[发明专利]一种聚合物基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种聚合物基复合材料，其特征在于：该复合材料按体积分数由1～50%的金属填料与50～99%的聚合物基体组成，所述金属填料包括金属钝化颗粒以及纤维状金属或片状金属，金属钝化颗粒与纤维状金属或片状金属的质量比为1∶1。

2.根据权利要求1所述一种聚合物基复合材料，其特征在于：所述金属钝化颗粒包括微米粒径的金属钝化颗粒与纳米粒径的金属钝化颗粒，微米粒径的金属钝化颗粒与纳米粒径的金属钝化颗粒的体积比为5～30∶1，微米粒径的金属钝化颗粒的直径为1～19μm，纳米粒径的金属钝化颗粒的直径为10～90nm，纤维状金属的长度为3mm、直径为50μm～1mm，片状金属的面积为3～5mm×3～5mm、厚度为1～9μm。

3.根据权利要求1所述一种聚合物基复合材料，其特征在于：所述金属钝化颗粒是将Al、Fe、Cr、Mo、Ni、Co、Ta、Nb或W的粉体利用强氧化剂氧化法或空气加热氧化法钝化后制备而成，强氧化剂为浓硫酸、硝酸、氯酸、碘酸、重铬酸钾或高锰酸钾，纤维状金属或片状金属采用铝、铜、铁或银制备。

4.根据权利要求1所述一种聚合物基复合材料，其特征在于：所述聚合物基体为聚偏二氟乙烯或其共聚物，聚丙烯，聚乙烯，聚丙烯甲基酸甲酯，环氧树脂或聚酰亚胺。

5.根据权利要求1所述一种聚合物基复合材料，其特征在于：所述金属填料与聚合物基体的复合方法包括粉末共混法、溶液法或热压法。

6.一种制备如权利要求1所述聚合物基复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：将金属粉体分别破碎为微米金属粉体和纳米金属粉体；

步骤二：将微米金属粉体和纳米金属粉体利用空气加热氧化法分别进行钝化，得到微米粒径和纳米粒径的金属钝化颗粒；

步骤三：采用机械切削制备长度为3mm、直径为50μm～1mm的纤维状金属或者制备面积为3～5mm×3～5mm、厚度为1～9μm的片状金属；

步骤四：将微米粒径和纳米粒径的金属钝化颗粒分别浸入有机溶剂中，然后加入有机溶剂质量1～2.5%的偶联剂，加入偶联剂后超声处理使金属钝化颗粒表面均匀的包覆一层偶联剂，超声处理后进行干燥蒸发去除有机溶剂；

步骤五：经过步骤四后将微米粒径和纳米粒径的金属钝化颗粒按照5～30：1的体积比混合，称取与混合后的金属钝化颗粒等质量的纤维状金属或片状金属；

步骤六：经过步骤五后将混合后的金属钝化颗粒与聚合物基体混合均匀得混合物，将混合物与纤维状金属或片状金属复合后放入模具中热压成型即制得聚合物基复合材料。

7.根据权利要求6所述一种制备聚合物基复合材料的方法，其特征在于：所述金属粉体为铝、铬、镍、铁或钼的粉体，所述空气加热氧化法的步骤为：向金属粉体中通入氧气，然后于120℃下干燥3～5小时。

8.根据权利要求6所述一种制备聚合物基复合材料的方法，其特征在于：所述有机溶剂为无水乙醇，偶联剂为硅烷偶联剂。

9.根据权利要求6所述一种制备聚合物基复合材料的方法，其特征在于：所述聚合物基复合材料中聚合物基体的体积分数为50%。

10.根据权利要求6所述一种制备聚合物基复合材料的方法，其特征在于：所述热压成型的条件为：温度为200℃，压力为50MPa，时间为25分钟。