一種導(dǎo)熱共混聚合物材料及其制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工產(chǎn)品制造技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種導(dǎo)熱共混聚合物材料及其制備工 乙。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前導(dǎo)熱高分子材料主要采用具有良好導(dǎo)熱性能的無機(jī)粒子如氧化侶、氮化侶、 氮化娃等填充聚合物，由于聚合物自身的熱導(dǎo)率極低，約0. 12-0. 23W/mK，故一般需要導(dǎo)熱 無機(jī)粒子用量達(dá)到50-70wt%W上體系的導(dǎo)熱率才會有明顯升高。同時，在導(dǎo)熱率升高同時 過多無機(jī)粒子引起材料的力學(xué)性能下降，沖擊初性嚴(yán)重降低，電絕緣性和擊穿強(qiáng)度下滑。此 夕F，體系粘度大，導(dǎo)致加工性能變差。
[0003] 針對目前存在的問題，通常對本體聚合物進(jìn)行高倍拉伸可W提高其拉伸方向的導(dǎo) 熱性能，主要由于該方向形成了分子鏈的定向排列，降低了聲子傳遞熱阻，故單向?qū)嵝阅?提高。但是高倍拉伸的方法成本過高而無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)，目前僅僅停留在實(shí)驗階段。而 對于導(dǎo)熱共混聚合物的制備及研究還未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服目前導(dǎo)熱聚合物存在的缺點(diǎn)，提供一種導(dǎo)熱共混聚合物材 料及其制備工藝，該制備工藝得到的聚合物材料具有高絕緣、較高熱導(dǎo)率、良好力學(xué)強(qiáng)度和 初性的本征型聚合物，并且低成本加工的優(yōu)點(diǎn)。 陽〇化]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[0006] 一種導(dǎo)熱共混聚合物材料，按質(zhì)量百分計，包括50-55%的聚-N-丙締酷基贓晚W 及45-50%的聚對乙締苯橫酸。
[0007] 所述聚-N-丙締酷基贓晚的重均分子量為7000-9000。
[0008] 所述聚對乙締苯橫酸的重均分子量為12-15萬。
[0009] 一種導(dǎo)熱共混聚合物材料的制備工藝，包括W下步驟：
[0010] 1)共混聚合物溶液制備： 陽011] 將聚-N-丙締酷基贓晚溶于N-N，二甲基甲酯胺溶液中，配成聚-N-丙締酷基贓 晚溶液；將聚對乙締苯橫酸溶于N-N，二甲基甲酯胺溶液中，配成聚對乙締苯橫酸溶液；將 聚-N-丙締酷基贓晚溶液和聚對乙締苯橫酸溶液混合，使得聚-N-丙締酷基贓晚與聚對乙 締苯橫酸的質(zhì)量百分比為（50-55) % :(45-50) %，混合均勻，得到混合共混聚合物溶液；
[0012] 2)旋轉(zhuǎn)涂布制膜：
[0013] 將混合共混聚合物溶液涂布于基片上，待溶劑揮發(fā)后，重復(fù)繼續(xù)上述涂布過程，直 至達(dá)到需要的厚度；涂布完畢，靜置后，從基片上剝離，得到薄膜試樣；
[0014] 扣干燥及退火：
[0015] 將薄膜試樣置入于氮?dú)鈿夥障赂稍铮儆诘獨(dú)鈿夥障峦嘶鹛幚砗?，自然冷卻至室 溫，得到導(dǎo)熱共混聚合物材料。
[0016] 所述步驟1)中聚-N-丙締酷基贓晚的重均分子量為7000-9000 ;聚對乙締苯橫酸 的重均分子量為12-15萬。。
[0017] 所述步驟1)中聚-N-丙締酷基贓晚溶液的質(zhì)量濃度為1-3% ;聚對乙締苯橫酸溶 液的質(zhì)量濃度為0.6-1. 0%。
[0018] 所述步驟1)中混合均勻是先通過超聲0. 5-比，然后室溫下機(jī)械攬拌1-化達(dá)到的。
[0019] 所述步驟2)中涂布的轉(zhuǎn)速為1200-1500巧m，時間為15-25S。
[0020] 所述步驟2)中靜置的時間為12-1化。
[0021] 所述步驟3)中干燥的溫度為120-130。時間為1-化；退火處理的溫度為 150-160°C，時間為 0. 2-0.化。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0023] 本發(fā)明采用一種完全新型的構(gòu)思，來制備導(dǎo)熱共混聚合物。采用兩種不同分子量 及分子鏈柔順度的聚合物A和聚合物B，聚合物A屬于低分子量的剛性連結(jié)構(gòu)的聚合物，即 聚-N-丙締酷基贓晚，聚合物B是高分子量的具有柔性鏈結(jié)構(gòu)的聚對乙締苯橫酸聚合物。利 用聚合物分子量間存在的氨鍵作用提高分子間作用力，強(qiáng)化共混效果，依靠氨鍵作用和剛 性短鏈聚合物A的模板效應(yīng)，使得長鏈柔性聚合物B的分子鏈由無規(guī)纏結(jié)結(jié)構(gòu)開始舒展開 來，最后沿著聚合物A的剛性鏈進(jìn)行排列?；诎辨I及彼此間的協(xié)同效應(yīng)，使得長鏈聚合物 B形成了與A相適應(yīng)的具有局部有序的結(jié)構(gòu)。借助于旋轉(zhuǎn)涂布設(shè)備的取向力，使得共混聚合 物分子鏈進(jìn)一步進(jìn)行取向，W及最終的氮?dú)庀碌母邷赝嘶鹛幚?，使得共混結(jié)構(gòu)分子鏈的有 序結(jié)構(gòu)增大，最終在基體內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了微觀局部有序結(jié)構(gòu)，使得聲子沿著氨鍵和有序結(jié)構(gòu)進(jìn) 行傳遞，有效降低了界面熱阻，體系熱導(dǎo)率明顯提高。本發(fā)明基于分子鏈間氨鍵作用對體系 微觀結(jié)構(gòu)的調(diào)控，在共混聚合物內(nèi)部建立局部有序結(jié)構(gòu)，降低聲子傳遞的熱阻，改善共混聚 合物導(dǎo)熱性能。
[0024] 本發(fā)明不使用導(dǎo)熱無機(jī)粒子，僅僅使用2類低導(dǎo)熱的聚合物，利用其分子間氨鍵 及鏈結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)共混聚合物的高熱導(dǎo)率，熱導(dǎo)率達(dá)到0. 5-0. 6W/(m·K)，體系仍具有極高的 電絕緣性及擊穿強(qiáng)度，良好加工性能?？朔颂畛鋵?dǎo)熱聚合物的力學(xué)、電學(xué)及加工性能劣化 的諸多缺陷問題。本發(fā)明的導(dǎo)熱共混聚合物體系為雙組份聚合物，不使用任何無機(jī)粒子做 填料，屬于本征型聚合物，故體系力學(xué)強(qiáng)度高，沖擊初性好。和本征聚合物體系的高倍拉伸 和靜電紡絲相比，該發(fā)明具有工藝簡單，對設(shè)備要求低，易加工成型特色，加工成本低。本發(fā) 明制作的導(dǎo)熱共混聚合物且具有高電絕緣性、低介電常數(shù)和介電損耗因子，高擊穿電壓，適 用于高絕緣導(dǎo)熱場合使用。本發(fā)明制備的導(dǎo)熱共混聚合物材料在高性能覆銅板、太陽能、 L邸照明、汽車電子、計算機(jī)、開關(guān)電源等電子設(shè)備的散熱場合具有廣泛用途
【附圖說明】
[00巧]圖1為本發(fā)明制得的導(dǎo)熱共混聚合物內(nèi)部微觀局部有序結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[00%] 下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。 陽〇27] 實(shí)施例1
[0028] 1)混合共混聚合物溶液制備：
[0029] 將重均分子量為7000-9000的聚-N-丙締酷基贓晚 (poly(N-ac巧lo^piperidine))溶于N-N,二甲基甲酯胺溶液中，配成質(zhì)量濃度為1%的 聚-N-丙締酷基贓晚溶液；將重均分子量為12-15萬的聚對乙締苯橫酸溶于N-N，二甲基 甲酯胺溶液中，配成質(zhì)量濃度為1. 0%的聚對乙締苯橫酸溶液；將聚-N-丙締酷基贓晚溶液 和聚對乙締苯橫酸溶液混合，使得聚-N-丙締酷基贓晚與聚對乙締苯橫酸的質(zhì)量百分比為 55% :45%，超聲比，然后室溫下機(jī)械攬拌化，混合均勻后得到混合共混聚合物溶液；
[0030] 2)旋轉(zhuǎn)涂布制膜：
[0031] 在旋轉(zhuǎn)涂布設(shè)備上將混合共混聚合物溶液涂布于基片上，涂布的轉(zhuǎn)速為1200rpm， 時間為20s，待溶劑揮發(fā)后，重復(fù)繼續(xù)上述涂布過程5次，直至達(dá)到需要的厚度；涂布完畢， 靜置1地，待溶劑揮發(fā)完畢，從基片上剝離，得到薄膜試樣。薄膜試樣具有一定的厚度。 陽0巧如干燥及退火：
[0033] 將薄膜試樣置入于氮?dú)鈿夥障略?20°C下干燥化，再于氮?dú)鈿夥障略?50°C下退 火處理0.化后，自然冷卻至室溫，得到導(dǎo)熱共混聚合物材料。
[0034] 實(shí)施例2
[0035] 1)混合共混聚合物溶液制備：
[0036] 將重均分子量為7000的聚-N-丙締酷基贓晚溶于N-N，二甲基甲酯胺溶液中，配 成質(zhì)量濃度為2%的聚-N-丙締酷基贓晚溶液；將重均分子量為12萬的聚對乙締苯橫酸溶 于N-N,二甲基甲酯胺溶液中，配成質(zhì)量濃度為0. 6%的聚對乙締苯橫酸溶液；將聚-N-丙 締酷基贓晚溶液和聚對乙締苯橫酸溶液混合，使得聚-N-丙締酷基贓晚與聚對乙締苯橫酸 的質(zhì)量百分比為50% :50%，超聲0.化，然后室溫下機(jī)械攬拌比，混合均勻后得到混合共混 聚合物溶液；
[0037] 2)旋轉(zhuǎn)涂布制膜：
[0038] 在旋轉(zhuǎn)涂布設(shè)備上將混合共混聚合物溶液涂布于基片上，涂布的轉(zhuǎn)速為1500rpm， 時間為15s，待溶劑揮發(fā)后，重復(fù)繼續(xù)上述涂布過程4次，直至達(dá)到需要的厚度；涂布完畢， 靜置12h，待溶劑揮發(fā)完畢，得到具有一定厚度的薄膜試樣；
[0039] 如干燥及退火：
[0040] 將薄膜試樣置入于氮?dú)鈿夥障略?25°C下干燥化，再于氮?dú)鈿夥障略?52°C下退 火處理0.化后，自然冷卻至室溫，將薄膜從基片上剝離，得到導(dǎo)熱共混聚合物材料。 陽〇W 實(shí)施例3
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