水性聚氨酯导热复合材料的制备及性能研究

水性聚氨酯导热复合材料的制备及性能研究

胡兆阳 

安徽安利材料科技股份有限公司  安徽省合肥市  230093

摘要：水性聚氨酯(WPU)利用水作为分散介质，具有柔韧性、粘附性、低污染、抗磨损性、无毒性和环境保护等优点，可应用于橡胶、涂料、纺织品合成革等诸多领域。但是，由于WPU缺乏稳定的交联键，导致其耐溶剂性差、电性能和热学性能不佳等，使其应用领域受到限制。因此，有多种方法可以提高WPU的性能。一种常见的方法是添加交联剂制备紫外线固化的WPU；另一种方法是通过将碳纳米管、粘土或图形等无机填充材料引入WPU，生产有机和无机混合物。基于此，本篇文章对水性聚氨酯导热复合材料的制备及性能进行研究，以供参考。

关键词：水性聚氨酯导热复合材料；制备；性能

引言

随着电子科学技术的发展，微型集成电路和电子元器件逐渐向高性能化、智能化方向发展，工作频率急剧升高，容易造成微型集成电路和电子元器件温度升高，由于在封闭空间内，电子元器件及配件使用可靠性将受到极大的影响。聚合物作为微型集成电路和电子元器件热界面材料研究由来已久，但导热性能较差，需要添加高导热填料提高其导热率以达到使用要求。但是，填料的添加会使高分子复合材料的机械性能、耐水性降低。因此，对聚合物进行改性时，选择合适的填料以及适当的填充量显得尤为关键。

1原料、试剂与仪器

深圳吉田化工有限公司工业级水性聚氨酯1926(WPU)；炭黑(CB，40B2，125平方米/克，平均粒径23nm，pH 8)，o ' brien hanhua关键词硅烷代理协理KH550、AR、山东友苏华公科技有限公司；聚氨酯加厚(612)，三晋化工有限公司；无水乙醇、空气、天津富馀精细化工有限公司；去离子水里，自己去做。nicoletis 5 fourier红外线光谱仪，satsuma shields technology，美利坚合众国；MAIA3XMH扫描电子显微镜，泰斯肯(中国)有限公司；PYris603190148美国PE公司重型医疗分析员；上海市第六计量厂高强度数字pc 68nanozs 90英国马尔文仪器有限公司绘制激光粒度；em 24501通用试验机，深圳泰瑟枪仪器设备有限公司；Z3003D打印机，北京惠天威科技有限公司。

2实验方法

(1)图形分散。在浓度为0.2mg/ml的图形溶液中加入0.004g的脱盐水、无水乙醇、DMF和PVAL水溶液，以及PVP水溶液(在两种水溶液中)，散射和搅拌1h。随后，在散射器中无声地观察到图形的散射。为了进一步评估分散剂对不同浓度下图形分散剂溶液稳定性的影响，选用了上述最后四种分散剂，分别采用浓度为0.4、0.6、0.8mg/ml、超声分散剂和1小时搅拌、图形分散剂静态观察以及离心机10000r/min的图形分散剂配置5%、10%、15%、20%、25% PVAL水溶液，确定pval的最佳用途，并用于制备柔性导电复合材料。(2)柔性导电复合材料的制备。将不同等级的图形(分别为0%、0.5%、1%、2 %、3%的WPU质量)与WPU(无分散剂)混合，在室温下混合4小时的磁力，测试电气和机械特性，确定2%的最佳图形含量；以100 : 0、90 : 10、80 : 20、70 : 30、60 : 40的质量/质量比率混合WPU和PVAL，以确定PVAL水溶液的最佳用途。在PVAL水溶液中加入2%的图形，超声搅拌，散射1h得到图形散射液；然后将WPU按规定比例添加到图形散射解决方案中，并在室温下用磁铁取代4小时；最后，将制备的产品倒入聚四氟乙烯板，使其自然流动，然后在室温12小时后将其放入50℃干燥器，固化10h，得到柔性导电复合材料。

3结果与讨论

3.1耐水性、耐乙醇性和水接触角分析

G2含量对G2-WPU胶膜吸水率、乙醇溶胀率和水接触角的影响见图1。由图可见，随G2含量的增加，G2-WPU胶膜耐水性和耐乙醇性变差。这主要是因为在实验过程中，APTES改性GO，内部会存在未改性的导热填料，当G2含量增加时，这部分含量就会增加，使涂层间的紧密程度降低，导致胶膜表面涂层产生一定数量的空洞,使水分子和乙醇分子更易进入胶膜内部。随G2含量的增加，胶膜水接触角变大，这是因为高含量G2在WPU中分散性变差，导致胶膜的粗糙程度增加，疏水能力提高。另一方面，由于还原剂DEA的作用，导致G1表面含氧官能团全部还原，导致亲水能力降低，水接触角增大。

图1G2含量对G2-WPU胶膜吸水率、乙醇溶胀率和水接触角的影响

3.3胶膜的力学性能

复合粘接薄膜的力学性能示意图见图2。如图2所示，随着SiO2-GO质量分数的增加，膜的抗拉强度增大。当SiO2-GO质量分数为0.7%时，膜的抗拉强度从15.85MPa提高到50.14 MPa；SiO2-GO质量分数大于0.7%时，膜的抗拉强度降低。一方面，混合材料可以承受拉伸过程的部分负荷，阻止应力集中，促进橡胶薄膜抗拉强度的提高；另一方面，SiO2-GO提高了聚氨酯基体的兼容性和共混负载与聚合物基体的界面，有利于其在基体中的有效均匀分布，提高了复合膜的抗拉强度。SiO 2-GB填充材料添加过多时，会影响其在聚氨酯基体中的分散性，并且有影响复合薄膜力学性能的局部会议。随着SiO 2-GB质量分数的不断提高，胶片破裂的时间越来越短。

图2SiO2－GO/WPUA力学性能图

结束语

以GO为原料，APTES水解产生的硅羟基与含氧化能团进行缩合反应，再利用DEA进行还原，得到改性石墨烯。将其作为导热填料与WPU原位聚合，得到复合乳液，干燥成膜得到样品。

参考文献

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