一種高導(dǎo)熱性能高分子復(fù)合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種高導(dǎo)熱性能高分子復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002]高分子基復(fù)合材料由于其質(zhì)輕、易加工成型、耐磨損且制備簡(jiǎn)單、易于工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。然而，絕大多數(shù)高分子材料熱導(dǎo)率極低，若賦予高分子材料以一定導(dǎo)熱性，就可以大大拓寬高分子材料的應(yīng)用領(lǐng)域。若在高分子復(fù)合材料具有一定導(dǎo)熱性的基礎(chǔ)上保證其絕緣性能，則對(duì)于提高電氣及微電子器件的精度、壽命和解決現(xiàn)實(shí)中大量絕緣散熱場(chǎng)合的需求具有重大積極意義。
[0003]—般來講，為了獲取更高的熱導(dǎo)率，導(dǎo)熱填料的填充分?jǐn)?shù)往往較高，從而會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料韌性大幅度下降而失去實(shí)用價(jià)值。另一方面，隨著塑料制品在生活中的應(yīng)用越來越廣泛，易燃成為塑料制品的最大弊端。為了避免不必要事故的發(fā)生，對(duì)高分子材料阻燃性能的要求也已成為衡量材料性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。因此，制備高導(dǎo)熱、良絕緣、阻燃性能優(yōu)異且力學(xué)性能良好的多功能性復(fù)合材料具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種高導(dǎo)熱性能高分子復(fù)合材料，其解決的技術(shù)問題是，克服目前一般的高分子通用材料的性能和加工技術(shù)的不足之處，提供一種低成本，易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的高導(dǎo)熱性高分子復(fù)合材料以及其制備方法，同時(shí)還使得該復(fù)合材料具備良絕緣性，阻燃性能以及優(yōu)異的機(jī)械性能。
[0005]為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下方案:
一種高導(dǎo)熱性能高分子復(fù)合材料，其特征在于，按照重量分?jǐn)?shù)計(jì)，其原料中包含以下組分:樹脂基體30-40份，導(dǎo)熱填料65-80份，增韌填料4-14份，抗氧劑0.8-1.8份，分散劑1-4 份。
[0006]進(jìn)一步，所述的樹脂基體是聚氨酯樹脂基體、聚醚砜樹脂基體和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)樹脂基體按照重量比為1:2:3組合而成的組合物。
[0007]進(jìn)一步，所述的導(dǎo)熱填料包括無機(jī)粒子導(dǎo)熱填料和炭基導(dǎo)熱填料，所述的無機(jī)粒子導(dǎo)熱填料和炭基導(dǎo)熱填料的重量比為7:1。
[0008]進(jìn)一步，所述的無機(jī)粒子導(dǎo)熱填料為球形氧化鋁、結(jié)晶型二氧化硅和鱗片狀高導(dǎo)熱碳粉按照重量比為1:1:2組成的混合物，所述的炭基導(dǎo)熱填料為多壁碳納米管、聚丙烯睛基炭纖維和納米石墨烯微片按照重量比為5:1:1組成的混合物。
[0009]進(jìn)一步，所述的增韌填料為苯乙烯-丁二烯熱塑性彈性體、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和氯化聚乙烯按照重量比為3:3:1組成的混合物。
[0010]進(jìn)一步，所述的抗氧劑為多酚受阻酚抗氧劑1010和復(fù)合抗氧劑255質(zhì)量比1:1組成的復(fù)合抗氧劑。
[0011]進(jìn)一步，所述的分散劑為硬脂酰胺、硬脂酸單甘油酯和低分子離聚物按照重量比為2:2:3組成的混合物。
[0012]—種高導(dǎo)熱性能高分子復(fù)合材料的制備方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行制備: 步驟一、用無水乙醇按照1.5:1的比例將鈦酸酯偶聯(lián)劑稀釋，在高速攪拌的條件下，將已稀釋的鈦酸酯偶聯(lián)劑以霧狀噴入至無機(jī)粒子導(dǎo)熱填料表面，持續(xù)攪拌30min后，置于烘箱中將溶劑烘去，冷卻備用；
步驟二、將炭基導(dǎo)熱填料超聲處理30min，烘干后冷卻備用；
步驟三、將干燥后的樹脂基體，導(dǎo)熱填料，增韌填料，抗氧劑和分散劑按照權(quán)利要求1所述的重量分?jǐn)?shù)比配比，然后，置于高速攪拌機(jī)中混合均勻；
步驟四、將預(yù)混均勻的物料加入高分子材料加工設(shè)備熔融混煉，完成造粒。
[0013]進(jìn)一步，步驟四中所述的高分子材料加工設(shè)備采用雙螺桿擠出機(jī)，所述雙螺桿擠出機(jī)的長(zhǎng)徑比為25，在195/200/210/210/205 °C溫度下熔融混煉，擠出造粒，過程控制螺桿轉(zhuǎn)速80r/min，粒料干燥后注塑成測(cè)試樣品，注塑溫度為195/200/210/210/205 °C，注射壓力60MPa，模具溫度80 °C。
[0014]本發(fā)明高導(dǎo)熱性能高分子復(fù)合材料及其制備方法具有如下的有益效果:
(I)本發(fā)明高導(dǎo)熱性能高分子復(fù)合材料成功解決了高分子材料導(dǎo)熱性能差的實(shí)際問題，本發(fā)明選擇了對(duì)復(fù)合樹脂基體進(jìn)行填充改性，充分利用聚氨酯樹脂基體、聚醚砜樹脂基體和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)樹脂基體各自的優(yōu)異性能，所制備的環(huán)氧樹脂基體和聚丁烯樹脂基體復(fù)合材料具有出色的導(dǎo)熱性能，相比純聚合物樹脂有了很大的改善。
[0015](2)本發(fā)明高導(dǎo)熱性能高分子復(fù)合材料中的導(dǎo)熱填料組分的復(fù)配選擇充分實(shí)現(xiàn)了無機(jī)粒子導(dǎo)熱填料和炭基導(dǎo)熱填料協(xié)同復(fù)配，使得高分子樹脂基本的導(dǎo)熱性能大大提升。
[0016](3)本發(fā)明高導(dǎo)熱性能高分子復(fù)合材料在提高其導(dǎo)熱性能的同時(shí)還提高了材料的阻燃性能。高填充的無機(jī)粒子導(dǎo)熱填料不僅大幅度提高了復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，還作為阻燃劑達(dá)到了優(yōu)異的阻燃效果。
[0017](4)本發(fā)明高導(dǎo)熱性能高分子復(fù)合材料復(fù)合抗氧劑以及分散劑的選擇使得參與反應(yīng)的各種材料在樹脂中均勻分散，各種填料的填充效果更佳，反應(yīng)體系更加穩(wěn)定，最終制得的材料的導(dǎo)熱性良好的同時(shí)熱穩(wěn)定性也更好。
[0018](5)本發(fā)明高導(dǎo)熱性能高分子復(fù)合材料中的增韌填料選擇了苯乙烯-丁二烯熱塑性彈性體、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和氯化聚乙烯的組合物，該組合材料的選擇使得本發(fā)明的產(chǎn)品具有良好的綜合性能，更好的混合性能，更好的抗沖擊性能，更好的絕緣性能，同時(shí)揮發(fā)性較低，使用安全方便。
[0019](6)本發(fā)明采用一步法和常用的加工設(shè)備來制備高導(dǎo)熱性能高分子復(fù)合材料。無機(jī)粒子導(dǎo)熱填料和炭基導(dǎo)熱填料對(duì)樹脂基體進(jìn)行高填充，同時(shí)多種導(dǎo)熱填料進(jìn)行復(fù)配，實(shí)現(xiàn)協(xié)同作用，在不提高總填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)且保證阻燃性能、絕緣性能的前提下，使熱導(dǎo)率又有大幅度的提升。再輔以特殊復(fù)配的增韌填料，可以確保材料在高填充的前提下依舊保持良好的力學(xué)性能。其最高導(dǎo)熱系數(shù)均大于5.2ff/m*K,阻燃性能和絕緣性能優(yōu)異且力學(xué)性能良好。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明公開了一種高導(dǎo)熱性能高分子復(fù)合材料及其制備方法，下面通過具體實(shí)施了做進(jìn)一步的說明:
實(shí)施例1:
選取原料組分，按照重量分?jǐn)?shù)計(jì):樹脂基體30份，導(dǎo)熱填料65份，增韌填料4份，抗氧劑0.8份，分散劑I份。
[0021]樹脂基體是聚氨酯樹脂基體、聚醚砜樹脂基體和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)樹脂基體按照重量比為1:2:3組合而成的組合物。導(dǎo)熱填料包括無機(jī)粒子導(dǎo)熱填料和炭基導(dǎo)熱填料，所述的無機(jī)粒子導(dǎo)熱填料和炭基導(dǎo)熱填料的重量比為7:1。無機(jī)粒子導(dǎo)熱填料為球形氧化鋁、結(jié)晶型二氧化硅和鱗片狀高導(dǎo)熱碳粉按照重量比為1:1:2組成的混合物，炭基導(dǎo)熱填料為多壁碳納米管、聚丙烯睛基炭纖維和納米石墨烯微片按照重量比為5:1:1組成的混合物。增韌填料為苯乙烯-丁二烯熱塑性彈性體、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和氯化聚乙烯按照重量比為3: 3:1組成的混合物?？寡鮿槎喾邮茏璺涌寡鮿?010和復(fù)合抗氧劑255質(zhì)量比1:1組成的復(fù)合抗氧劑。分散劑為硬脂酰胺、硬脂酸單甘油酯和低分子離聚物按照重量比為2:2:3組成的混合物。
[0022]步驟一、用無水乙醇按照1.5:1的比例將鈦酸酯偶聯(lián)劑稀釋，在高速攪拌的條件下，將已稀釋的鈦酸酯偶聯(lián)劑以霧狀噴入至無機(jī)粒子導(dǎo)熱填料表面，持續(xù)攪拌30min后，置于烘箱中將溶劑烘去，冷卻備用；