[发明专利]一种含微纳杂化结构填料的聚合物复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种含微纳杂化结构填料的聚合物复合材料，所述复合材料由石墨烯纳米片、镁盐晶须和聚合物基体组成。

2.如权利要求1所述的聚合物复合材料，其特征在于，所述石墨烯纳米片和镁盐晶须的质量比为1:20-10:1，上述两者的总添加量与所述聚合物基体的质量比为10:90-50:50。

3.如权利要求1或2所述的聚合物复合材料，其特征在于，所述石墨烯纳米片的最大径向尺寸为0.5-40μm，厚度为1-20nm。

4.如权利要求1～3所述任意一种聚合物复合材料，其特征在于，所述镁盐晶须为氢氧化镁晶须、碳酸镁晶须和氧化镁晶须中的至少一种。

5.如权利要求1～4所述任意一种聚合物复合材料，其特征在于，所述镁盐晶须的直径为1-10μm，长度为20-80μm，长径比10，比表面积120m²/g。

6.如权利要求1～5所述任意一种聚合物复合材料，其特征在于，所述聚合物基体为聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚酰胺、聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种。

7.一种含微纳杂化结构填料的聚合物复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.碳酸镁/氢氧化镁晶须的制备：在溶有稳定剂的水溶液中，加入可溶性碳酸盐或碱，搅拌均匀得到混合溶液A；同时将可溶性镁盐溶于水中得到均匀的溶液B；在搅拌状态下，再将所述B溶液均匀加入所述A溶液中，获得絮状混合溶液C，混合后静置一段时间使不溶性镁盐晶体成核、生长、沉淀，分离、干燥后获得碳酸镁或氢氧化镁晶须；

S2.氧化镁晶须的制备：在高温炉中煅烧所述碳酸镁或氢氧化镁晶须，使其脱去自由水、结合水和CO₂分子，得到高纯度、高结晶度、高比表面积的氧化镁晶须；

S3.复合材料的制备：将石墨烯纳米片和包含所述碳酸镁、氢氧化镁和/或氧化镁晶须的镁盐晶须按一定比例加入聚合物基体中，通过双螺杆挤出机熔融混合，得到高导热复合材料。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯纳米片和镁盐晶须的质量比为1:20-10:1，上述两者的总添加量与所述聚合物基体的质量比为10:90-50:50。

9.如权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述稳定剂为聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甘油酯、聚乙二醇对异辛基苯基醚或羧甲基纤维素中的一种或几种。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述稳定剂与水的质量比为0.01:100-10:100，优选为0.05:100-0.1:100。

11.如权利要求7～10所述任意一种聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，所述A溶液中所述可溶性碳酸盐或碱优选含CO₃^2-或OH^-1的钠盐或钾盐，更优选碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钾或氢氧化钾中的至少一种。

12.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，溶解后CO₃^2-或OH^-1离子在水中的摩尔浓度为0.05-10mol/L，溶液温度为20-40℃，以搅拌方式保证反应充分且均匀。

13.如权利要求7～12所述任意一种聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，所述B溶液中所用可溶性镁盐是氯化镁、硝酸镁或硫酸镁中的至少一种。