一种高弯曲模量导热高分子复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高弯曲模量导热高分子复合材料及其制备方法，所述的高分子复合材料包括40‑99份高分子材料基体和1‑60份增强导热填料，所述的制备方法是通过熔融共混法将高分子材料与填料混合。本发明专利技术所使用的填料可以对高分子复合材料的弯曲模量有很大程度上的提升，并赋予高分子材料基体导热性能，扩展了高分子复合材料的应用范围。

Thermal conductivity polymer composite material with high flexural modulus and preparation method thereof

The invention discloses a high flexural modulus thermal conductive polymer composite material and a preparation method thereof. The polymer composite material comprises 40 99 parts of polymer material matrix and 1 60 parts of reinforced thermal conductive filler. The preparation method is to mix the polymer material with the filler by melt blending method. The filler used in the present invention can greatly improve the flexural modulus of the polymer composite material, endow the thermal conductivity of the polymer material matrix, and expand the application range of the polymer composite material.

【技术实现步骤摘要】
一种高弯曲模量导热高分子复合材料及其制备方法
本专利技术涉及涉及一种高分子材料，尤其涉及一种高弯曲模量导热高分子复合材料及其制备方法。
技术介绍
高分子材料与金属和无机非金属材料相比具有低加工成本、重量轻、易成型、可回收、优良的力学性能、可适应范围广等特性。高分子材料已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。但是，高分子材料自由电子运动受限制而普遍被认为是热绝缘体，导热系数通常在0.3W/mK以下，另外，高分子材料的弯曲模量一般在2000MPa左右，这些都大大限制了高分子材料在散热和导热材料领域的应用，尤其是在取代金属材料需要同时导热并承重的条件下。因此，在保证高分子材料原有特性的前提下，赋予高分子材料导热性能的同时提高其力学性能可以极大的扩展高分子材料的应用范围，并且也是一个很大的挑战。目前，制备导热高分子材料的方法之一是使用高分子材料本身作为原料，在精确控制加热和拉伸的条件下，使极高分子量的高分子材料的分子链在同一个方向排列。尽管用这种方法制得的高分子材料在延着分子链排列的方向上具有很高的导热系数(104W/mK)，但是对于条件控制和原料的选择的苛刻要求，并不适合大规模的生产。在传统的高分子复合材料生产工艺中，加入玻璃纤维可以极大地增强高分子复合材料的力学性能，但是，由于玻璃纤维本身并不具备导热的特性，而无法同时达到既导热又增强的效果。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高弯曲模量导热高分子复合材料，用于解决现有技术中无法达到同时具有导热性能及高弯曲模量的问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的第一个方面是提供一种高弯曲模量导热高分子复合材料，由包含以下重量份的组分制成：高分子材料40-99份增强导热填料1-60份。进一步地，所述的高弯曲模量导热高分子复合材料由包含以下重量份的组分制成：高分子材料50-80份增强导热填料20-50份。进一步优选地，所述的高弯曲模量导热高分子复合材料由包含以下重量份的组分制成：高分子材料65-75份增强导热填料25-35份。进一步优选地，所述高分子材料选自聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚醚酰亚胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚乙烯醇中的一种或多种。进一步较为优选地，所述的高弯曲模量导热高分子复合材料中，所述高分子材料为聚碳酸酯、聚醚酰亚胺。进一步更为优选地，所述聚碳酸酯为双酚A聚碳酸酯。进一步地，所述增强导热填料为选自石墨、石墨烯、可膨胀石墨、膨胀石墨、碳纳米管、氮化硼、氧化铝、氮化铝、碳化硅、金属颗粒或金属纳米线中的一种或几种复合。进一步优选地，所述金属颗粒或金属纳米线中的金属选自银、金和铜中的一种或多种。进一步优选地，所述导热填料选自石墨和石墨烯中的一种或两种。进一步更为优选地，所述石墨平均粒径为5～15μm。进一步更为优选地，所述石墨烯的粒径为80～650μm，所述石墨烯中石墨片层数为10～20层。更为优选地，膨胀石墨是通过微波辐射之后的石墨层间化合物，其大小优选600μm，其长度优选3-7mm。本专利技术的第二个方面是提供一种高弯曲模量导热高分子复合材料的制备方法，至少包括以下步骤：1)将高分子材料与增强导热填料在高温下通过熔融的方式共混；2)再通过挤出机得到高分子复合材料母料，或通过注塑机得到高分子复合材料零件。进一步地，在所述的高弯曲模量导热高分子复合材料的步骤1)中所述的熔融的方式共混可采用密炼机、造料机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机混合。更优选地，在所述的高弯曲模量导热高分子复合材料的步骤1)中所述混合方法为密炼机混合。本专利技术采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：本专利技术通过在高分子材料中加入刚性的导热填料，使所得到的高分子复合材料弯曲模量有很大的提升的同时赋予了复合材料好的导热性能，本专利技术所述的制备方法工艺简单并可以易于进行大规模的生产。具体实施方式当实施例给出数值范围时，应理解，除非本专利技术另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本专利技术中使用的所有技术和科学术语与本
技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本
的技术人员对现有技术的掌握及本专利技术的记载，还可以使用与本专利技术实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本专利技术。高分子材料作为被用作本专利技术中的高分子材料，并不局限于本专利技术中所列举的材料。只要可以通过熔融的方式加工的高分子材料，就可以通过本专利技术中的方法制备高分子复合材料。本专利技术中的方法对于高分子材料领域有相当好的适用性。本专利技术优选PC和PEI作为高分子材料基体，更优选为双酚A聚碳酸酯(Sabic公司产品Lexan141R)和聚醚酰亚胺(Sabic公司产品Ultem1000)。增强导热填料作为被用作本专利技术中的导热填料优选为石墨和膨胀石墨中的一种或几种。作为石墨，可以利用天然石墨或各种人造石墨中的一种或几种。作为天然石墨，还可以使用致密结晶状石墨、鳞片石墨和隐晶质石墨中的任一种。在上述例示的天然石墨中，可优选使用鳞片状石墨。作为人造石墨，还包含凝析石墨、分解石墨、及热分解石墨等是对无定形碳进行热处理而得到的产物。所使用的石墨的优选乙炔黑，其大小优选8-12μm。作为膨胀石墨，是指酸、碱金属、盐类等多种化学物质插入石墨层状结构之间，所形成的石墨层间化合物(还可称作可膨胀石墨)，再通过高温使其膨胀所得到的物质。使石墨层间化合物膨胀的方法有高温加热，火焰灼烧以及微波辐射。其膨胀之后的体积可达到之前的几百倍，从而形成类似蠕虫状的结构。本专利技术中所使用的膨胀石墨优选通过微波辐射之后的石墨层间化合物，其大小优选600μm，其长度优选3-7mm。下面通过具体实施例对本专利技术进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本专利技术，但是下述实施例并不限制本专利技术范围。实施例11)先将PC粒(在复合材料中占70wt％)和石墨粉末(在复合材料中占30wt％)放入烘箱中，110℃烘干4h，以除去材料中吸附的水分；2)将烘干后的PC粒加入到密炼机中，290℃达到熔融状态后，再加入烘干后的石墨粉末，一起混合10min；3)将降到室温的共混物收集后，再经过热压的方法制备成高分子复合材料板。实施例21)先将PC粒(在复合材料中占69wt％)、PEI粒(1wt％)和石墨粉末(30wt％)放入烘箱中，110℃烘干4h，以除去材料中吸附的水分；2)将烘干后的PC粒和PEI粒同时加入到密炼机中，290℃达到熔融状态后，再加入烘干后的石墨粉末，一起混合10min；3)将降到室温的共混物收集后，再经过热压的方法制备成高分子复合材料板。实施例3制备方法同实施例2，其中PC在复合材料中占65wt％，PEI占5wt％，石墨占30wt％。实施例4制备方法同实施例2，其中PC在复合材料中占60wt％，PEI占10wt％，石墨占30wt％。实施例5制备方法同实施例2，其中PC在复合材料中占50wt％，PEI占20wt％，石墨占30wt％。实施例61)先将PC粒(在复合材料中占99wt％)和膨胀石墨粉末(1wt％)放入烘箱中，110℃烘干4h，以除去材料中吸附的水分；2)将烘干后的PC粒加入到密炼机中，29本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高弯曲模量导热高分子复合材料，其特征在于，由包含以下重量份的组分制成：高分子材料          40‑99份增强导热填料        1‑60份。

【技术特征摘要】
1.一种高弯曲模量导热高分子复合材料，其特征在于，由包含以下重量份的组分制成：高分子材料40-99份增强导热填料1-60份。2.根据权利要求1所述的高弯曲模量导热高分子复合材料，其特征在于，所述高分子材料选自聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚醚酰亚胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚乙烯醇中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的高弯曲模量导热高分子复合材料，其特征在于，所述高分子材料为聚碳酸酯和聚醚酰亚胺；所述聚碳酸酯为双酚A聚碳酸酯。4.根据权利要求1所述的高弯曲模量导热高分子复合材料，其特征在于，所述增强导热填料选自石墨、石墨烯、可膨胀石墨、膨胀石墨、碳纳米管、氮化硼、氧化铝、氮化铝、碳化硅、金属颗粒或金属纳米线中的一种或几种复合。5.根据权利要求4所述的高弯曲模量导热高分子复合材料，其特征在于，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管和多臂碳纳米管。6.根据权利要求4所述的高弯曲模量...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓锋，游艳，顾海军，
申请(专利权)人：上海信耀电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31