聚苯乙烯/氢氧化镁导热光扩散材料的制备及性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.11.002

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (11): 8-13.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.11.002

聚苯乙烯/氢氧化镁导热光扩散材料的制备及性能研究

林镇斌, 朱惠豪, 王玉(), 谢林生, 李果, 马玉录

华东理工大学机械与动力工程学院，上海 200237

收稿日期:2024-03-07 出版日期:2024-11-26 发布日期:2024-11-21
通讯作者: 王玉（1992—），女，讲师，从事复合材料功能化及应用相关研究， wangyu_ecust@ecust.edu.cn
E-mail:wangyu_ecust@ecust.edu.cn

Preparation and properties of polystyrene/magnesium hydroxide thermal conductive light diffusion material

LIN Zhenbin, ZHU Huihao, WANG Yu(), XIE Linsheng, LI Guo, MA Yulu

School of Mechanical and Power Engineering，East China University of Science and Technology，Shanghai 200237

Received:2024-03-07 Online:2024-11-26 Published:2024-11-21
Contact: WANG Yu E-mail:wangyu_ecust@ecust.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

选择折射率相匹配的聚苯乙烯（PS）聚合物与氢氧化镁（MH）无机填料，通过共混法制备了具有良好光学性能和导热性能的PS/MH导热光扩散材料。通过调节MH含量，以及采用多粒径的MH进行复配填充，结合微观形貌、光学性能、导热性能和力学性能的测试结果，对PS/MH导热光扩散材料的综合性能进行调控。结果表明，随着MH含量的增加，材料中形成了MH导热网络，透光率逐渐下降而雾度上升并趋于稳定值，同时导热性能得到显著提升。当MH含量为30 %（质量分数，下同）时，采用多粒径的MH复配得到的PS⁃30⁃3导热光扩散材料的综合性能最优，透光率和雾度分别达到75.9 %和92.70 %；热导率达到0.52 W/（m·K），为纯PS热导率［0.05 W/（m·K）］的10倍。

关键词: 导热光扩散材料, 聚苯乙烯, 氢氧化镁, 性能调控

Abstract:

In this study， a thermal conductive light diffusion material with good optical and thermal conduction was prepared by blending polystyrene （PS） and magnesium hydroxide （MH） as an inorganic filler to match the refractive index. The comprehensive performance of the PS/MH thermal conductive light diffusion materials were regulated through adjusting the content of MH and employing the MH with a multi⁃particle size for compounding based on the experimental results obtained from the measurements on their micro⁃morphology， optical properties， thermal conductivity and mechanical properties. The results indicated that there was an MH thermal conductivity network formed in the matrix with an increase in the MH content. The transmittance of the thermal conductive light diffusion materials decreased gradually， their haze increased and tended to be stable， and their thermal conductivity was significantly improved. When 30 wt% MH with a multi⁃particle size content was incorporated， the resultant PS⁃30⁃3 thermal conductive light diffusion material obtained optimal comprehensive performance， its transmittance and haze reached 75.9 % and 92.70 %， respectively， and its thermal conductivity reached 0.52 W/（m·K）， which is 10 times as much as that of pure PS ［0.05 W/（m·K）］.

Key words: thermal conductive light diffusion material, polystyrene, magnesium hydroxide, property regulation

中图分类号:

TQ325.2

林镇斌, 朱惠豪, 王玉, 谢林生, 李果, 马玉录. 聚苯乙烯/氢氧化镁导热光扩散材料的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(11): 8-13.

LIN Zhenbin, ZHU Huihao, WANG Yu, XIE Linsheng, LI Guo, MA Yulu. Preparation and properties of polystyrene/magnesium hydroxide thermal conductive light diffusion material[J]. China Plastics, 2024, 38(11): 8-13.

图/表 12

样品	PS	MH⁃1	MH⁃2	MH⁃3
PS	100	—	0	—
PS⁃10	90	—	10	—
PS⁃20	80	—	20	—
PS⁃30	70	—	30	—
PS⁃40	60	—	40	—
PS⁃30⁃1	70	20	10	—
PS⁃30⁃2	70	—	20	10
PS⁃30⁃3	70	10	10	10

表1 不同配比的PS/MH导热光扩散材料的制备方案 (%)

Tab.1 Preparation scheme of the PS/MH thermally conductive light diffusion materials with different proportion

图1 不同MH含量的PS/MH导热光扩散材料的SEM照片

Fig.1 SEM images of the PS/MH thermally conductive light diffusion materials with different MH contents

图2 光扩散性能测试平台示意图

Fig.2 Schematic diagram of the optical diffusion performance test platform

图3 不同MH含量的PS/MH导热光扩散材料的散射光斑照片

Fig.3 Photos of scattering spot of the PS/MH thermally conductive light diffusion materials with different MH contents

图4 PS/MH导热光扩散材料光学性能随MH含量的变化

Fig.4 Changes of optical properties of the PS/MH thermally conductive light diffusion materials with MH contents

图5 PS/MH导热光扩散材料的热导率随MH含量的变化

Fig.5 Changes of thermal conductivity of the PS/MH thermally conductive light diffusion materials with MH contents

图6 PS/MH导热光扩散材料力学性能随MH含量的变化

Fig.6 Changes of mechanical property of the PS/MH thermally conductive light diffusion materials with MH contents

图7 多粒径MH复配的PS/MH导热光扩散材料的SEM照片

Fig.7 SEM images of the PS/MH thermally conductive light diffusion materials with multi⁃particle size MH compound

图8 多粒径MH复配的PS/MH导热光扩散材料的光学性能

Fig.8 Optical properties of the PS/MH thermally conductive light diffusion materials with multi⁃particle size MH compound

样品	MH浓度/μm^-3
PS⁃30	1.11×10^-3
PS⁃30⁃1	3.73×10^-4
PS⁃30⁃2	7.26×10^-3
PS⁃30⁃3	6.89×10^-3

表2 多粒径MH复配的PS/MH导热光扩散材料中MH的浓度

Tab.2 MH concentration in the PS/MH thermally conductive light diffusion material with multi⁃particle MH compound

图9 多粒径MH复配的PS/MH导热光扩散材料的热导率

Fig.9 Thermal conductivity of the PS/MH thermally conductive light diffusion materials with multi⁃particle size MH compound

图10 多粒径MH复配的PS/MH导热光扩散材料的力学性能

Fig.10 Mechanical properties of the PS/MH thermally conductive light diffusion materials with multi⁃particle size MH compound

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