[发明专利]一种导热改性环氧树脂基复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种导热改性环氧树脂基复合材料及其制备方法，以环氧树脂/热塑性树脂不相容两相双逾渗结构共混物为基体，添加与两相树脂基体相容的导热填料，得到环氧树脂/热塑性树脂/导热填料三相双逾渗结构导热改性复合材料。与现有技术相比，本发明复合材料与纯环氧树脂相比可以在达到相同导热率前提下明显降低导热填料量，同时还可以显著提高环氧树脂的耐高温性和热稳定性。

技术领域

本发明涉及一种添加导热填料，以环氧树脂/热塑性树脂不相容两相共混物为基体的导热改性环氧树脂基复合材料及其制备方法。

背景技术

随着工业生产的不断发展，对导热材料的综合热机械性能提出了越来越高的要求，以铜为代表的传统金属导热材料密度高，易腐蚀，机械性能低，热变形大，不能满足某些特殊场合的使用要求。添加高导热填料的聚合物基复合材料可以有效克服金属导热材料的上述缺点。然而，这些复合材料中聚合物基体的导热性很差，因此在对导热性有更高要求的情况下，它们作为金属替代物的潜力受到限制。通常，可以通过增加填料量来增强复合材料的导热性能，向树脂基体中添加的导热填料的量越多，所得复合材料的导热性越好。但是，填料量的增加不可避免地导致复合材料成本的增加和机械性能的降低。因此，当前亟需解决的问题在于如何在较低填料含量下获得较高导热性能的聚合物基复合材料。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种填料含量低、导热性能好的基于双逾渗效应的导热改性环氧树脂基复合材料。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种导热改性环氧树脂基复合材料，其特征在于，以环氧树脂/热塑性树脂不相容两相双逾渗结构共混物为基体，添加与两相树脂基体相容的导热填料，得到环氧树脂/热塑性树脂/导热填料三相双逾渗结构导热改性复合材料。该复合材料与纯环氧树脂相比可以在达到相同导热率前提下明显降低导热填料量，同时还可以显著提高环氧树脂的耐高温性和热稳定性。

用于与环氧树脂共混形成双逾渗结构的热塑性树脂可以是任意一种可以溶于液态环氧树脂而高温固化时与环氧树脂不相容，从而从环氧树脂中分离出的热塑性树脂。作为本发明的进一步优选，所述的热塑性树脂为酚酞聚芳醚酮、聚醚酰亚胺、聚丙烯中的一种。

所述的环氧树脂在25℃下黏度小于100Pa·s。

通过调整环氧树脂和热塑性树脂的重量配比和固化温度、时间从而使环氧树脂/热塑性树脂/导热填料复合材料形成双逾渗结构。

进一步优选，所述的环氧树脂与热塑性树脂的质量比为50～84:50～16。

进一步优选，所述的导热填料选自石墨烯、纳米碳管中的一种，其添加量为基体质量的0.1～5wt％。

上述导热改性环氧树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

(a)边搅拌边将热塑性树脂加入溶剂中，将其完全溶解，然后，将导热填料添加到溶液体系中，并分散，再将环氧树脂加入溶液系统中并搅拌5～10分钟，然后将溶液系统分散；

(b)将混合物放置在真空烘箱中除去溶剂，然后将真空烘箱压力调整为空气压力，打开真空烘箱拿出材料，迅速添加固化剂并充分搅拌，然后，在真空烘箱中将温度升至150℃，压力调整为0.1MPa真空度下并保持约15分钟以继续脱泡；

(c)将混合物倒入预热的模具中进行固化，固化条件为：150℃/0.1MPa真空度/2小时+180℃/0.1MPa真空度/2小时，然后将混合物随炉冷却至室温，开模，即取得所需产品。

步骤a两次分散采用的仪器为超声分散仪，其功率为75W，振动频率为22±1KHz，分散时间为1～2h。

步骤a采用的溶剂是任意一种可以同时溶解环氧树脂和热塑性树脂且沸点为60～70℃的溶剂。作为本发明的进一步优选，所述溶剂为四氢呋喃、丙酮、三氯甲烷中的一种。