[发明专利]一种高导热可生物降解聚合物复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热可生物降解聚合物复合材料，包括导热纳米填料和具有形状记忆特性的可生物降解聚合物，所述导热纳米填料有序排列在可生物降解聚合物中；本发明将未经化学修饰的导热纳米填料与可生物降解聚合物的混合，利用聚合物形状记忆的特性通过拉伸诱导自组装的方式促使导热纳米填料有序排列，同时有序排列的导热纳米填料作为物理交联位点有利于维持材料的取向状态，所得材料经二次升温后，其中填料仍保持高度取向，构建的取向结构有利于在较少量的导热纳米填料下搭接出有序填料网络，因而降低生产成本，减小材料密度，增强材料的强度和延展性并提高材料的热导率。

技术领域

本发明属于高导热复合材料技术领域，更具体地，涉及一种高导热可生物降解聚合物复合材料及其制备方法。

背景技术

随着电子设备朝着微型化、集成化迅速发展，高效散热已经成为保障其正常运行的基础。电子设备运行的可靠性随着其内部温度升高而急剧恶化。影响电子设备散热效率的主要因素是热源和散热器之间的传热阻碍。两固体之间因不能紧密贴合而存在空隙，空气的极低热导率(0.023Wm^-1k^-1)导致热量优先在局部接触的两固体之间传导。局部大量积累的热量一方面影响设备快速运行，另一方面容易造成设备老化，出现严重的安全隐患。

现有的改进方案是在热源和散热器之间填充高导热聚合物作为改善传热的热界面材料。由于聚合物的热导率较低，需添加大量的高热导率填料，这势必增加材料的制备成本，而且填料非均匀分散形成的团聚也将显著降低材料的力学性能，因而无法满足热界面材料的高性能要求。此外，传统石油基聚合物的使用带来了严重的白色污染，对生态系统危害巨大。而且，因电子设备的频繁更替，设备内部材料的可回收和可降解性变得尤为重要。因此，制备一种高导热可生物降解材料意义重大。

专利CN106832877A公开了一种垂直取向氮化硼/高聚物绝缘导热材料的制备方法，该方法首先使用多巴胺或硅烷偶联剂对氮化硼纳米片进行表面修饰，然后将上述修饰后的氮化硼纳米片涂覆在两层高聚物中间，再利用热压工艺将上述三层材料压成一定厚度的薄膜，最后将上述薄膜叠层成块体或者将其卷绕成一个圆柱体。该发明通过对氮化硼在聚合物内部形成高取向的导热网络，易于热量的快速导通。表面改性虽可提高纳米填料在聚合物中的分散性，但改性过程繁琐且耗时较长；同时改性过程影响纳米填料的晶体结构，使其无法达到最优的本征热导率。

因此，构建填料有序分布，可在较少填充量下形成连续的导热网络，也是目前制备高导热聚合物复合材料的有效方法。CN108047569A公开了一种功能复合材料及其制备方法，该方法首先用硅烷偶联剂将填料进行表面修饰，随后将修饰过的填料、加工助剂和聚合物混合，利用溶液流延或挤出流延制备形坯，再在聚合物玻璃化转变温度和熔点之间的温度条件下，通过对所述型坯进行单向拉伸或双向拉伸，使其中具有不对称结构的填料在树脂基体中形成取向态结构，得到不同方向取向结构不同的复合材料。该方法中填料在聚合物基体内部形成取向态结构，但在拉伸的过程促使聚合物分子链的取向和结晶时产生了永久形变，使聚合物在拉伸过程中产生的材料缺陷固定，例如填料的堆积或者材料的孔隙，造成材料力学性能的下降。

发明内容

本发明的目的之一是，针对现有技术存在的问题，提供一种高导热可生物降解聚合物复合材料，无需对填料改性的条件下，制备取向度高的、有序的、力学性能和导热性能优异且缺陷较少的复合材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高导热可生物降解聚合物复合材料，包括导热纳米填料和具有形状记忆特性的可生物降解聚合物，所述导热纳米填料有序排列在可生物降解聚合物中。