[发明专利]一种高分子用复合型导热填料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高分子用复合型导热填料的制备方法，先将至少两种导热填料按比例混合均匀，后将混合固体物置于离心管底部，再将硅烷偶联剂的水溶液置于混合粉体上部；或先将硅烷偶联剂的水溶液置于离心管底部，再将混合固体物置于水溶液上部；接着通过离心机的离心作用将二者混合均匀，最后经过烘干、球磨，即得到高分子用复合型导热填料。本发明是利用离心机的离心力快速完成硅烷偶联剂对二者的化学改性，提高填料与填料、以及填料与基体之间的界面结合，从而有利于导热网络的形成，提高热导率。该方法操作时间短、工艺简单、可用于工业化生产。

技术领域：

本发明涉及一种导热填料的制备方法，尤其涉及一种高分子用复合型导热填料的制备方法。

背景技术：

高分子材料本身的热导率比较低，将具有导热性能的填料分散到聚合物基体中组成的导热复合材料是目前导热塑料采用的主要方式。导热填料主要包括氮化物、氧化物、碳化物以及碳材料等。然而填料于基体的界面结合差以及过高的填充比例会降低技术效果，且成本较高，从而限制了其应用范围。因此人们开发各种技术手段提高填料和聚合物的复合效率，简化复合成本，提高聚合物热导率。如通过大小粒径复配增加堆砌密度，相互填补空隙形成密集的导热通路。或者将不同导热填料在导热体系中复配使用，从而延展高分子材料的使用范围。

如中国专利(CN201810238974)所述导热填料为包含粒径大小不等的氮化硼颗粒和氮化铝颗粒的混合物，以特定的混合比分散于基体中，由于所述氮化硼颗粒与氮化铝颗粒之间的协同效应，获得了与单独使用它们时拥有更高导热性的复合材料。中国专利(CN200910192629)将碳包铝纳米粒子加入硅烷偶联剂醇溶液中搅拌，在120℃下烘干10h，然后在150℃下烘干1h，得到的改性碳包铝纳米粒子，但该方法搅拌方式单一。中国专利(申请号：CN201510957195)只采用物理混合，将金属氧化物、氮化物和聚酯纤维在60-80r/min的搅拌速率下共混掺杂，利用双螺杆挤出机挤出，二者显然缺乏稳定结合。中国专利(申请号：CN201410007202)制备一种导热耐磨填料，将碳纳米管与立方氮化硼经高速混合机混合，再浸于无水乙醇中进行超声分散处理，最后球磨、冷冻干燥、研磨，在1560℃温度下烧结即得。中国专利(申请号：CN201510873371)对无机填料进行前处理，是将无机填料粉体与水醇混合后，超声搅拌均匀，再将硅烷偶联剂加入无机填料悬浊液，搅拌固液分离、洗涤、干燥，使得极性硅烷基团完全覆盖无机填料表面，得到一种高导热绝缘复合材料，这几种工艺都相对繁琐。还有中国专利(申请号：CN201610249893)将纳米填料用高速乳化机、高速搅拌仪或超声破碎仪分散于表面活性剂水溶液中，再加入到水性高分子乳液中，得到复合乳液，采用添加电解质的方式破乳，经过滤和除水后，通过热压或挤出工艺与纤维布压制成纳米填料改性预浸料或纳米填料改性复合材料。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高分子用复合型导热填料的制备方法，在加入制备的复合导热填料之后，可以使聚合物具有高导热系数。

本发明提供的技术方案如下：一种高分子用复合型导热填料的制备方法，其特征在于，先将至少两种导热填料按比例混合均匀，后将混合固体物置于离心管底部，再将硅烷偶联剂的水溶液置于混合粉体上部；或先将硅烷偶联剂的水溶液置于离心管底部，再将混合固体物置于水溶液上部；接着通过离心机的离心作用将二者混合均匀，最后经过烘干、球磨，即得到高分子用复合型导热填料。

优选上述导热填料为氮化物、氧化物、碳化物或碳材料等。更优选上述导热填料为为氮化硼、氮化铝、氮化镁、氧化镁、氧化铝、氧化锌、碳化硅、碳纤维、石墨、碳纳米管或石墨烯等。

优选上述硅烷偶联剂为双官能团硅烷偶联剂中的至少一种，具体为双-(2-(三乙氧基硅烷)丙基)-四硫化物或双-(γ-(三乙氧基硅)丙基)-二硫化物等。

优选上述复合导热填料至少含有两种不同的导热填料；其中导热填料质量含量最少为1％，最多为99％。