一种汽车用高导热系数热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法与流程

本发明涉及聚氨酯弹性体，具体涉及一种汽车用高导热系数热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。

背景技术：

1、现有的汽车尤其是新能源汽车中常会用到导热材料，热塑性聚氨酯弹性体(tpu)具有优异的耐磨性、耐高强度和高模量以及加工性，被广泛汽车领域。

2、cn116478480a中公开了一种导热橡胶复合材料，该导热橡胶复合材料的原料包括液体橡胶、氟化液体橡胶、导热填料、交联剂，该导热橡胶复合材料具有高电阻率和耐电击穿性，且具有优异的阻燃性和导热性，但是该导热橡胶复合材料中的导热填料的填料将过多会影响最终产品整体的力学性能。

技术实现思路

1、为了更容易地理解本发明的技术方案以及技术效果，以下结合具体实施方式对本发明进行详细说明。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

2、本发明第一方面提供一种汽车用高导热系数热塑性聚氨酯弹性体，所述聚氨酯弹性体的制备原料包括：tpu树脂、导热填料、极性基团接枝聚乙烯、阻燃填料、耐黄剂、耐水解剂、抗氧剂、润滑剂、分散剂；所述导热填料选自球状氧化铝、针状氧化锌晶须与片状氮化铝的组合。

3、本发明中的高导热系数热塑性聚氨酯弹性体具有优异的高导热性能，同时具有优秀的强度和加工性，能够进行很好的注塑和挤出加工。较传统的金属导热具有质量轻，绝缘安全等优点。

4、在本发明中，为了更好地增加聚氨酯弹性体的整体性能，作为本发明一种优选的技术方案，按重量份计，所述聚氨酯弹性体的制备原料包括：tpu树脂25-55份、导热填料40-70份、极性基团接枝聚乙烯2-10份、阻燃填料5-8份、耐黄剂0.1-2份、耐水解剂1-5份、抗氧剂0.1-0.5份、润滑剂0.1-3份、分散剂0.1-2份。

5、在本发明中，为了更好地增加聚氨酯弹性体的整体性能，作为本发明一种更优选的技术方案，所述聚氨酯弹性体的制备原料包括：tpu树脂35-40份、导热填料55-60份、极性基团接枝聚乙烯4-6份、阻燃填料6-8份、耐黄剂0.2-0.4份、耐水解剂2-3份、抗氧剂0.2-0.3份、润滑剂0.5-1份、分散剂0.5-1份。

6、tpu树脂

7、在本发明中，为了更好地增加聚氨酯弹性体的耐水解性，作为本发明一种优选的技术方案，所述tpu树脂为聚醚型tpu树脂。

8、作为本发明一种优选的技术方案，所述聚醚型tpu树脂选自1180atpu树脂、1185a10tpu树脂1190a10tpu树脂、1180a10 tpu树脂、1160a 10p 000tpu树脂和1170a tpu树脂中的至少一种，优选为1180a10tpu树脂。

9、导热填料

10、作为本发明一种优选的技术方案，所述球状氧化铝、四针状氧化锌晶须与片状氮化铝的重量比为(2-3):1:(1-2)。

11、本发明中使用特定种类导热填料以及不同形貌复配-球状、针状、片状比例能够在本本发明体系中形成优异的导热网络，在导热填料特别低的情况下，保持聚氨酯弹性体的力学性能基本不变。

12、作为本发明一种优选的技术方案，所述球状氧化铝的平均粒径为100-300nm，例如为100nm、200nm或300nm。

13、作为本发明一种优选的技术方案，所述四针状氧化锌晶须的直经为0.5-5μm、长度为10-50μm，优选直经为1-3μm、长度为20-30μm。

14、作为本发明一种优选的技术方案，所述片状氮化铝的d50为2-5μm。

15、本发明中，使用特定种类的不同粒度大小的导热填料在本发明的体系中能够形成良好的导热网络，在导热填料特别低的情况下，保持聚氨酯弹性体的力学性能基本不变。

16、极性基团接枝聚乙烯

17、作为本发明一种优选的技术方案，所述极性基团接枝聚乙烯选自马来酸酐接枝聚乙烯、异氰酸接枝聚乙烯和酰胺接枝聚乙烯中的至少一种，优选为马来酸酐接枝聚乙烯。

18、本发明中的马来酸酐接枝聚乙烯可通过市售得到，优选为美国陶氏pe-g-mah马来酸酐接枝gr 202。

19、本发明中的聚氨酯弹性体具有优异的耐水热性，例如在100℃、高湿的条件下水解后尺寸稳定不变化，并且起力学性能变化率小于20％。经过实验本发明的发明人推测可能是因为本发明体系中的极性基团接枝聚乙烯，尤其是马来酸酐接枝聚乙烯能够提高特定种类的不同粒度大小的导热填料以及阻燃剂与tpu树脂的相容性，从而提高结构致密度，进而较好的耐热性和防潮性；当不添加极性基团接枝聚乙烯时，聚氨酯弹性体的整体性能较差，一方面可能是因为体系的致密度较差，另一方面可能是因为氮化铝会与中水分反应导致性能降低。

20、阻燃填料

21、作为本发明一种优选的技术方案，所述阻燃填料选自聚磷酸铵、苯基次磷酸铝、可膨胀石墨、氧化锑、氢氧化镁和锡酸锌中的至少一种。

22、作为本发明一种更优选的技术方案，所述阻燃剂为可膨胀石墨与氧化锑。

23、作为本发明一种更优选的技术方案，所述可膨胀石墨与氧化锑的重量比为(1-10)：1，优选为(2.5-4)：1。

24、作为本发明一种更优选的技术方案，所述可膨胀石墨的粒径为100-300nm，例如为100nm、200nm、300nm。

25、作为本发明一种更优选的技术方案，所述氧化锑的粒径为50-100nm，例如为50nm、80nm、100nm。

26、苯乙烯类弹性体

27、作为本发明一种更优选的技术方案，所述聚氨酯弹性体的制备原料还包括苯乙烯类弹性体。

28、本发明中添加苯乙烯类弹性体能够增加本发明热塑性弹性体的耐低温性能。

29、作为本发明一种优选的技术方案，所述苯乙烯类弹性体与极性基团接枝聚乙烯的重量比为(0.1-1)：1，优选为(0.5-0.8)：1。

30、作为本发明一种更优选的技术方案，所述苯乙烯类弹性体选自sis和/或sebs，优选为sebs。

31、作为本发明一种更优选的技术方案，所述sebs为星型sebs，其型号为中石化巴陵yh-604sebs。

32、在本发明中，发明人发现使用特定的可膨胀石墨与氧化锑在本发明体系中具有优异的阻燃效果，同时本发明中的可膨胀石墨与氧化锑在使用没有因为添加了可膨胀石墨使热塑性弹性体在阻燃过程中形成大量飞灰，可能是因为本发明体系中星型sebs中的某些链段与tpu树脂、极性基团接枝聚乙烯以及体系中的导热填料作用形成某种特殊的结构吸附捕获飞灰和/或抑制飞灰现象。

33、耐黄剂

34、在本发明中，为了增加热塑性弹性体的综合性能，耐黄剂的具体种类可为本领域常规的选择，例如光稳定剂770或光稳定剂622。

35、耐水解剂

36、在本发明中，为了增加热塑性弹性体的耐水解性，耐水解剂的具体种类可为本领域常规的选择，例如聚合型碳化二亚胺，型号为朗亿新材210。

37、抗氧剂

38、在本发明中，为了增加热塑性弹性体的综合性能，抗氧剂的具体种类可为本领域的常规选择，例如抗氧剂1010。

39、润滑剂

40、在本发明中，为了增加在制备热塑性弹性体时的加工性，润滑剂的具体种类可为本领域的常规选择，例如型号为的霍尼韦尔聚乙烯蜡rl-657。

41、分散剂

42、作为本发明一种更优选的技术方案，所述分散剂选自硬脂酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸锌、硬脂酸镁和芥酸酰胺中的至少一种，优选为硬脂酸钙。

43、本发明第二方面提供了一种如前所述的汽车用高导热系数热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，该制备方法包括：将所述聚氨酯弹性体的制备原料进行密炼、造粒。

44、作为本发明一种优选的技术方案，所述密炼的温度为110-120℃，密炼的时间为15-25min。

45、本发明中进行密炼的设备可为本领域常规的密炼机。

46、本发明中对造粒的方式没有特殊限定，优选为挤出造粒，所述挤出造粒的设备可为本领域常规的造粒设备，例如双螺杆挤出机。

47、作为本发明一种优选的技术方案，所述双螺杆挤出机的一区温度为170-180℃、二区温度为180-190℃、三区温度为185-195℃、四区温度为195-205℃、模头温度为195-205℃。以上温度均为设置的温度，实际工作过程中实际温度在正负5℃内浮动；在双螺杆挤出机中熔融共混后经过水冷拉条造粒、分级、干燥、包装得成品。