一种双网络聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及特种工程塑料技术领域，尤其涉及一种双网络聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的双网络聚醚醚酮复合材料，包括聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料和石墨烯纳米片；所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料为多壁碳纳米管分散在聚醚醚酮中；所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料分布在所述石墨烯纳米片构成的网络结构中。根据实施例的记载，本发明专利技术所述的双网络聚醚醚酮复合材料具有良好的导热率。

A kind of double network PEEK composite material and its preparation method and Application

The invention relates to the technical field of special engineering plastics, in particular to a double network PEEK composite material and a preparation method and application thereof. The double network PEEK composite material provided by the invention includes PEEK / MWCNT composite material and graphene nano sheet; the PEEK / MWCNT composite material is MWCNT dispersed in peek; the PEEK / MWCNT composite material is distributed in the network structure composed of the graphene nano sheet. According to the embodiment, the double network PEEK composite material has good thermal conductivity.

【技术实现步骤摘要】
一种双网络聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及特种工程塑料
，尤其涉及一种双网络聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
随着工业的飞速发展，各行各业对材料的导热性能的要求越来越高。但传统的通用性塑料受限于其较低的耐热性能，无法满足一些苛刻的使用环境，如：航天航空、军工和汽车特殊部件等。一旦温度过高并伴随热量累积，材料就会出现软化，甚至损坏变形的情况，从而造成巨大的安全隐患。聚醚醚酮(PEEK)作为一种高性能特种工程塑料，能够在250℃下安全长期的使用，并且可以短时间在300℃下使用，可以满足很多严苛的使用要求。但是聚醚醚酮与其它高分子材料有着相似的低导热系数(0.25W/m·K)。为了能提高PEEK的导热性能，现在最常用的方式是向PEEK中共混无机导热填料，如碳材料、氮化硼和氧化铝等，得到的复合材料的导热率能够有数量级的提高。目前，研究者主要是通过直接共混的方式制备导热聚醚醚酮复合材料。公开号为CN106243620A的中国专利通过向聚醚醚酮复合材料中共混铜粉、三氧化二铝、氮化铝和短碳纤的方式，制备得到了高强度导热聚醚醚酮复合材料；公开号为CN107674376A的中国专利制备了一种绝缘导热聚醚醚酮电缆料，向PEEK/PES中加入改性六碳酸钾晶须和无机纳米填料来提高聚醚醚酮复合材料的导热能力。但是上述制备方法得到的复合材料并不能够保证共混料在聚醚醚酮中的分散性能，并最终导致其导热性能的提高有限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种导热性能较好的双网络聚醚醚酮复合材料。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种双网络聚醚醚酮复合材料，包括聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料和石墨烯纳米片；所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料为多壁碳纳米管分散在聚醚醚酮中；所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料分布在所述石墨烯纳米片构成的网络结构中；所述石墨烯纳米片构成的网络结构为类蜂窝状结构。优选的，所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料中多壁碳纳米管与所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料的质量比为(0.1～6)：100。优选的，所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料和石墨烯纳米片的质量比为(80～99)：(1～20)。本专利技术还提供了上述技术方案所述的双网络聚醚醚酮复合材料的制备方法，包括以下步骤：将二苯砜、多壁碳纳米管、二甲苯、对苯二酚、4,4'-二氟二苯甲酮和催化剂混合，进行原位混合构建，得到聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料；将所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料和石墨烯纳米片混合，依次进行球磨和压制，得到所述双网络聚醚醚酮复合材料。优选的，所述催化剂为碳酸钠、碳酸钾和碳酸铯中的一种或几种。优选的，进行所述原位混合构建的原料的固含量为10％～20％；所述对苯二酚、4,4'-二氟二苯甲酮和催化剂的摩尔比为(0.9～1.1)：(0.9～1.1)：(0.9～1.2)。优选的，所述原位混合构建的过程为：由室温梯度升温至300～310℃；所述梯度升温分为五个阶段，所述五个阶段的最终温度分别为160～180℃、210～230℃、250～270℃、280～300℃和300～310℃。优选的，所述球磨的转速为300～400rpm，时间为4～8小时。优选的，所述压制的温度为350～400℃，所述压制的压力为5～10MPa。本专利技术还提供了上述技术方案所述的双网络聚醚醚酮复合材料或由上述技术方案所述的制备方法制备得到的双网络聚醚醚酮复合材料在电子领域、汽车能源领域和航空航天领域中的应用。本专利技术提供了一种双网络聚醚醚酮复合材料，包括聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料和石墨烯纳米片；所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料为多壁碳纳米管分散在聚醚醚酮中；所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料分布在所述石墨烯纳米片构成的网络结构中。在本专利技术中，所述双网络聚醚醚酮复合材料的第一个网络为聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料内部提供的导热网络，第二个网络为包裹在聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料外的石墨烯纳米片构成的类似于蜂窝状的网络，进而组成致密的导热网络，同时，在其网络内部碳纳米管也组成了丰富的毛细导热通道，通过二元协同作用和钠微协同作用，能够有效的增加热量的传递效率，从而大幅度提高材料的导热性能。根据实施例的记载，本专利技术所述的双网络聚醚醚酮复合材料的轴向导热系数≥0.42W/(m·K)，径向导热系数≥1.05W/(m·K)。附图说明图1为本专利技术所述双网络聚醚醚酮复合材料的制备流程图。具体实施方式本专利技术提供了一种双网络聚醚醚酮复合材料，包括聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料和石墨烯纳米片；所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料为多壁碳纳米管分散在聚醚醚酮中；所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料分布在所述石墨烯纳米片构成的网络结构中；所述石墨烯纳米片构成的网络结构为类蜂窝状结构。(所述具体结构如图1所示制备流程中的终产物的结构)在本专利技术中，所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料中多壁碳纳米管与所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料的质量比优选为(0.1～6)：100，更优选为(1～4)：100，最优选为(2～3)：100；所述所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料和石墨烯纳米片的质量比优选为(80～99)：(1～20)，更优选为(85～95)：(5～15)，最优选为(88～92)：(8～12)。本专利技术还提供了所述双网络聚醚醚酮复合材料的制备方法，包括以下步骤：将二苯砜、多壁碳纳米管、二甲苯、对苯二酚、4,4'-二氟二苯甲酮和催化剂混合，进行原位混合构建，得到聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料；将所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料和石墨烯纳米片混合，依次进行球磨和压制，得到双网络聚醚醚酮复合材料(具体制备流程如图1所示)。在本专利技术中，所述催化剂为碳酸钠、碳酸钾和碳酸铯中的一种或几种，当所述催化剂为上述具体选择中的两种以上时，本专利技术对所述具体物质的配比没有任何特殊的限定。本专利技术将二苯砜、多壁碳纳米管、二甲苯、对苯二酚、4,4'-二氟二苯甲酮和催化剂混合，进行原位混合构建，得到聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料；在本专利技术中，所述对苯二酚、4,4'-二氟二苯甲酮和催化剂的摩尔比优选为(0.9～1.1)：(0.9～1.1)：(0.9～1.2)，更优选为1:1:1；所述二甲苯与二苯砜的质量比优选为(20～50)：100，更优选为(25～45)：100，最优选为(30～40)：100。在本专利技术中，进行所述原位混合构建的原料体系的固含量优选为10％～20％，更优选为12％～18％，最优选为14％～16％。在本专利技术中，所述混合的过程优选为在超声的条件下，将多壁碳纳米管和二甲苯混合1～2小时后，将得到的混合物与二苯砜、对苯二酚、4,4'-二氟二苯甲酮和催化剂混合；本专利技术对所述超声的频率的没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的超声本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双网络聚醚醚酮复合材料，其特征在于，包括聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料和石墨烯纳米片；/n所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料为多壁碳纳米管分散在聚醚醚酮中；/n所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料分布在所述石墨烯纳米片构成的网络结构中；/n所述石墨烯纳米片构成的网络结构为类蜂窝状结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种双网络聚醚醚酮复合材料，其特征在于，包括聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料和石墨烯纳米片；
所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料为多壁碳纳米管分散在聚醚醚酮中；
所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料分布在所述石墨烯纳米片构成的网络结构中；
所述石墨烯纳米片构成的网络结构为类蜂窝状结构。


2.如权利要求1所述的双网络聚醚醚酮复合材料，其特征在于，所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料中多壁碳纳米管与所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料的质量比为(0.1～6)：100。


3.如权利要求1或2所述的双网络聚醚醚酮复合材料，其特征在于，所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料和石墨烯纳米片的质量比为(80～99)：(1～20)。


4.权利要求1～3任一项所述的双网络聚醚醚酮复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将二苯砜、多壁碳纳米管、二甲苯、对苯二酚、4,4'-二氟二苯甲酮和催化剂混合，进行原位混合构建，得到聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料；
将所述聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料和石墨烯纳米片混合，依次进行球磨和压制，得到所述双网络聚醚醚酮复合材料。

【专利技术属性】
技术研发人员：张海博，姜子龙，商赢双，高雁伟，魏嘉欣，王兆阳，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22