本说明涉及高导发泡材料技术领域,且公开了一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料,包括泡沫聚合物、金属粉末、泡沫橡胶、发泡剂和交联剂,其特征在于,所述金属粉末作为中子吸收材料的基体,所述泡沫聚合物作为中子吸收成分以纳米颗粒的形态均匀分布于所述基体中,所述泡沫橡胶作为中子溶解所述基体中,通过在发泡材料中加入发泡剂,发泡剂可以在高温下分解产生气体,进而促进聚合物的发泡。发泡剂量控制可以调节聚合物的发泡程,发泡剂可以增加聚合物复合发泡材料的孔隙率,使其具有更轻的重量和更好的吸能性能,从而提高抗冲击性、抗挤压性学性能,本方案结构简单、操作便捷、使得高温下分解产生气体促进聚合物的的发泡速度。
1.一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料,包括泡沫聚合物、金属粉末、泡沫橡胶、发泡剂和交联剂,其特征在于,所述金属粉末作为中子吸收材料的基体,所述泡沫聚合物作为中子吸收成分以纳米颗粒的形态均匀分布于所述基体中,所述泡沫橡胶作为中子溶解所述基体中。
2.根据权利要求1所述的一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料,其特征在于,所述泡沫聚合物为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、酚醛树脂(PF),以及醋酸乙烯、异氰酸酯、聚醚多元醇、聚酯多元醇、或多元醇及含活性氢低聚物中的一种或两种及其以上的组合。
3.根据权利要求1所述的一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料,其特征在于,所述金属粉末为泡沫铝粉、镁粉、镍粉、铜粉、钛粉、钢粉金属粉中的一种或两种及其以上的组合。
4.根据权利要求1所述的一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料,其特征在于,所述泡沫橡胶为开/闭孔泡孔橡胶,NBR基、EPDM基、氯丁二烯基热塑性弹性体泡沫橡胶体中的一种或两种及其以上的组合。
5.根据权利要求1所述的一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料,其特征在于,所述所述发泡剂为物理、化学发泡剂,催化剂、交联剂、阻燃剂、泡沫稳定剂及其它发泡和加工助剂的一种或两种及其以上的组合。
6.根据权利要求1所述的一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料,其特征在于,所述交联剂为热固性树脂、有机过氧化物、金属离子,中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料,其特征在于,所述高导热全开孔聚合物复合发泡材料以质量份数计包括所述泡沫聚合物为95—140份、所述金属粉末为15—25份、所述泡沫橡胶为0.02—1份、所述发泡剂为0.01—1份、所述交联剂为
8.根据权利要求1所述的一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料,其特征在于,所述聚乙烯(PE)提取时将聚乙烯样品加入离子液体中,如1‑丁基‑3‑甲基咪唑氯铝酸盐([BMIM]Cl‑AlCl3),通过超声波处理、离心等步骤得到聚乙烯。
9.根据权利要求1所述的一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料,其特征在于,所述泡沫橡胶提取时将泡沫橡胶样品加入酶解液中,如纤维素酶、蛋白酶等,通过酶解作用使橡胶分解成小分子,再通过过滤、蒸发等步骤得到橡胶。
10.根据权利要求1所述的一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料,其特征在于,所述泡沫橡胶提取时将泡沫橡胶样品加入酶解液中,如纤维素酶、蛋白酶等,通过酶解作用使橡胶分解成小分子,再通过过滤、蒸发等步骤得到橡胶。
[0001]本说明涉及高导发泡材料技术领域,具体为一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料。
[0002]随着社会的发展和进步,各行各业对塑料性能的要求也越来越高,人们越来越青睐于环保、安全、质轻、性价比高的材料。聚合物发泡材料是一种以树脂为基体,在材料内部有大量气泡,可以看作以气体为填充材料的固/气复合材料。发泡材料质量轻,比强度高且具备缓冲、吸声、保温等功能,在建筑、汽车、包装、航空航天和家电等领域应用广泛。
[0003]聚合物发泡材料品种众多。对于塑料,大多数热塑性塑料,热固型塑料都能加工成泡沫塑料。典型的发泡材料有聚氨酯(PU)泡沫、聚苯乙烯(PS)泡沫、聚烯烃,PP、PE,泡沫、聚氯乙烯(PVC)泡沫、酚醛泡沫、环氧化物树脂泡沫等热塑性和热固性泡沫塑料,丁腈橡胶泡沫、热塑性弹性体泡沫及发泡淀粉、发泡植物纤维等天然高分子泡沫材料,以及高性能泡沫如聚异氰脲酸脂(PIR)泡沫、聚酰亚胺(PI)泡沫、有机硅泡沫等在军事、航空航天等领域发挥着重要作用。
[0004]热塑性发泡材料的发泡过程是一个较为复杂的热力学和动力学过程,根据不同的发泡工艺,又可以将发泡过程分为挤出发泡、模压发泡、釜压发泡、注塑发泡等,随着科学技术的快速发展,高效的导热和散热成为热管理领域的关键问题。例如随着大型计算机、笔记本电脑以及许多其他电器装置性能的提升和电子元件集成度的提高,其单位面积电子器件不断提高的发热量使系统产生的热量骤增,如果没有充分的热管理保障,极易导致相关器件提前老化或是损坏。微电子芯片表面温度必须维持在较低的温度下(如硅器件,100℃)才能确保其高性能工作,许多电子部件需要在40,60℃的温度下才能正常工作,这对导热材料提出了越来越高的要求。传统的金属导热材料(如铝、铜等)由于存在密度较大、比热导率(热导率与材料体积密度之比)较低、热膨胀系数较高、易氧化等局限性,已很难满足目前日益增长的散热需求。碳材料具有较低的密度、低热膨胀系数、优异的机械性能和较高的热导率,是近年来最具发展前景的一类导热材料,因而在能源、通讯、电子等领域具有广阔的应用前景。
[0005]高导热全开孔聚合物复合发泡是一种新型的泡沫材料,具有高导热性能和全开孔结构,可用于热管理、隔热、吸能等领域,随着电子、汽车、航空航天等领域的发展,对热管理材料的需求越来越高。高导热全开孔聚合物复合发泡材料可以用于热管理,提高设备的散热效率,高导热材料是指具有较高导热性能的材料,如石墨烯、碳纳米管等。这些材料具有优异的导热性能,可以用于热管理、散热等领域,复合材料是指由两种或两种以上材料组合而成的材料,具有优异的性能。复合材料可以通过调控材料的组成和结构,实现对材料性能的优化,该材料通过将高导热材料和开孔材料复合,利用发泡技术制备出具有高导热性能和全开孔结构的材料。该材料具有广泛的应用前景,可用于热管理、隔热、吸能等领域。
[0006] 目前,传统高导热全开孔聚合物复合发泡材料大多高温、高压、高速等极端环境下
其导热性能会有所降低,影响到聚合物的发泡速度,因此,不满足现有的需求,对此我们提出了一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料。
[0007] 本说明提供了一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料,具备的有益效果,解决了上述背景技术中所提到传统高导热全开孔聚合物复合发泡材料大多高温、高压、高速等极端环境下其导热性能会有所降低,影响到聚合物的发泡速度的问题。
[0008] 本说明提供如下技术方案,一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料,包括包括泡沫聚合物、金属粉末、泡沫橡胶、发泡剂和交联剂,其特征在于,所述金属粉末作为中子吸收材料的基体,所述泡沫聚合物作为中子吸收成分以纳米颗粒的形态均匀分布于所述基体中,所述泡沫橡胶作为中子溶解所述基体中。
[0009] 作为本说明所述的一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料可选方案,其中,所述泡沫聚合物为聚乙烯(PE) 、聚丙烯(PP) 、聚苯乙烯( PS ) 、聚氯乙烯( PVC) 、聚氨酯(PU) 、酚醛树脂(PF) ,以及醋酸乙烯、异氰酸酯、聚醚多元醇、聚酯多元醇、或多元醇及含活性氢低聚物中的一种或两种及其以上的组合。
[0010] 作为本说明所述的一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料可选方案,其中,所述金属粉末为泡沫铝粉、镁粉、镍粉、铜粉、钛粉、钢粉金属粉中的一种或两种及其以上的组合。
[001 1 ] 作为本说明所述的一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料可选方案,其中,所述泡沫橡胶为开/闭孔泡孔橡胶,NBR基、EPDM基、氯丁二烯基热塑性弹性体泡沫橡胶体中的一种或两种及其以上的组合。
[0012] 作为本说明所述的一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料可选方案,其中,所述发泡剂为物理、化学发泡剂,催化剂、交联剂、阻燃剂、泡沫稳定剂及其它发泡和加工助剂的一种或两种及其以上的组合。
[0013] 作为本说明所述的一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料可选方案,其中,所述交联剂为热固性树脂、有机过氧化物、金属离子,中的至少一种。
[0014] 作为本说明所述的一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料可选方案,其中,所述高导热全开孔聚合物复合发泡材料以质量份数计包括所述泡沫聚合物为95—140份、所述金属粉末为15—25份、所述泡沫橡胶为0.02—1份、所述发泡剂为0.01—1份、所述交联剂为
[0015] 作为本说明所述的一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料可选方案,其中,所述聚乙烯(PE)提取时将聚乙烯样品加入离子液体中,如1‑丁基‑3‑甲基咪唑氯铝酸盐( [BMIM]Cl‑AlCl3) ,通过超声波处理、离心等步骤得到聚乙烯。
[0016] 作为本说明所述的一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料可选方案,其中,所述泡沫橡胶提取时将泡沫橡胶样品加入酶解液中,如纤维素酶、蛋白酶等,通过酶解作用使橡胶分解成小分子,再通过过滤、蒸发等步骤得到橡胶。
[0017] 作为本说明所述的一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料可选方案,其中,所述泡沫橡胶提取时将泡沫橡胶样品加入酶解液中,如纤维素酶、蛋白酶等,通过酶解作用使橡胶分解成小分子,再通过过滤、蒸发等步骤得到橡胶。
1、该高导热全开孔聚合物复合发泡材料,在使用时,通过在发泡材料中加入发泡剂,发泡剂可以在高温下分解产生气体,进而促进聚合物的发泡。发泡剂量控制可以调节聚合物的发泡程,发泡剂可以增加聚合物复合发泡材料的孔隙率,使其具有更轻的重量和更好的吸能性能,从而提高抗冲击性、抗挤压性学性能,同时发泡剂中的气体孔隙可以降低材料的热传导性,从而提高其隔热性能,对于保温材料尤为重要,发泡剂可以降低聚合物复合发泡材料的成本,因为它可以代替一部分聚合物,减少原材料的使用量,本方案结构简单、操作便捷、使得高温下分解产生气体促进聚合物的发泡速度。
[0019] 2、该高导热全开孔聚合物复合发泡材料,在使用时,通过金属粉末的加入可以增加材料的强度和硬度,使其具有更好的抗压性和抗拉性,金属粉末的导电性能可以使复合材料具有良好的导电性能,金属粉末的热传导性能可以使复合材料具有良好的热传导性能,本方案结构简单、操作便捷、使得发泡材料可以良好的热传导性。
[0020] 3、该高导热全开孔聚合物复合发泡材料,在使用时通过交联剂的加入可以在聚合物复合发泡材料中形成交联结构,从而增加材料的强度和硬度,提高其抗拉、抗压和抗剪切性能,同时可以使聚合物复合发泡材料的分子链之间形成更紧密的交联结构,从而提高材料的耐热性和耐化学性,使其具有更好的耐老化性能,本方案结构简单、操作便捷、使得发泡材料提高材料的耐热性和耐化学性。
[0021 ] 下面将结合本说明实施例,对本说明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本说明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本说明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本说明保护的范围。
[0022] 本实施例意在促进解决传统高导热全开孔聚合物复合发泡材料大多高温、高压、高速等极端环境下其导热性能会有所降低,影响到聚合物的发泡速度的问题,一种高导热全开孔聚合物复合发泡材料,包括泡沫聚合物、金属粉末、泡沫橡胶、发泡剂和交联剂,金属粉末作为中子吸收材料的基体,泡沫聚合物作为中子吸收成分以纳米颗粒的形态均匀分布于基体中,泡沫橡胶作为中子溶解基体中。
[0023] 泡沫聚合物为聚乙烯(PE) 、聚丙烯(PP) 、聚苯乙烯( PS ) 、聚氯乙烯( PVC) 、聚氨酯(PU) 、酚醛树脂(PF) ,以及醋酸乙烯、异氰酸酯、聚醚多元醇、聚酯多元醇、或多元醇及含活性氢低聚物中的一种或两种及其以上的组合。
[0024] 金属粉末为泡沫铝粉、镁粉、镍粉、铜粉、钛粉、钢粉金属粉中的一种或两种及其以上的组合,泡沫橡胶为开/闭孔泡孔橡胶,NBR基、EPDM基、氯丁二烯基热塑性弹性体泡沫橡胶体中的一种或两种及其以上的组合,发泡剂为物理、化学发泡剂,催化剂、交联剂、阻燃剂、泡沫稳定剂及其它发泡和加工助剂的一种或两种及其以上的组合。
[0025] 交联剂为热固性树脂、有机过氧化物、金属离子,中的至少一种。
[0026] 高导热全开孔聚合物复合发泡材料以质量份数计包括泡沫聚合物为95—140份、
金属粉末为15—25份、泡沫橡胶为0.02—1份、发泡剂为0.01—1份、交联剂为0.01—1份。
[0027] 聚乙烯(PE)提取时将聚乙烯样品加入离子液体中,如1‑丁基‑3‑甲基咪唑氯铝酸盐( [BMIM]Cl‑AlCl3) ,通过超声波处理、离心等步骤得到聚乙烯。
[0028] 泡沫橡胶提取时将泡沫橡胶样品加入酶解液中,如纤维素酶、蛋白酶等,通过酶解作用使橡胶分解成小分子,再通过过滤、蒸发等步骤得到橡胶。
[0029] 泡沫橡胶提取时将泡沫橡胶样品加入酶解液中,如纤维素酶、蛋白酶等,通过酶解作用使橡胶分解成小分子,再通过过滤、蒸发等步骤得到橡胶。
[0030] 具体实施,聚合物泡沫的处理,选择开孔聚合物泡沫,在质量分数1(5)的稀盐酸中浸泡5(30min)经反复水洗、干燥并切割成所需形状大小,所述聚合物泡沫可以是聚氨酯泡沫、聚酰亚胺泡沫、硅橡胶泡沫等能够耐受120℃的聚合物泡沫的任一种,
复合材料制备,将上述聚合物泡沫浸泡在上述金属粉末水分散液中,反复挤压聚合物泡沫使金属粉末水分散液均匀吸附在聚合物泡沫的孔隙中,所述的聚合物泡沫与金属粉末的质量比为9,99: 1 ,将上述吸附有金属粉末水分散液的聚合物泡沫置于高压反应釜,在90,120℃下反应1,24小时,降至室温后取出并干燥获得聚合物泡沫。
[0031 ] 金属粉末制备,还原法是利用还原剂在一定条件下将金属氧化物或金属盐类等进行还原而制取金属或合金粉末的方法,是生产中应用最广的制粉方法之一。常用的还原剂有气体还原剂(如氢、分解氨、转化天然气等) 、固体碳还原剂(如木炭、焦炭、无烟煤等)和金属还原剂(如钙、镁、钠等) 。以氢气为反应介质的氢化脱氢法是最具代表性的制备方法,其利用原料金属易氢化的特性,在一定的温度下使金属与氢气发生氢化反应生成金属氢化物,然后借助机械方法将所得金属氢化物破碎成期望粒度的粉末,再将破碎后的金属氢化物粉末中的氢在真空条件下脱除,从而得到金属粉末
制备兼备高导热性和柔韧性的聚合物泡沫/石墨烯复合材料,金属粉末经水热还原后变成石墨烯并包裹在聚合物泡沫的孔壁上,形成三维连续网络结构,复合材料中聚合物泡沫骨架保障了复合材料的柔韧性,复合材料中三维连续网络结构的石墨烯有利于热流的快速传导,得到的聚合物泡沫/石墨烯复合材料在50,的压缩应变下反复压缩1000次,回复率大于等于90,,导热系数大于等于30W/(m·K) ,
本实施例中,通过在发泡材料中加入发泡剂,发泡剂可以在高温下分解产生气体,进而促进聚合物的发泡。发泡剂量控制可以调节聚合物的发泡程,发泡剂可以增加聚合物复合发泡材料的孔隙率,使其具有更轻的重量和更好的吸能性能,从而提高抗冲击性、抗挤压性学性能,同时发泡剂中的气体孔隙可以降低材料的热传导性,从而提高其隔热性能,对于保温材料尤为重要,发泡剂可以降低聚合物复合发泡材料的成本,因为它可以代替一部分聚合物,减少原材料的使用量,本方案结构简单、操作便捷、使得高温下分解产生气体促进聚合物的发泡速度。
[0032] 本实施例意在促进解决加快聚合物复合发泡材料热传导性的问题,本实施例是在实施例1的基础上做出的改进,具体的,包括泡沫聚合物、金属粉末、泡沫橡胶、发泡剂和交联剂,所述金属粉末作为中子吸收材料的基体,所述泡沫聚合物作为中子吸收成分以纳米颗粒的形态均匀分布于所述基体中,所述泡沫橡胶作为中子溶解所述基体中。
[0033] 泡沫聚合物为聚乙烯(PE) 、聚丙烯(PP) 、聚苯乙烯( PS ) 、聚氯乙烯( PVC) 、聚氨酯(PU) 、酚醛树脂(PF) ,以及醋酸乙烯、异氰酸酯、聚醚多元醇、聚酯多元醇、或多元醇及含活性氢低聚物中的一种或两种及其以上的组合,金属粉末为泡沫铝粉、镁粉、镍粉、铜粉、钛粉、钢粉金属粉中的一种或两种及其以上的组合。
[0034] 泡沫橡胶为开/闭孔泡孔橡胶,NBR基、EPDM基、氯丁二烯基热塑性弹性体泡沫橡胶体中的一种或两种及其以上的组合。
[0035] 发泡剂为物理、化学发泡剂,催化剂、交联剂、阻燃剂、泡沫稳定剂及其它发泡和加工助剂的一种或两种及其以上的组合,交联剂为热固性树脂、有机过氧化物、金属离子,中的至少一种。
[0036] 高导热全开孔聚合物复合发泡材料以质量份数计包括泡沫聚合物为95—140份、金属粉末为15—25份、泡沫橡胶为0.02—1份、发泡剂为0.01—1份、交联剂为0.01—1份。
[0037] 聚乙烯(PE)提取时将聚乙烯样品加入离子液体中,如1‑丁基‑3‑甲基咪唑氯铝酸盐( [BMIM]Cl‑AlCl3) ,通过超声波处理、离心等步骤得到聚乙烯。
[0038] 泡沫橡胶提取时将泡沫橡胶样品加入酶解液中,如纤维素酶、蛋白酶等,通过酶解作用使橡胶分解成小分子,再通过过滤、蒸发等步骤得到橡胶,泡沫橡胶提取时将泡沫橡胶样品加入酶解液中,如纤维素酶、蛋白酶等,通过酶解作用使橡胶分解成小分子,再通过过滤、蒸发等步骤得到橡胶。
[0039] 本实施例中,通过金属粉末的加入可以增加材料的强度和硬度,使其具有更好的抗压性和抗拉性,金属粉末的导电性能可以使复合材料具有良好的导电性能,金属粉末的热传导性能可以使复合材料具有良好的热传导性能,本方案结构简单、操作便捷、使得金属粉末可以良好的热传导性。
[0040] 本实施例意在促进解决加快聚合物复合发泡材料热传导性的问题,本实施例是在实施例1的基础上做出的改进,具体的,包括泡沫聚合物、金属粉末、泡沫橡胶、发泡剂和交联剂,所述金属粉末作为中子吸收材料的基体,所述泡沫聚合物作为中子吸收成分以纳米颗粒的形态均匀分布于所述基体中,所述泡沫橡胶作为中子溶解所述基体中。
[0041 ] 泡沫聚合物为聚乙烯(PE) 、聚丙烯(PP) 、聚苯乙烯( PS ) 、聚氯乙烯( PVC) 、聚氨酯(PU) 、酚醛树脂(PF) ,以及醋酸乙烯、异氰酸酯、聚醚多元醇、聚酯多元醇、或多元醇及含活性氢低聚物中的一种或两种及其以上的组合,金属粉末为泡沫铝粉、镁粉、镍粉、铜粉、钛粉、钢粉金属粉中的一种或两种及其以上的组合。
[0042] 泡沫橡胶为开/闭孔泡孔橡胶,NBR基、EPDM基、氯丁二烯基热塑性弹性体泡沫橡胶体中的一种或两种及其以上的组合。
[0043] 发泡剂为物理、化学发泡剂,催化剂、交联剂、阻燃剂、泡沫稳定剂及其它发泡和加工助剂的一种或两种及其以上的组合,交联剂为热固性树脂、有机过氧化物、金属离子,中的至少一种。
[0044] 本实施例中,通过交联剂的加入可以在聚合物复合发泡材料中形成交联结构,从而增加材料的强度和硬度,提高其抗拉、抗压和抗剪切性能,同时可以使聚合物复合发泡材料的分子链之间形成更紧密的交联结构,从而提高材料的耐热性和耐化学性,使其具有更
好的耐老化性能,本方案结构简单、操作便捷、使得发泡材料提高材料的耐热性和耐化学性。
[0045] 需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0046] 以上所述仅是本说明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本说明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本说明的保护。
