[发明专利]一种导热聚丁二酸丁二醇酯离聚物及其制备方法和应用

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，公开了一种导热聚丁二酸丁二醇酯离聚物及其制备方法和应用。所述制备方法包括以下步骤：在惰性气氛下，将丁二酸和丁二醇混合，搅拌并加热反应，再加入催化剂，抽真空同时升温至200～220℃反应0.5～2.5h，得到聚丁二酸丁二醇酯预聚物，然后降温至135～155℃，加入离子单体，抽真空反应1.5～3.5h，最后通氮气并加入扩链剂进行反应，反应结束后冷却至室温得到所述导热聚丁二酸丁二醇酯离聚物。将上述导热聚丁二酸丁二醇酯离聚物进行热压处理，制备得到片状样条，然后进行拉伸处理，即制备得到所述各向异性导热聚丁二酸丁二醇酯离聚物。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种导热聚丁二酸丁二醇酯离聚物及其制备方法和应用。

背景技术

聚合物因其功能多样、重量轻、成本低、化学稳定性好等特点，广泛应用于结构材料、电子产品等多个工业领域。然而，聚合物的低导热性限制了它们在某些领域的应用。由于热传导能力有限，聚合物的低导热率是聚合物基柔性电子产品的主要技术障碍之一。常见的合成聚合物，包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、低密度聚乙烯(LD-PE)、聚丙烯和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其热导率普遍在0.1-0.3W/(m·k)范围内。通过物理或化学改性来提高聚合物的热导率，制造出聚合物散热器和热交换器，使其具有结构紧凑，重量轻、耐腐蚀、易于加工和低成本等优良特性，将极大地拓宽其在电子、水、能源等行业的应用。因此，提高聚合物的导热性能具有重要意义。

添加导热填料是提高聚合物导热性能的一种方法。当前，填充型导热聚合物复合材料在包装、电子设备、储能等领域获得广泛应用。目前所用的导热粒子主要有导体如金属、碳粒子以及导热绝缘陶瓷粒子如氮化硼、氧化铝等。Sun Na等人[Composites Part A,2018,110:45-52]报道了通过热压诱导聚碳酸酯中的氮化硼取向可以提高复合材料的导热系数。Yu Cuiping等人[Composites Science and Technology,2018,160:199-207]报道了采用热压法使氮化硼在聚氨酯中取向，可以获得具有较高导热系数的复合薄膜。然而，这种方法存在的问题一是导热绝缘粒子的成本价格较贵,增加了导热聚合物的成本，其次是当导热粒子的用量较高时才能在聚合物内部建立导热网络，导热性能才能明显改善，且材料的力学性能会有所降低。

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是由1,4-丁二酸和1,4-丁二醇通过缩聚反应合成的半结晶型脂肪族聚酯，其分子链主要由极性的酯键(-COO-)和柔性的脂肪烃基(-CH₂-CH₂-、-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-)组成。它具有良好的热塑性、分子柔韧性和生物降解性等优点，成为最具发展潜力的脂肪族聚酯之一。日本昭和商业化生产的PBS“Bionolle”，其基础物理性质和机械性能与PP、PE相似。但是由于PBS分子主链非极性的酯键和亚甲基结构单元，分子间作用力以及分子链间的缠结作用低，同时具有材料的黏度和熔体强度低等缺点，限制了其在全生物降解泡沫、薄膜等领域的应用。

离子聚合物简称离聚物，是指分子侧链上含有少量(通常15mol％)离子基团的聚合物。离聚物中正负离子对的存在，会使其分子间通过静电与离子- 偶极等作用形成强烈的离子键；离聚物主链与离子侧基会发生微相分离，形成纳米尺度的离子聚集体(ionicaggregate)，起物理交联作用。离聚物中的物理交联作用能大幅度改善聚合物的熔体强度、力学强度、韧性与耐撕裂性能等。这种物理交联作用还具有非常优异的特性，一方面，在较低温度(使用温度) 下，通过交联形成三维网络结构，提高材料的性能；另一方面，在较高温度(加工温度)下，高温破坏离子簇聚集，破坏交联作用，使其易于加工。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种导热聚丁二酸丁二醇酯离聚物及其制备方法。