[发明专利]二级结构材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种二级结构材料及其制备方法，制备方法为：将含分子A物质、含分子B物质、含分子C物质、粉体D、增韧剂、抗氧剂和阻燃剂熔融共混制得二级结构材料。制得的二级结构材料主要由含分子A物质、含分子B物质和含分子C物质组成，分子A为长链高分子，分子B为树枝状分子、星形分子或梳形分子，分子C为小分子，分子A、分子B和分子C相互作用形成二级柔性键合结构，一级柔性键合是指分子A与分子B间通过非共价键作用力和物理缠结结合，另一级柔性键合是指分子B与分子C间通过高于范德华力的非共价键作用力结合。本发明的制备方法工艺简单，制得的产品韧性好同时能够兼具导热性能和阻燃性能，极具市场前景。

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，涉及一种二级结构材料及其制备方法，具体涉及一种具有超高韧性的导热阻燃聚酰胺材料及其制备方法。

背景技术

目前，研究人员常利用高分子材料制备功能多样化的复合材料，高分子材料如聚己内酰胺(英文名称为Polycaprolactam，简称PA6)为一种半透明的结晶型热塑性工程塑料，其力学性能、电绝缘性、耐疲劳性、耐候性和耐热性等性能优异。由于聚己内酰胺的加工条件宽松、易成型且综合性能突出，被广泛应用于汽车和电子电器等行业。

目前利用高分子材料制备复合材料的常用方法是在高分子材料中添加相应的功能性助剂。聚己内酰胺的较低的导热系数(不高于0.3W/(m*K))，严重制约了其应用范围和使用环境。常用的方法是添加大量的导热填料，填料多为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氢氧化镁、氮化铝、氮化硼和导热石墨等导热性能较好的填料。为保证导热系数，填料添加量一般不低于反应物质量的40％，添加量越大，产品导热系数越高即导热性能越好。同时，往往还添加如三元乙丙橡胶(EPDM)、热塑性弹性体(TPE)或氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)等增韧助剂以提升材料的韧性，但EPDM、TPE或SEBS与聚己内酰胺的相容性较差，在导热填料添加量较高的前提下，增韧助剂不但无法起到增韧效果，而且还会大幅降低材料的可加工性能。虽然可添加相容剂PP-g-MAH或POE-g-MAH等以改善其与基体的相容性，并一定程度地提高增韧效果，但相容剂的添加会降低热变形温度即降低材料的阻燃等级，此外即使添加相容剂在一定程度上提高材料韧性，材料韧性仍然无法达到实际使用需求。

因此，开发一种韧性良好且能够同时兼顾导热性能和阻燃性能的高分子材料极具现实意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术材料韧性较差且无法同时兼顾导热性能及阻燃性能的缺陷，提供一种韧性良好且能够同时兼顾其他性能的二级结构材料。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

二级结构材料，主要由含分子A物质、含分子B物质和含分子C物质组成；

分子A为长链高分子，数均分子量为2-4万，伸直链长为30μm-60μm，刚性因子为2.2-2.8；

分子B为树枝状分子、星形分子或梳形分子，其支化度大于等于50％，其端基含有含空穴的原子，分子B中含空穴的原子的总量大于等于16，数均分子量大于等于2000；

分子C为小分子，其相对分子量为50-500；

本发明的分子A和分子B需满足上述条件才能够形成二级柔性键合结构，进而制得性能优良的二级结构材料，原因如下：

分子A数均分子量过大会降低产品的加工性能，导致后续二级结构材料添加的无机粉体分散不均，性能劣化，分子A数均分子量过小会导致分子A与分子B之间的作用力减小，无法形成有效的二级柔性键合结构；

伸直链长过大会降低产品的加工性能，导致后续二级结构材料添加的无机粉体分散不均，性能劣化，伸直链长过小会导致分子A与分子B之间的作用力减小，无法形成有效的二级柔性键合结构；