[发明专利]一种聚丙烯基导热复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚丙烯基导热复合材料及其制备方法。该方法包括以下步骤：将聚多巴胺层修饰在聚丙烯表面得到聚多巴胺修饰的聚丙烯；将零维和二维纳米材料加入有机溶剂中，超声分散，得到分散液；将聚多巴胺修饰的聚丙烯加入到所述分散液中进行混合，经过干燥得到具有核壳结构的零维和二维纳米材料包覆的聚丙烯；将所述具有核壳结构的零维和二维纳米材料包覆的聚丙烯热压成型，得到所述聚丙烯基导热复合材料。本发明还提供了通过上述方法制备的聚丙烯基导热复合材料。本发明提供的制备方法通过零维和二维纳米材料包覆聚多巴胺表面修饰过的聚丙烯颗粒经过简单的热压工艺制备得到具备高导热性能的聚丙烯基复合材料。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种聚丙烯基导热复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)具有质轻、耐腐蚀、易加工成型等优点，并且，热稳定性高于一般的高分子材料，常应用于家用电器、塑料管材、高透材料等诸多领域，是应用最广泛的热塑性树脂之一。但是PP热导率(0.22W·m^-1·K^-1)较低、低温脆性突出、与填料相容性差等缺陷使其应用受到一定限制，因此，提高PP热导率以扩展其应用领域是一个亟待解决的问题。此外，聚丙烯的非极性使得制备高导热聚丙烯基复合材料更具挑战。

向聚丙烯基体中加入具有高导热的导热填料解决增强导热的常用的方法。常用的导热填料为零维纳米材料(二氧化硅，银，铝等)，一维纳米材料(碳纳米管，碳纤维等)和二维纳米材料(氮化硼，石墨烯等)。传统的热塑性树脂加工大多用秘炼，双螺杆挤出或者注塑等方法。但填料与高分子树脂相容性差，分散不好，易团聚。为解决这以难题，CN106750054A公开了一种化学键接枝聚丙烯长链的石墨烯及其制备方法，化学键接枝聚丙烯长链的石墨烯和聚丙烯有良好的相容性和分散性，但是接枝过程复杂，不易于工业生产，石墨烯含量不高，导热率提升不明显。CN 103819815A公开了一种石墨烯改性聚丙烯母粒及其制备方法，该方法是先采用带静电的石墨烯干粉喷涂聚丙烯粒子，熔融挤出，造粒，提高导热性及其力学性能，但是工艺复杂，不便于制备高含量的母粒。此外，热导率的提高有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚丙烯基导热复合材料的制备方法，该制备方法通过简单的直接热压工艺即可得到具备高导热性能的聚丙烯基复合材料。

为达到上述目的，本发明提供了一种聚丙烯基导热复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将聚多巴胺层修饰在聚丙烯表面得到聚多巴胺修饰的聚丙烯；

(2)将零维和二维纳米材料加入有机溶剂中，超声分散，得到分散液；

(3)将聚多巴胺修饰的聚丙烯加入到所述分散液中进行混合，经过干燥得到具有核壳结构的零维和二维纳米材料包覆的聚丙烯；

(4)将所述具有核壳结构的零维和二维纳米材料包覆的聚丙烯热压成型，得到所述聚丙烯基导热复合材料。

在上述制备方法中，优选地，所述聚丙烯为粉状聚丙烯，其粒径为100-800μm。

在上述制备方法中，优选地，所述将聚多巴胺层修饰在聚丙烯表面通过利用多巴胺自聚合的特性实现将将聚多巴胺层修饰在聚丙烯表面。

在上述制备方法中，优选地，所述零维纳米材料包括纳米金刚石，银或三氧化二铝中的至少一种。

在上述制备方法中，优选地，所述零维纳米材料的粒径为10-50nm。

在上述制备方法中，优选地，所述二维纳米材料包括石墨烯和氮化硼中的至少一种。

在上述制备方法中，优选地，所述二维纳米材料的粒径为10-30μm，厚度为5-10nm。

在上述制备方法中，优选地，零维和二维纳米材料的质量比为1:9-9:1，优选为5:5。