[发明专利]高导热高分子复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种高导热高分子复合材料及其制备方法。

背景技术

导热材料在国民经济各部门以及工业领域都有广泛应用。传统的导热材料均是以金属材料、无机材料为主，金属如Al、Cu、Ag等，无机材料如石墨、炭黑、SiC、AlN等。随着工业发展技术进步，人们对导热材料提出了更多新要求，如电绝缘性、耐腐蚀性、质轻、易加工成型等，而高科技电子产品正向小、轻、薄的方向发展，电子元器件内部集成数量越来越庞大，其散热问题亟需解决。传统材料已不能解决上述问题，这是因为金属材料虽具有良好的散热性，但其为电的良导体，会影响电路工作，兼具导热跟绝缘的高分子材料的出现，则能很好地解决上述问题。且，应用最广泛的散热材料铝的电解和电镀处理等工艺造成环境污染，并且金属密度大，加工成本高，可设计自由度低。而现有的高分子材料导热率较低，无法很好的替代铝作为散热材料。目前，技术人员主要是通过添加氮化物、碳化物、金属粉末、石墨等方法来提高高分子材料的导热率，该方法的缺点在于添加量大、与基体相容性差、力学性能损失严重，导热性能不够理想，导热系数有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述现有技术的不足，提供一种高导热高分子复合材料及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

高导热高分子复合材料，按重量份计，包含下列组分：基体树脂25～60份、碳纤维0.5～10份、粒径为10～150微米的大粒径导热填料30～60份、粒径为1～500纳米的小粒径导热填料3～10份、玻璃纤维3～8份、弹性体1～5份、相容剂1～5份、偶联剂KH560 0.2～0.4份、抗氧剂0.2～0.4份；基体树脂为尼龙6、尼龙66、尼龙1010中的至少一种与聚苯硫醚。

优选的，碳纤维的长径比为20～50、导热率为500～700W/mk。

优选的，大粒径导热填料的粒径为20～85微米；小粒径导热填料的粒径为1～275纳米。

优选的，大粒径导热填料为石墨、羰基铁粉、铜粉、铝粉中的至少一种；小粒径导热填料为多壁碳纳米管、石墨烯、金刚石粉末中的至少一种。

优选的，尼龙与聚苯硫醚的重量比为0.4～2.4：1。 

优选的，弹性体为POE、SBS、SEBS中的至少一种；相容剂为POE-g-MAH、SBS-g-MAH、SEBS-g-MAH中的至少一种；抗氧剂为抗氧剂445与抗氧剂619的混合物。

高导热高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)        将偶联剂配制成1～3wt%的乙醇溶液；

2)        将碳纤维刻蚀后，用适量偶联剂乙醇溶液浸泡处理，然后挥发除去乙醇；

3)        将配方量32～78%的聚苯硫醚与步骤2）处理的碳纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得聚苯硫醚/碳纤维母粒；

4)        将配方量50～72%的尼龙与玻璃纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/玻璃纤维母粒；

5)        将剩余尼龙、剩余聚苯硫醚、弹性体、相容剂通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒；

6)        将大粒径导热填料、小粒径导热填料、尼龙/玻璃纤维母粒、聚苯硫醚/碳纤维母粒、尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒与剩余偶联剂乙醇溶液混合均匀；

7)        将混好的物料和抗氧剂通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得高导热高分子复合材料。

优选的，步骤2）中，刻蚀方法为：将碳纤维在丙酮中浸泡25～30分钟，烘干；然后在60～80v/v%硝酸中刻蚀1～1.5分钟，烘干。

优选的，步骤2）中，偶联剂用量为碳纤维的1～3wt%。

优选的，双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，熔融挤出温度为260～340℃。

本发明的有益效果是：

本发明合理组配原料，充分发挥纤维、大粒径、小粒径三种导热填料的协同效应，并通过导热填料的表面处理、母粒的制备工艺，有效改善了导热填料与基体的相容性，制得具有良好的力学性能、高导热率的高分子复合材料。本发明制备的产品性能稳定，适宜规模化生产。

具体实施方式