一種pp用導熱抗紫外線劑及由其制備的導熱抗紫外線pp材料的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種PP用的導熱抗紫外線劑，其中的氧化鋁/碳納米管復合材料可有效提升氧化鋁的導熱效果，進而降低了氧化鋁的使用量，在保證PP材料導熱性能的前提下維持PP材料的加工性能、機械性能，拓展了PP材料的應用范圍。本發明還公開一種PP材料，具有優異的導熱性能，同時保持穩定的加工性能、機械性能，并表現出良好的抗紫外線、抗氧化和防火性能，特別適用于生產LED照明產品的燈罩、支座、基板、大功率機電設備的外殼和構件等零部件。
【專利說明】一種PP用導熱抗紫外線劑及由其制備的導熱抗紫外線PP 材料 【技術領域】
[0001] 本發明涉及高分子樹脂材料【技術領域】，具體涉及一種PP用導熱抗紫外線劑及由 其制備的導熱抗紫外線PP材料。 【背景技術】
[0002] 由于聚合物材料具有來源廣泛、成本低廉、易加工成型等優勢，使得其得到廣泛的 應用，但一般聚合物材料均為熱的絕緣體，限制了其在電子包裝、化工傳熱等領域的應用。 特別是越來越多的聚合物材料投入LED產品和機電設備的生產，較低的導熱性能導致聚合 物材料無法進一步應用于制作發熱量較大的LED照明產品的零部件。目前，提高聚合物材 料的導熱性能主要有以下兩種方式：一是合成具有高導熱系數的本征聚合物，如聚乙炔、聚 吡咯等，其導熱機理同高分子材料導電機理一樣是通過電子轉移來實現熱量的傳遞；二是 通過添加高導熱無機填料對聚合物進行填充制備無機物/聚合物導熱復合材料。導熱高聚 物雖然具有良好的導熱性能，但是受制于成本、生產工藝，難以實現規模化，而以無機物填 充來提高聚合物的導熱系數是一種行之有效的方法。對于PP (聚丙烯)而言，氧化鋁是常用 的無機導熱劑，二者制得的氧化鋁/PP復合材料的導熱系數隨氧化鋁用量增加而提高。但 過高的氧化鋁用量可導致PP材料的流動性、加工性、抗沖擊性能下降，導致其在LED照明產 品生產領域中的實用價值下降。此外，當PP材料應用于生產LED照明產品、機電產品的零 部件時，在紫外線的影響下其使用壽命將大幅下降。
【發明內容】

[0003] 有鑒于此，本發明公開一種能有效提高PP材料導熱性能、維持PP材料的加工和機 械性能、改善PP材料抗紫外線能力的改性劑。
[0004] 本發明的目的通過以下技術方案實現：. 一種PP用導熱抗紫外線劑，其原料按重量計包括： 導熱劑1 5?10份； 導熱劑2 5?15份； 抗紫外線劑1 0. 3?0. 7份； 抗紫外線劑2 0. 2?0. 9份； 抗紫外線劑3 0. 5?1. 2份； 馬來酸酐接枝 1?4份； 所述導熱劑1為氧化鋁/碳納米管復合材料，所述氧化鋁/碳納米管復合材料是指通 過化學沉淀法將氫氧化鋁均勻沉積在碳納米管表面，然后在氮氣氣氛下于煅燒，制備出氧 化鋁/碳納米管復合材料；所述導熱劑2為氧化鋁，其粒徑為3?4 μ m ;所述抗紫外線劑1 為癸二酸雙2, 2, 6, 6-四甲基哌啶醇酯；所述抗紫外線劑2為苯并三唑類抗紫外線劑；所述 抗紫外線劑3為銳鈦型納米二氧化鈦，其粒徑為25?30nm。
[0005] 所述氧化鋁為市售產品。所述癸二酸雙2, 2, 6, 6-四甲基哌啶醇酯可采用市售產 品，如市售的UV 770。所述苯并三唑類抗紫外線劑可采用市售產品，如市售的UV 327。所 述銳鈦型納米二氧化鈦可采用市售產品實現。特別的，本發明選用了氧化鋁/碳納米管復 合材料作為導熱劑1與導熱劑2的氧化鋁搭配使用。碳納米管具有良好的機械性能。能替 代碳纖用于復合材料增強物，同時碳納米管也有較好的導熱效果，填充至PP材料中可有效 提高PP材料的導熱性能。但碳納米管在PP中的分散性較低，容易發生團聚、脫落。而氧化 鋁/碳納米管復合材料則在PP中具有良好的分散性。但氧化鋁/碳納米管復合材料的成 本較高，難以大規模地應用于工業化生產。設計人發現，當PP材料中有少量的氧化鋁/碳 納米管復合材料存在時，只需使用少量的氧化鋁填充便可使PP材料的導熱性能大幅上升。 由于氧化鋁的用量減少，其對PP材料機械性能、加工性能等的影響也被降低，保證了所制 得的PP材料的可應用性。此外，當PP中有納米二氧化鈦存在時，癸二酸雙2, 2, 6, 6-四甲 基哌啶醇酯和苯并三唑類抗紫外線劑對PP材料的抗紫外線性能有較大的提升效果。如原 料配方中除去納米二氧化鈦或氧化鋁/碳納米管復合材料時，這種提升效果并不存在。這 一技術效果導致PP中抗紫外線劑用量的下降，一方面有利于降低生產成本，另一方面也有 利于降低抗紫外線劑的添加對最終制得PP材料性能的影響。
[0006] 經發設計人多次測試，當所述的納米二氧化鈦為粒徑25-30nm銳鈦型納米二氧 化鈦時，上述的催化效果最優。而馬來酸酐接枝對所述銳鈦型納米二氧化鈦、氧化鋁\碳納 米管復合材料、氧化鋁三種無機材料均具有良好的接枝效果，可有效防止納米二氧化鈦或 氧化鋁\碳納米管復合材料發生團聚，使二者均勻地分散在PP中，并與PP充分結合而不易 脫落。
[0007] 進一步的，所述氧化鋁/碳納米管復合材料是將碳納米管置于濃硫酸和濃硝酸的 混合酸中加熱后，烘干并分散到去離子水中，與聚乙烯醇和A1 (N03) 3溶液一同加熱，獲得沉 淀物后將沉淀物在氮氣氣氛下煅燒后獲得的產品。
[0008] 更進一步的，所述濃硫酸和濃硝酸的混合酸是指以1:4的重量比例混合成的濃硫 酸和濃硝酸混合酸；所述將碳納米管置于濃硫酸和濃硝酸的混合酸中加熱是指將每1克碳 納米管置于300mL的混合酸中在85°C下加熱3小時；所述分散到去離子水中是指將每1克 碳納米管分散于lmL的去離子水中；所述與聚乙烯醇和A1(N0 3)3溶液一同加熱是指將碳 納米管分散于去離子水中后，加熱至50°C，加入體積為去離子水體積10 -15倍的質量百 分比濃度為2%?5%的聚乙烯醇以及與聚乙烯醇等體積的質量百分比濃度為3%?15%的 A1 (N03) 3溶液，加熱至80°C后攪拌2小時，并將混合溶液的pH調節至7?7. 5 ;所述將沉淀 物在氮氣氣氛下煅燒是指將沉淀物在氮氣氣氛下以500°C煅燒2?小時。
[0009] 所述濃硝酸是質量分數約為65%的市售產品。所述濃硫酸為質量分數為75%的市 售產品。所述聚乙烯醇等試劑均為市售產品。以上氧化鋁\碳納米管的制備方法均與現有 技術不一致，經改進后本發明所提供的氧化鋁\碳納米管復合材料其與PP以及納米二氧化 鈦有更好的相容性。氧化鋁\碳納米管復合材料可為納米二氧化鈦提供附著位點，以提高 其催化效率。
[0010] 此外，本發明還提供一種導熱抗紫外線的PP材料，其原料按重量計包括： PP 50 ?70 份； 導熱抗紫外線劑 10?20份； 防火劑1 1?5份； 防火劑2 0.1?0.6份； 抗氧劑1 0. 5?0. 8份； 抗氧劑2 0. 04?0. 2份； 所述防火劑1為十溴二苯乙烷；所述防火劑2為三氧化二銻；所述抗氧劑1為抗氧劑 168 ;所述抗氧劑2為抗氧劑1010。
[0011] 所述防火劑1為市售的十溴二苯乙烷，所述防火劑2為市售的三氧化二銻。所述 抗氧劑168、抗氧劑1010均為市售產品。本發明的PP材料中，包含有無機材料的導熱抗紫 外線劑不到PP的三分之一，可有效控制無機改性劑對PP性能的影響。考慮到LED產品的 防火、抗氧化需求，本發明的PP材料還特別添加了防火劑和抗氧劑。本發明中的防火劑和 抗氧劑均是與導熱抗紫外線劑有較高的相容性，能夠與之構成一穩定的混合物體系。
[0012] 1.本發明提供了一種PP用的導熱抗紫外線劑，其中的氧化鋁/碳納米管復合材料 可有效提升氧化鋁的導熱效果，進而降低了氧化鋁的使用量，在保證PP材料導熱性能的前 提下維持PP材料的加工性能、機械性能，拓展了 PP材料的應用范圍。
[0013] 2.本發明提供了一種PP用的導熱抗紫外線劑，其中少量的納米二氧化鈦和氧化 鋁/碳納米管復合材料提升了兩種抗紫外線劑的抗紫外線效果，使所制得的PP材料表現出 良好的抗紫外線性能，并降低了抗紫外線劑的用量，有利于控制生產成本進而大規模地推 廣應用。
[0014] 3.本發明提供的一種PP材料，具有優異的導熱性能，同時保持穩定的加工性能、 機械性能，并表現出良好的抗紫外線、抗氧化和防火性能，特別適用于生產LED照明產品的 燈罩、支座、基板、大功率機電設備的外殼和構件等零部件。 【具體實施方式】
[0015] 為了便于本領域技術人員理解，下面將結合附圖以及實施例對本發明作進一步詳 細描述： 實施例1 本實施例提供一種PP用導熱抗紫外線劑，其原料按重量計包括： 導熱劑1 7份； 導熱劑2 10份； 抗紫外線劑1 〇. 4份； 抗紫外線劑2 〇. 8份； 抗紫外線劑3 1. 1份； 馬來酸酐接枝 3份； 所述導熱劑1為氧化鋁/碳納米管復合材料，所述氧化鋁/碳納米管復合材料是指通 過化學沉淀法將氫氧化鋁均勻沉積在碳納米管表面，然后在氮氣氣氛下于煅燒，制備出氧 化鋁/碳納米管復合材料；所述導熱劑2為氧化鋁，其粒徑為3. 5 μ m ;所述抗紫外線劑1為 癸二酸雙2, 2, 6, 6-四甲基哌啶醇酯；所述抗紫外線劑2為苯并三唑類抗紫外線劑；所述抗 紫外線劑3為銳鈦型納米二氧化鈦，其粒徑為26nm。
[0016] 所述氧化鋁/碳納米管復合材料是將碳納米管置于濃硫酸和濃硝酸的混合酸中 加熱后，烘干并分散到去離子水中，與聚乙烯醇和A1 (N03) 3溶液一同加熱，獲得沉淀物后將 沉淀物在氮氣氣氛下煅燒后獲得的產品。
[0017] 所述濃硫酸和濃硝酸的混合酸是指以1:4的重量比例混合成的濃硫酸和濃硝酸 混合酸；所述將碳納米管置于濃硫酸和濃硝酸的混合酸中加熱是指將每1克碳納米管置于 300mL的混合酸中在85°C下加熱3小時；所述分散到去離子水中是指將每1克碳納米管分 散于lmL的去離子水中；所述與聚乙烯醇和A1 (N03)3溶液一同加熱是指將碳納米管分散于 去離子水中后，加熱至50°C，加入體積為去離子水體積11倍的質量百分比濃度為3%的聚乙 烯醇以及與聚乙烯醇等體積的質量百分比濃度為9%的A1 (N03) 3溶液，加熱至80°C后攪拌2 小時，并將混合溶液的pH調節至7. 2 ;所述將沉淀物在氮氣氣氛下煅燒是指將沉淀物在氮 氣氣氛下以500°C煅燒2. 5小時。
[0018] 實施例2 本實施例提供一種PP用導熱抗紫外線劑，其原料按重量計包括： 導熱劑1 10份； 導熱劑2 15份； 抗紫外線劑1 〇. 7份； 抗紫外線劑2 〇. 9份； 抗紫外線劑3 0. 5份； 馬來酸酐接枝 4份； 所述導熱劑1為氧化鋁/碳納米管復合材料，所述氧化鋁/碳納米管復合材料是指通 過化學沉淀法將氫氧化鋁均勻沉積在碳納米管表面，然后在氮氣氣氛下于煅燒，制備出氧 化鋁/碳納米管復合材料；所述導熱劑2為氧化鋁，其粒徑為3 μ m ;所述抗紫外線劑1為癸 二酸雙2, 2, 6, 6-四甲基哌啶醇酯；所述抗紫外線劑2為苯并三唑類抗紫外線劑；所述抗紫 外線劑3為銳鈦型納米二氧化鈦，其粒徑為30nm。
[0019] 所述氧化鋁/碳納米管復合材料是將碳納米管置于濃硫酸和濃硝酸的混合酸中 加熱后，烘干并分散到去離子水中，與聚乙烯醇和A1 (N03)3溶液一同加熱，獲得沉淀物后將 沉淀物在氮氣氣氛下煅燒后獲得的產品。
[0020] 所述濃硫酸和濃硝酸的混合酸是指以1:4的重量比例混合成的濃硫酸和濃硝酸 混合酸；所述將碳納米管置于濃硫酸和濃硝酸的混合酸中加熱是指將每1克碳納米管置于 300mL的混合酸中在85°C下加熱3小時；所述分散到去離子水中是指將每1克碳納米管分 散于lmL的去離子水中；所述與聚乙烯醇和A1 (N03)3溶液一同加熱是指將碳納米管分散于 去離子水中后，加熱至50°C，加入體積為去離子水體積10倍的質量百分比濃度為5%的聚乙 烯醇以及與聚乙烯醇等體積的質量百分比濃度為3%的A1 (N03) 3溶液，加熱至80°C后攪拌2 小時，并將混合溶液的pH調節至7. 5 ;所述將沉淀物在氮氣氣氛下煅燒是指將沉淀物在氮 氣氣氛下以500°C煅燒2小時。
[0021] 實施例3 本實施例提供一種PP用導熱抗紫外線劑，其原料按重量計包括： 導熱劑1 5份； 導熱劑2 15份； 抗紫外線劑1 〇. 7份； 抗紫外線劑2 〇. 2份； 抗紫外線劑3 1. 2份； 馬來酸酐接枝 1份； 所述導熱劑1為氧化鋁/碳納米管復合材料，所述氧化鋁/碳納米管復合材料是指通 過化學沉淀法將氫氧化鋁均勻沉積在碳納米管表面，然后在氮氣氣氛下于煅燒，制備出氧 化鋁/碳納米管復合材料；所述導熱劑2為氧化鋁，其粒徑為4 μ m ;所述抗紫外線劑1為癸 二酸雙2, 2, 6, 6-四甲基哌啶醇酯；所述抗紫外線劑2為苯并三唑類抗紫外線劑；所述抗紫 外線劑3為銳鈦型納米二氧化鈦，其粒徑為25nm。
[0022] 所述氧化鋁/碳納米管復合材料是將碳納米管置于濃硫酸和濃硝酸的混合酸中 加熱后，烘干并分散到去離子水中，與聚乙烯醇和A1 (N03)3溶液一同加熱，獲得沉淀物后將 沉淀物在氮氣氣氛下煅燒后獲得的產品。
[0023] 所述濃硫酸和濃硝酸的混合酸是指以1:4的重量比例混合成的濃硫酸和濃硝酸 混合酸；所述將碳納米管置于濃硫酸和濃硝酸的混合酸中加熱是指將每1克碳納米管置于 300mL的混合酸中在85°C下加熱3小時；所述分散到去離子水中是指將每1克碳納米管分 散于lmL的去離子水中；所述與聚乙烯醇和A1(N0 3)3溶液一同加熱是指將碳納米管分散于 去離子水中后，加熱至50°C，加入體積為去離子水體積15倍的質量百分比濃度為2%的聚乙 烯醇以及與聚乙烯醇等體積的質量百分比濃度為15%的A1 (N03)3溶液，加熱至80°C后攪拌 2小時，并將混合溶液的pH調節至7 ;所述將沉淀物在氮氣氣氛下煅燒是指將沉淀物在氮氣 氣氛下以500°C煅燒3小時。
[0024] 實施例4 本實施例提供一種PP用導熱抗紫外線劑，其原料按重量計包括： 導熱劑1 9份； 導熱劑2 6份； 抗紫外線劑1 〇. 4份； 抗紫外線劑2 〇. 3份； 抗紫外線劑3 0. 6份； 馬來酸酐接枝 2份； 所述導熱劑1為氧化鋁/碳納米管復合材料，所述氧化鋁/碳納米管復合材料是指通 過化學沉淀法將氫氧化鋁均勻沉積在碳納米管表面，然后在氮氣氣氛下于煅燒，制備出氧 化鋁/碳納米管復合材料；所述導熱劑2為氧化鋁，其粒徑為3. 5 μ m ;所述抗紫外線劑1為 癸二酸雙2, 2, 6, 6-四甲基哌啶醇酯；所述抗紫外線劑2為苯并三唑類抗紫外線劑；所述抗 紫外線劑3為銳鈦型納米二氧化鈦，其粒徑為30nm。
[0025] 所述氧化鋁/碳納米管復合材料是將碳納米管置于濃硫酸和濃硝酸的混合酸中 加熱后，烘干并分散到去離子水中，與聚乙烯醇和A1 (N03)3溶液一同加熱，獲得沉淀物后將 沉淀物在氮氣氣氛下煅燒后獲得的產品。
[0026] 所述濃硫酸和濃硝酸的混合酸是指以1:4的重量比例混合成的濃硫酸和濃硝酸 混合酸；所述將碳納米管置于濃硫酸和濃硝酸的混合酸中加熱是指將每1克碳納米管置于 300mL的混合酸中在85°C下加熱3小時；所述分散到去離子水中是指將每1克碳納米管分 散于lmL的去離子水中；所述與聚乙烯醇和A1 (N03)3溶液一同加熱是指將碳納米管分散于 去離子水中后，加熱至50°C，加入體積為去離子水體積11倍的質量百分比濃度為4%的聚乙 烯醇以及與聚乙烯醇等體積的質量百分比濃度為14%的A1 (N03)3溶液，加熱至80°C后攪拌 2小時，并將混合溶液的pH調節至7. 4 ;所述將沉淀物在氮氣氣氛下煅燒是指將沉淀物在氮 氣氣氛下以500°C煅燒2小時。
[0027] 實施例5 本實施例提供一種PP用導熱抗紫外線劑，其原料按重量計包括： 導熱劑1 25份； 導熱劑2 14份； 抗紫外線劑1 〇. 6份； 抗紫外線劑2 〇. 5份； 抗紫外線劑3 0. 8份； 馬來酸酐接枝 3. 5份； 所述導熱劑1為氧化鋁/碳納米管復合材料，所述氧化鋁/碳納米管復合材料是指通 過化學沉淀法將氫氧化鋁均勻沉積在碳納米管表面，然后在氮氣氣氛下于煅燒，制備出氧 化鋁/碳納米管復合材料；所述導熱劑2為氧化鋁，其粒徑為4 μ m ;所述抗紫外線劑1為癸 二酸雙2, 2, 6, 6-四甲基哌啶醇酯；所述抗紫外線劑2為苯并三唑類抗紫外線劑；所述抗紫 外線劑3為銳鈦型納米二氧化鈦，其粒徑為25nm。
[0028] 所述氧化鋁/碳納米管復合材料與實施例1 一致。
[0029] 實施例6 本實施例提供一種導熱抗紫外線的PP材料，其原料按重量計包括： PP 65 份； 導熱抗紫外線劑 15份； 防火劑1 4份； 防火劑2 〇. 3份； 抗氧劑1 〇. 6份； 抗氧劑2 1. 15份； 所述防火劑1為十溴二苯乙烷；所述防火劑2為三氧化二銻；所述抗氧劑1為抗氧劑 168 ;所述抗氧劑2為抗氧劑1010。
[0030] 所述導熱抗紫外線劑為實施1所提供的導熱抗紫外線劑。
[0031] 將本實施例的產品采用ASTM國際標準對其進行性能測試其結果如表1所示： 表1實施例6的性能測試結果
【權利要求】
1. 一種PP用導熱抗紫外線劑，其原料按重量計包括： 導熱劑1 5?10份； 導熱劑2 5?15份； 抗紫外線劑1 0. 3?0. 7份； 抗紫外線劑2 0. 2?0. 9份； 抗紫外線劑3 0. 5?1. 2份； 馬來酸酐接枝 1?4份； 所述導熱劑1為氧化鋁/碳納米管復合材料，所述氧化鋁/碳納米管復合材料是指通 過化學沉淀法將氫氧化鋁均勻沉積在碳納米管表面，然后在氮氣氣氛下于煅燒，制備出氧 化鋁/碳納米管復合材料；所述導熱劑2為氧化鋁，其粒徑為3?4 μ m ;所述抗紫外線劑1 為癸二酸雙2, 2, 6, 6-四甲基哌啶醇酯；所述抗紫外線劑2為苯并三唑類抗紫外線劑；所述 抗紫外線劑3為銳鈦型納米二氧化鈦，其粒徑為25?30nm。
2. 根據權利要求1所述的導熱抗紫外線劑，其特征在于：所述氧化鋁/碳納米管復合 材料是將碳納米管置于濃硫酸和濃硝酸的混合酸中加熱后，烘干并分散到去離子水中，與 聚乙烯醇和A1 (N03) 3溶液一同加熱，獲得沉淀物后將沉淀物在氮氣氣氛下煅燒后獲得的產 品。
3. 根據權利要求2所述的導熱抗紫外線劑，其特征在于：所述濃硫酸和濃硝酸的混合 酸是指以1:4的重量比例混合成的濃硫酸和濃硝酸混合酸；所述將碳納米管置于濃硫酸和 濃硝酸的混合酸中加熱是指將每1克碳納米管置于300mL的混合酸中在85°C下加熱3小 時；所述分散到去離子水中是指將每1克碳納米管分散于lmL的去離子水中；所述與聚乙 烯醇和A1 (N03)3溶液一同加熱是指將碳納米管分散于去離子水中后，加熱至50°C，加入體 積為去離子水體積10?15倍的質量百分比濃度為2%?5%的聚乙烯醇以及與聚乙烯醇等 體積的質量百分比濃度為3%?15%的A1 (N03) 3溶液，加熱至80°C后攪拌2小時，并將混合 溶液的pH調節至7?7. 5 ;所述將沉淀物在氮氣氣氛下煅燒是指將沉淀物在氮氣氣氛下以 500°C煅燒2?3小時。
4. 一種導熱抗紫外線的PP材料，其原料按重量計包括： PP 50 ?70 份； 導熱抗紫外線劑 10?20份； 防火劑1 1?5份； 防火劑2 0.1?0.6份； 抗氧劑1 0. 5?0. 8份； 抗氧劑2 0. 04?0. 2份； 所述防火劑1為十溴二苯乙烷；所述防火劑2為三氧化二銻；所述抗氧劑1為抗氧劑 168 ;所述抗氧劑2為抗氧劑1010。
【文檔編號】C08K13/06GK104109283SQ201410291093
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月26日 優先權日:2014年6月26日
【發明者】杜崇銘, 林湖彬 申請人:惠州市昌億新材料有限公司