技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及復合材料領(lǐng)域，具體的涉及一種基于氮化硼納米片改性的高導熱聚氯乙烯復合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
：：聚氯乙烯樹脂(簡稱pvc)是世界上最早實現(xiàn)工業(yè)化的合成樹脂之一，因其性能優(yōu)良、價格低廉、原料來源廣泛等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注并迅猛發(fā)展，聚氯乙烯的年產(chǎn)量及消耗量位居世界第二位。與其他高分子材料相比，因為聚氯乙烯是以氯乙烯為單體聚合而成的，所以具有很高的氯含量，從而大大減小了聚氯乙烯對石油、天然氣的依賴性，并賦予了聚氯乙烯很多優(yōu)良的性能，如電絕緣性、耐磨性、阻燃性以及化學穩(wěn)定性等。由于聚氯乙烯樹脂在加工過程中可以通過添加添加劑或者其他方法生產(chǎn)出各式各樣的塑料制品，而被廣泛的應用于建筑、汽車、電纜及包裝材料等領(lǐng)域。聚氯乙烯是采用懸浮、乳液、溶液或本體聚合方法將氯乙烯單體聚合而成的一種無定形熱塑性聚合物，其結(jié)構(gòu)式為[-ch2-chcl-]n(其中n代表聚合度)，而且聚合條件的變化影響著聚氯乙烯的結(jié)晶度、分子量以及軟化點等性質(zhì)。聚氯乙烯分子鏈中的氯原子極性較強，因此分子間的作用力較大，從而使得聚氯乙烯制品的力學性能、硬度及剛性較好?？偟膩碚f，聚氯乙烯的性能可以概括為以下幾個特點：(1)穩(wěn)定的理化性質(zhì)：聚氯乙烯對所有的酸具有耐腐蝕性，可以溶于少量有機溶劑，如苯、四氫呋喃、酯類等；(2)阻燃性能；聚氯乙烯最大的特點就是阻燃性，阻燃值在40以上，因此被廣泛應于防火設(shè)備。但是，聚氯乙烯在燃燒時會釋放出一些有毒氣體，如氯化氫、二噁英等。(3)耐磨性能：聚氯乙烯的耐磨性較好，在室溫下的耐磨性能強于硫化橡膠。(4)聚氯乙烯對光、熱的穩(wěn)定性較差：聚氯乙烯中的含有氯原子的不穩(wěn)定基團在受到堿、熱、光等條件作用時容易釋放氯化氫而形成共軛結(jié)構(gòu)，進而引起材料發(fā)生顏色上的變化，并降低聚氯乙烯的柔性，使之變脆。而且聚氯乙烯導熱性較差，在高溫條件下容易形成熱應力集中從而造成其微量分解。所以為了提高聚氯乙烯的應用性能，通常對聚氯乙烯進行改性處理。氮化硼是由第三族元素硼和第五族元素氮組成一種重要的iii-v族化合物。氮化硼具有寬帶隙、高熱導率、抗氧化性等優(yōu)異的物理化學性能。氮化硼還在高溫、高頻、大功率、光電子及抗輻射等方面具有巨大的應用前景。氮化硼與石墨的結(jié)構(gòu)相似，但是與石墨相比，氮化硼還具有很多優(yōu)異的物理化學特性：1、高耐熱性，能耐2000°的高溫到3000℃時才升華。2、高導熱性，氮化硼具有良好導熱性，是眾多陶瓷材料中導熱最大的材料3、優(yōu)異的介電性能，高溫絕緣性很好，電阻率在25℃時為104ω·cm，在2000℃時為104ω·cm，是陶瓷材料中最好的高溫絕緣材料。介電常數(shù)為4，能透微波和紅外線。4、良好的高溫穩(wěn)定性，在處于氧化氛圍中時，抗氧化溫度可達900℃，當在真空條件下時，更是可以達到2000℃。5、具有低的熱膨脹系數(shù)，膨脹系數(shù)為10-6，僅次于石英玻璃，是陶瓷材料中比較小的，抗熱震性能優(yōu)異。6、良好的潤滑性，在高溫時也具有良好的潤滑性能，是一種非常優(yōu)良的高溫固體潤滑劑。7、化學性質(zhì)穩(wěn)定，具有良好的耐腐蝕性，和一般的無機酸、堿、或者氧化劑不發(fā)生反應，對幾乎所有館融金屬都呈現(xiàn)化學惰性。因此，可以采用氮化硼來對聚氯乙烯改性是提高聚氯乙烯導熱性能以及其高溫穩(wěn)定性，該技術(shù)的關(guān)鍵是如何使得氮化硼與聚氯乙烯很好的相容在一起。技術(shù)實現(xiàn)要素：：本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種基于氮化硼納米片改性的高導熱聚氯乙烯復合材料的制備方法。該制備方法操作簡單，制得的聚氯乙烯復合材料力學性能好，導熱性能佳。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基于氮化硼納米片改性的高導熱聚氯乙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將氮化硼和異丙醇混合攪拌均勻，1000w功率下超聲4-8h，超聲結(jié)束后，過濾，得到的沉淀a用無水乙醇分散，混合均勻后將分散液轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中，升溫至60-70℃后，邊攪拌邊往三口燒瓶中滴加濃氨水，滴加完畢后繼續(xù)恒溫回流30-50min；冷卻至室溫，過濾，沉淀用去離子水洗滌2-3次，干燥，得到白色固體a；(2)將上述制得的白色固體a分散于去離子水中，攪拌分散均勻后，加入丙烯酸-2-羥乙酯，繼續(xù)攪拌均勻后加入催化劑，并將混合液轉(zhuǎn)移至水熱釜中，密封，120-150℃下反應5-10h，反應結(jié)束后自然冷卻至室溫，過濾，沉淀用無水乙醇洗滌至中性，干燥，制得白色固體b；(3)將上述制得的白色固體b和聚氯乙烯在高速捏合機混合，加入聚乙烯醇、羥乙基纖維素、過氧化二碳酸二異丙酯、碳酸鈣混合均勻，制得的混合物加入到雙螺桿擠出機中，在150-200℃下反應1-4h，反應結(jié)束后產(chǎn)物由雙螺桿擠出機擠出、冷卻至室溫。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，氮化硼與異丙醇的用量比為1g：(20-30)ml。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，沉淀a與濃氨水的用量比為1g：(8-15)ml。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，白色固體a與丙烯酸-2-羥乙酯的用量比為(1-3)：1。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，所述催化劑為對甲基苯磺酸，其用量為白色固體a的重量的1％。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，所述反應的溫度為170℃，反應時間3h。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(4)中，所述白色固體b、聚氯乙烯、聚乙烯醇、羥乙基纖維素、過氧化二碳酸二異丙酯、碳酸鈣的用量以重量份計分別為：白色固體b5-7份、聚氯乙烯30-45份、聚乙烯醇1-3份、羥乙基纖維素3-6份、過氧化二碳酸二異丙酯0.5-0.7份、碳酸鈣2-3份。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(4)中，所述反應的溫度為150℃，反應時間3.5h。本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明采用氮化硼來對聚氯乙烯進行改性，首先采用溶劑剝離的方法對氮化硼進行剝離制備片層厚度為納米級的氮化硼納米片，其相對于氮化硼粉體來說導熱性能更為優(yōu)異；然后采用濃氨水對制得的氮化硼納米片進行處理，處理后的氮化硼表面帶有活性基團，其與丙烯酸-2-羥乙酯發(fā)生反應，從而在氮化硼片層上接枝有帶有不飽和基團的大分子鏈；最后將其與聚氯乙烯和其他助劑在一定條件下發(fā)生反應，氮化硼片層上接枝的帶有不飽和基團可以與聚氯乙烯發(fā)生聚合，從而制得的復合材料穩(wěn)定性好，導熱性能佳，且無需添加其他相容劑，加工性能好，耐高溫性能優(yōu)異。具體實施方式：為了更好的理解本發(fā)明，下面通過實施例對本發(fā)明進一步說明，實施例只用于解釋本發(fā)明，不會對本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。實施例1一種基于氮化硼納米片改性的高導熱聚氯乙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將氮化硼和異丙醇混合攪拌均勻，1000w功率下超聲4h，超聲結(jié)束后，過濾，得到的沉淀a用無水乙醇分散，混合均勻后將分散液轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中，升溫至60-70℃后，邊攪拌邊往三口燒瓶中滴加濃氨水，滴加完畢后繼續(xù)恒溫回流30min；冷卻至室溫，過濾，沉淀用去離子水洗滌2-3次，干燥，得到白色固體a；其中，氮化硼與異丙醇的用量比為1g：20ml；沉淀a與濃氨水的用量比為1g：8ml；(2)將上述制得的白色固體a分散于去離子水中，攪拌分散均勻后，加入丙烯酸-2-羥乙酯，繼續(xù)攪拌均勻后加入對甲基苯磺酸，并將混合液轉(zhuǎn)移至水熱釜中，密封，120℃下反應10h，反應結(jié)束后自然冷卻至室溫，過濾，沉淀用無水乙醇洗滌至中性，干燥，制得白色固體b；其中，白色固體a與丙烯酸-2-羥乙酯的用量比為1：1；對甲基苯磺酸的用量為白色固體a的重量的1％；(3)將上述制得的白色固體b和聚氯乙烯在高速捏合機混合，加入聚乙烯醇、羥乙基纖維素、過氧化二碳酸二異丙酯、碳酸鈣混合均勻，制得的混合物加入到雙螺桿擠出機中，在150℃下反應4h，反應結(jié)束后產(chǎn)物由雙螺桿擠出機擠出、冷卻至室溫，其中各組分的用量以重量份計分別為白色固體b5份、聚氯乙烯30份、聚乙烯醇1份、羥乙基纖維素3份、過氧化二碳酸二異丙酯0.5份、碳酸鈣2份。實施例2一種基于氮化硼納米片改性的高導熱聚氯乙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將氮化硼和異丙醇混合攪拌均勻，1000w功率下超聲8h，超聲結(jié)束后，過濾，得到的沉淀a用無水乙醇分散，混合均勻后將分散液轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中，升溫至60-70℃后，邊攪拌邊往三口燒瓶中滴加濃氨水，滴加完畢后繼續(xù)恒溫回流50min；冷卻至室溫，過濾，沉淀用去離子水洗滌2-3次，干燥，得到白色固體a；其中，氮化硼與異丙醇的用量比為1g：30ml；沉淀a與濃氨水的用量比為1g：15ml；(2)將上述制得的白色固體a分散于去離子水中，攪拌分散均勻后，加入丙烯酸-2-羥乙酯，繼續(xù)攪拌均勻后加入對甲基苯磺酸，并將混合液轉(zhuǎn)移至水熱釜中，密封，150℃下反應5h，反應結(jié)束后自然冷卻至室溫，過濾，沉淀用無水乙醇洗滌至中性，干燥，制得白色固體b；其中，白色固體a與丙烯酸-2-羥乙酯的用量比為3：1；對甲基苯磺酸的用量為白色固體a的重量的1％；(3)將上述制得的白色固體b和聚氯乙烯在高速捏合機混合，加入聚乙烯醇、羥乙基纖維素、過氧化二碳酸二異丙酯、碳酸鈣混合均勻，制得的混合物加入到雙螺桿擠出機中，在200℃下反應1h，反應結(jié)束后產(chǎn)物由雙螺桿擠出機擠出、冷卻至室溫，其中各組分的用量以重量份計分別為白色固體b7份、聚氯乙烯45份、聚乙烯醇3份、羥乙基纖維素6份、過氧化二碳酸二異丙酯0.7份、碳酸鈣3份。實施例3一種基于氮化硼納米片改性的高導熱聚氯乙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將氮化硼和異丙醇混合攪拌均勻，1000w功率下超聲5h，超聲結(jié)束后，過濾，得到的沉淀a用無水乙醇分散，混合均勻后將分散液轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中，升溫至60-70℃后，邊攪拌邊往三口燒瓶中滴加濃氨水，滴加完畢后繼續(xù)恒溫回流30min；冷卻至室溫，過濾，沉淀用去離子水洗滌2-3次，干燥，得到白色固體a；其中，氮化硼與異丙醇的用量比為1g：30ml；沉淀a與濃氨水的用量比為1g：10ml；(2)將上述制得的白色固體a分散于去離子水中，攪拌分散均勻后，加入丙烯酸-2-羥乙酯，繼續(xù)攪拌均勻后加入對甲基苯磺酸，并將混合液轉(zhuǎn)移至水熱釜中，密封，130℃下反應9h，反應結(jié)束后自然冷卻至室溫，過濾，沉淀用無水乙醇洗滌至中性，干燥，制得白色固體b；其中，白色固體a與丙烯酸-2-羥乙酯的用量比為1.5：1；對甲基苯磺酸的用量為白色固體a的重量的1％；(3)將上述制得的白色固體b和聚氯乙烯在高速捏合機混合，加入聚乙烯醇、羥乙基纖維素、過氧化二碳酸二異丙酯、碳酸鈣混合均勻，制得的混合物加入到雙螺桿擠出機中，在160℃下反應3.5h，反應結(jié)束后產(chǎn)物由雙螺桿擠出機擠出、冷卻至室溫，其中各組分的用量以重量份計分別為白色固體b5.5份、聚氯乙烯33份、聚乙烯醇1.5份、羥乙基纖維素4份、過氧化二碳酸二異丙酯0.55份、碳酸鈣2.2份。實施例4一種基于氮化硼納米片改性的高導熱聚氯乙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將氮化硼和異丙醇混合攪拌均勻，1000w功率下超聲6h，超聲結(jié)束后，過濾，得到的沉淀a用無水乙醇分散，混合均勻后將分散液轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中，升溫至60-70℃后，邊攪拌邊往三口燒瓶中滴加濃氨水，滴加完畢后繼續(xù)恒溫回流40min；冷卻至室溫，過濾，沉淀用去離子水洗滌2-3次，干燥，得到白色固體a；其中，氮化硼與異丙醇的用量比為1g：20ml；沉淀a與濃氨水的用量比為1g：11ml；(2)將上述制得的白色固體a分散于去離子水中，攪拌分散均勻后，加入丙烯酸-2-羥乙酯，繼續(xù)攪拌均勻后加入對甲基苯磺酸，并將混合液轉(zhuǎn)移至水熱釜中，密封，140℃下反應8h，反應結(jié)束后自然冷卻至室溫，過濾，沉淀用無水乙醇洗滌至中性，干燥，制得白色固體b；其中，白色固體a與丙烯酸-2-羥乙酯的用量比為1.5：1；對甲基苯磺酸的用量為白色固體a的重量的1％；(3)將上述制得的白色固體b和聚氯乙烯在高速捏合機混合，加入聚乙烯醇、羥乙基纖維素、過氧化二碳酸二異丙酯、碳酸鈣混合均勻，制得的混合物加入到雙螺桿擠出機中，在170℃下反應3h，反應結(jié)束后產(chǎn)物由雙螺桿擠出機擠出、冷卻至室溫，其中各組分的用量以重量份計分別為白色固體b6份、聚氯乙烯36份、聚乙烯醇1.5份、羥乙基纖維素4份、過氧化二碳酸二異丙酯0.6份、碳酸鈣2.4份。實施例5一種基于氮化硼納米片改性的高導熱聚氯乙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將氮化硼和異丙醇混合攪拌均勻，1000w功率下超聲7h，超聲結(jié)束后，過濾，得到的沉淀a用無水乙醇分散，混合均勻后將分散液轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中，升溫至60-70℃后，邊攪拌邊往三口燒瓶中滴加濃氨水，滴加完畢后繼續(xù)恒溫回流40min；冷卻至室溫，過濾，沉淀用去離子水洗滌2-3次，干燥，得到白色固體a；其中，氮化硼與異丙醇的用量比為1g：30ml；沉淀a與濃氨水的用量比為1g：12ml；(2)將上述制得的白色固體a分散于去離子水中，攪拌分散均勻后，加入丙烯酸-2-羥乙酯，繼續(xù)攪拌均勻后加入對甲基苯磺酸，并將混合液轉(zhuǎn)移至水熱釜中，密封，130℃下反應7h，反應結(jié)束后自然冷卻至室溫，過濾，沉淀用無水乙醇洗滌至中性，干燥，制得白色固體b；其中，白色固體a與丙烯酸-2-羥乙酯的用量比為2：1；對甲基苯磺酸的用量為白色固體a的重量的1％；(3)將上述制得的白色固體b和聚氯乙烯在高速捏合機混合，加入聚乙烯醇、羥乙基纖維素、過氧化二碳酸二異丙酯、碳酸鈣混合均勻，制得的混合物加入到雙螺桿擠出機中，在180℃下反應2.5h，反應結(jié)束后產(chǎn)物由雙螺桿擠出機擠出、冷卻至室溫，其中各組分的用量以重量份計分別為白色固體b6.5份、聚氯乙烯39份、聚乙烯醇2份、羥乙基纖維素5份、過氧化二碳酸二異丙酯0.65份、碳酸鈣2.4份。實施例6一種基于氮化硼納米片改性的高導熱聚氯乙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將氮化硼和異丙醇混合攪拌均勻，1000w功率下超聲7.5h，超聲結(jié)束后，過濾，得到的沉淀a用無水乙醇分散，混合均勻后將分散液轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中，升溫至60-70℃后，邊攪拌邊往三口燒瓶中滴加濃氨水，滴加完畢后繼續(xù)恒溫回流50min；冷卻至室溫，過濾，沉淀用去離子水洗滌2-3次，干燥，得到白色固體a；其中，氮化硼與異丙醇的用量比為1g：25ml；沉淀a與濃氨水的用量比為1g：13ml；(2)將上述制得的白色固體a分散于去離子水中，攪拌分散均勻后，加入丙烯酸-2-羥乙酯，繼續(xù)攪拌均勻后加入對甲基苯磺酸，并將混合液轉(zhuǎn)移至水熱釜中，密封，140℃下反應6h，反應結(jié)束后自然冷卻至室溫，過濾，沉淀用無水乙醇洗滌至中性，干燥，制得白色固體b；其中，白色固體a與丙烯酸-2-羥乙酯的用量比為2.5：1；對甲基苯磺酸的用量為白色固體a的重量的1％；(3)將上述制得的白色固體b和聚氯乙烯在高速捏合機混合，加入聚乙烯醇、羥乙基纖維素、過氧化二碳酸二異丙酯、碳酸鈣混合均勻，制得的混合物加入到雙螺桿擠出機中，在180℃下反應1.5h，反應結(jié)束后產(chǎn)物由雙螺桿擠出機擠出、冷卻至室溫，其中各組分的用量以重量份計分別為白色固體b7份、聚氯乙烯41份、聚乙烯醇2.5份、羥乙基纖維素5.5份、過氧化二碳酸二異丙酯0.67份、碳酸鈣2.8份。表1為本發(fā)明制得的聚氯乙烯復合材料的性能測試結(jié)果，其中，對比例為未添加氮化硼的聚氯乙烯材料：表1導熱系數(shù)，w/(m·k)25℃，拉伸強度，mpa200℃，拉伸強度，mpa實施例15.368179實施例25.257875實施例35.198075實施例45.338276實施例55.297569實施例65.328175對比例0.334027從表1來看，與未添加氮化硼的聚氯乙烯材料相比，添加氮化硼納米片之后聚氯乙烯材料的導熱系數(shù)大大提高，且耐高溫性能好。當前第1頁12