[发明专利]一种具有隔离结构的高导热电磁屏蔽聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种具有隔离结构的高导热电磁屏蔽聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用，属于复合材料技术领域。本发明以碳纳米管和石墨烯作为协同的混杂填料，增加了填料之间的接触面积，利于填料网络的建立，提升传输的有效性；引入具有氢键效应的聚苯并噁嗪分别对聚醚醚酮和混杂填料进行修饰并复合，得到皮层为混杂填料、粘附层为聚苯并噁嗪、芯为聚醚醚酮粒子的聚醚醚酮复合颗粒，通过交联固化和熔融热压获得具有隔离结构的高导热电磁屏蔽聚醚醚酮复合材料。本发明利用苯并噁嗪聚合物层修饰聚醚醚酮并构建隔离结构，形成稳定高效的导热导电传输网络，提高了填料与聚合物的界面相容性、降低界面热阻，具有良好的导热和电磁屏蔽性能。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种具有隔离结构的高导热电磁屏蔽聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着先进无线通信技术的革新，电子芯片在一些行业的应用，特别是在军事、航空航天、机械、能源等领域，对芯片的致密化、集成化、轻量化提出了更高的要求。然而，电子器件和电路的小型化伴随着大量的热能积累，散热问题已成为影响稳定性、可靠性和寿命的关键因素，同时这些微型器件也会产生意想不到的电磁干扰(EMI)，不仅会影响信号系统的传输性能，而且会严重危害人类健康和环境友好。电磁波被吸收并转化为热能是减少电磁污染的常用方法之一，但这加剧了热扩散问题。因此，具有电磁屏蔽性能的导热复合材料一直备受关注。但以通用塑料为基质的功能性复合材料，难以在苛刻的条件下，如在耐高温、机械性能强或电磁屏蔽要求高的军事和航空航天方面的应用要求。

聚醚醚酮(PEEK)是一种半结晶性的特种工程塑料，与普通的一般通用所料比，具有优良的热稳定性(长期使用温度为260℃、熔融温度为340℃)、出色的机械性能和化学稳定性。因此，关于PEEK基导热电磁屏蔽材料应用广泛。但由于聚醚醚酮本身的导热系数较低(约为0.2W·m^-1·K^-1)，其屏蔽性能也较差。同时，由于PEEK几乎不溶于常规的溶剂的特性，这大大增加了共价键或者非共价键改性工作的难度。因此，获得良好的导热/导电性能的PEEK复合材料仍然充满挑战。

目前，构建良好的填料传输网络和选取具有协同效应的填料体系是提升复合材料的导热/导电性能的有效方法。例如，中国专利CN110527247B公开了采用原位聚合的方法制备了聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料，并通过球磨将其分散在石墨烯纳米片网络中并热压成型得到性能优良的双网络结构聚醚醚酮导热复合材料。中国专利CN107459770B公开了利用碳化硅、氮化硼、玄武岩纤维作为协同导热填料，制备了高导热高稳定性的聚醚醚酮复合材料。但是，上述方法制备的聚醚醚酮复合材料的导热性能仅在一定程度上有所提升且无法满足在屏蔽性能上的应用需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有隔离结构的高导热电磁屏蔽聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用，本发明提供的具有隔离结构的高导热电磁屏蔽聚醚醚酮复合材料导热率高、电磁屏蔽性能优异。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种具有隔离结构的高导热电磁屏蔽聚醚醚酮复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将多壁碳纳米管、石墨烯纳米片、苯并噁嗪和可溶苯并噁嗪溶剂混合进行超声改性，得到改性混杂填料分散液；

(2)将聚醚醚酮、苯并噁嗪和可溶苯并噁嗪溶剂混合进行超声改性，得到改性聚醚醚酮分散液；

(3)将所述改性混杂填料分散液和改性聚醚醚酮分散液混合，进行真空剪切辅助混合，得到聚醚醚酮复合颗粒；

(4)将所述聚醚醚酮复合颗粒依次进行固化交联和熔融热压，得到具有隔离结构的高导热电磁屏蔽聚醚醚酮复合材料；

步骤(1)和步骤(2)没有时间上的先后顺序。

优选的，所述多壁碳纳米管和石墨烯纳米片的质量比为1～5：1。