(duì)比例2
[0063]按指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，但在配方中只采用超細(xì)鋅粉，拉伸強(qiáng)度7.35MPa，斷裂伸長(zhǎng)率240%，100%定伸強(qiáng)度1.0lMPa,導(dǎo)熱系數(shù)0.322WXmr10
[0064] 申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實(shí)現(xiàn)，所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加，具體方式的選擇，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)，應(yīng)該注意并理解，在不脫離后附的權(quán)利要求所述要求的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，能夠?qū)ι鲜鲈敿?xì)描述的本發(fā)明做出各種修改和改進(jìn)，因此所要求保護(hù)的技術(shù)方案的范圍不收所給出的任何技術(shù)特點(diǎn)定示范教導(dǎo)的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料，其特征在于:其組成成分為: ——橡膠體材料:其中橡膠體材料重量份數(shù)為100份，所述橡膠體材料為丁基類橡膠、丁腈橡膠、三元乙丙橡膠中的一種或多種； ----防老劑:所述防老劑重量份數(shù)為0.08-1.2份； ----炭黑:所述炭黑重量份數(shù)為0.3-5.5份； ----硫磺:所述硫磺重量份數(shù)為1-12份；
促進(jìn)劑:所述促進(jìn)劑重量份數(shù)為0.08-1.2份； 一一增塑劑:所述增塑劑重量份數(shù)為10-30份；
石蠟油:所述石蠟油重量份數(shù)為0.3-6份； 一一導(dǎo)熱填料:所述導(dǎo)熱填料為微米鋅粉和納米銅粉，其中微米鋅粉和納米銅粉的重量份數(shù)為10-100份； 一一分散劑:所述分散劑重量份數(shù)為0.5-8份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料，其特征在于: 所述的防老劑更好的低限份數(shù)選擇份數(shù)為0.1份、0.15份、0.18份、0.24份、0.3份，更好的高限選擇份數(shù)為0.8份、0.85份、0.88份、0.95份、1.0份； 所述的炭黑更好的低限份數(shù)選擇為0.5份、0.9份、1.3份、1.8份、2.2份，更好的高限份數(shù)選擇為3.8份、4.2份、4.5份、4.8份、5.5份； 所述的硫磺更好的低限份數(shù)選擇為1.5份、2.2份、2.8份、3.5份、4.1份，更好的高限份數(shù)選擇為7.5份、8.2份、8.8份、9.5份、10.2份； 所述的促進(jìn)劑更好的低限份數(shù)選擇為0.1份、0.16份、0.18份、0.25份、0.3份，更好的高限份數(shù)選擇為0.8份、0.85份、0.9份、0.95份、1.0份； 所述的增塑劑更好的低限份數(shù)選擇為12份、14份、15份、16份、18份，更好的高限份數(shù)選擇為20份、22份、24份、25份、26份； 所述的石蠟油更好的低限份數(shù)選擇為0.5份、0.8份、1.0份、1.2份、1.5份，更好的高限份數(shù)選擇為4.2份、4.5份、4.8份、5.0份5.4份； 所述的導(dǎo)熱填料更好的低限份數(shù)選擇為20份、25份、33份、45份、50份，更好的高限份數(shù)選擇為70份、75份、80份、85份； 所述的分散劑更好的低限份數(shù)選擇為0.8份、1.0份、1.2份、1.5份、1.8份，更好的高限份數(shù)選擇為5.5份、5.8份、6.2份、6.5份、7.2份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料，其特征在于:進(jìn)一步優(yōu)選地，其低限組成成分為:橡膠體材料100份，防老劑0.18份，炭黑1.3份，硫磺2.8份，促進(jìn)劑0.18份，增塑劑15份，石蠟油1.0份，導(dǎo)熱填料33份，分散劑1.2份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料，其特征在于:其高限組成成分為:橡膠體材料100份，防老劑1.0份，炭黑4.8份，硫磺9.5份，促進(jìn)劑1.0份，增塑劑25份，石蠟油5.0份，導(dǎo)熱填料75份，分散劑6.5份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料，其特征在于:所述的微米鋅粉與納米銅粉的質(zhì)量比為1:9-9:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料，其特征在于:所述的丁基類橡膠為丁基橡膠、氯化丁基橡膠或溴化丁基橡膠中的任一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料，其特征在于:所述炭黑為天然氣半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、天然氣槽法炭黑或混氣炭黑中的任一種。
8.如權(quán)利要求1所述的一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:它的步驟為: (1)、納米銅/丁腈橡膠復(fù)合材料的制取:在20-80°C下，以丁腈橡膠為配體，通過(guò)超聲分散，然后利用配位還原的方法，通過(guò)向丁腈橡膠內(nèi)加入還原劑、防老劑、納米銅，絮凝后洗滌并干燥，制得納米銅/ 丁腈橡膠復(fù)合材料； (2)、將上述步驟制取的納米銅/丁腈橡膠復(fù)合材料與所述原物料進(jìn)行配比并分別塑煉，塑煉1-20分鐘后，將上述物料進(jìn)行共混，并加入導(dǎo)熱填料以及其他配料制成混煉膠，然后將上述混煉膠停放8-24h，然后在100-200°C、5-20MPa下，硫化10-60分鐘，制得所需橡膠基復(fù)合材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的還原劑包括次亞磷酸 鈉、乙二醇、聚乙二醇、甲醛。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種寬溫域高導(dǎo)熱橡膠基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述超聲的功率為200-1500W，超聲時(shí)間為1-2小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C08K13/02GK104130476SQ201410360048
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】陳尚彪 申請(qǐng)人:黃山市尚義橡塑制品有限公司