导热填料、具有取向结构非均相聚醚醚酮复合微球及制备方法、聚醚醚酮复合材料和应用技术

本发明专利技术提供了导热填料、具有取向结构非均相聚醚醚酮复合微球及制备方法、聚醚醚酮复合材料和应用，属于复合材料技术领域。本发明专利技术提供的功能化导热填料的制备方法，包括以下步骤：将4,4'

【技术实现步骤摘要】
导热填料、具有取向结构非均相聚醚醚酮复合微球及制备方法、聚醚醚酮复合材料和应用


[0001]本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及导热填料、具有取向结构非均相聚醚醚酮复合微球及制备方法、聚醚醚酮复合材料和应用。

技术介绍

[0002]随着电力电子和通信设备的不断集成化、高功率化和小型化发展，散热问题成为制约设备及器件传输效率和使用寿命提升的关键问题。因此，导热材料的发展迫在眉睫。与金属材料相比，聚合物出色的轻量化、耐腐蚀性、易加工性和机械性能使其成为良好的制备导热复合材料的基体材料。大多数聚合物导热系数较低，通常可以将高导热填料添加至聚合物中来提升聚合物基复合材料的导热性能。
[0003]聚醚醚酮(PEEK)是一种高性能特种工程塑料，具有十分出色的机械性能、热稳定性、化学稳定性、生物相容性和耐摩擦等性能，被广泛应用在航天、电子、机械以及医疗等领域。因此，提升聚醚醚酮基复合材料的导热性能是十分重要的，有利于进一步拓宽其应用范围。但PEEK溶解性较差，不溶于大多数溶剂，通过添加导热填料来提升其导热性能时，一般只能采用传统的共混法(如熔融加工方法)制备PEEK基复合材料。但传统的共混法常常难以达到预期的导热增强效果，原因在于导热填料通常为无机材料，难以在聚合物体系中良好分散，从而难以构建相对完善的导热通路或网络，导热性能仍有待提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供导热填料、具有取向结构非均相聚醚醚酮复合微球及制备方法、聚醚醚酮复合材料和应用，本专利技术提供的导热填料与聚醚醚酮具有较好的相容性，有利于提高复合材料的导热性能。
[0005]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：
[0006]本专利技术提供了一种功能化导热填料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将4,4'
‑
氧基二苯胺、浓酸与亚硝酸钠溶液混合，进行重氮化反应，得到第一产物体系；所述浓酸为浓盐酸或浓硫酸；
[0008]将所述第一产物体系与石墨烯纳米片分散液混合，进行接枝反应，得到第二产物体系；
[0009]将所述第二产物体系与三乙胺混合，进行中和反应，得到功能化导热填料。
[0010]优选地，所述4,4'
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氧基二苯胺与亚硝酸钠溶液中亚硝酸钠的摩尔比为1：(2～7)；所述重氮化反应的温度为0～15℃，时间为30～60min。
[0011]优选地，所述4,4'
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氧基二苯胺与石墨烯纳米片分散液中石墨烯纳米片的摩尔比为(1～3)：1；所述接枝反应的温度为60～90℃，时间为5～20h。
[0012]优选地，所述4,4'
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氧基二苯胺与三乙胺的摩尔比为1：(1～3)；所述中和反应的温度为30～60℃，时间为30～90min。
[0013]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的功能化导热填料，包括石墨烯纳米片以及接枝于所述石墨烯纳米片上的氨基和聚苯醚。
[0014]本专利技术提供了一种具有取向结构非均相聚醚醚酮复合微球的制备方法，包括以下步骤：
[0015]将水性聚合物、复合填料、聚醚醚酮粉料与水混合，得到混合分散液；所述复合填料包括碳纳米管以及上述技术方案所述的功能化导热填料；
[0016]采用液氮对液滴形式的所述混合分散液进行预冻，得到微球前驱体；
[0017]将所述微球前驱体进行冷冻干燥，得到具有取向结构非均相聚醚醚酮复合微球。
[0018]优选地，所述复合填料中功能化导热填料的质量分数为10～70％；所述复合填料的质量为复合填料与聚醚醚酮粉料总质量的1～30％。
[0019]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的具有取向结构非均相聚醚醚酮复合微球，包括聚醚醚酮基体以及取向排列分散于所述聚醚醚酮基体中的复合填料。
[0020]本专利技术提供了一种聚醚醚酮复合材料，由上述技术方案所述具有取向结构非均相聚醚醚酮复合微球聚醚醚酮复合微球压制得到。
[0021]本专利技术提供了上述技术方案所述聚醚醚酮复合材料在航空航天、电子电气、机械工业或医疗领域中的应用。
[0022]本专利技术提供了一种功能化导热填料的制备方法，包括以下步骤：将4,4'
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氧基二苯胺、浓酸与亚硝酸钠溶液混合，进行重氮化反应，得到第一产物体系；所述浓酸为浓盐酸或浓硫酸；将所述第一产物体系与石墨烯纳米片分散液混合，进行接枝反应，得到第二产物体系；将所述第二产物体系与三乙胺混合，进行中和反应，得到功能化导热填料。采用本专利技术提供的方法制备的功能化导热填料(也称为氨基石墨烯纳米片)，包括石墨烯纳米片以及接枝于所述石墨烯纳米片上的氨基和聚醚醚酮重复单元结构中的联苯醚结构，能够提高无机石墨烯纳米片与有机聚醚醚酮之间的相容性并削弱界面缺陷，减少声子传输过程的范德华散射并提升声子的传输效率，降低界面热阻，增强导热性能。
[0023]本专利技术提供了一种具有取向结构非均相聚醚醚酮复合微球的制备方法，包括以下步骤：将水性聚合物、复合填料、聚醚醚酮粉料与水混合，得到混合分散液；所述复合填料包括碳纳米管以及上述技术方案所述的功能化导热填料；采用液氮对液滴形式的所述混合分散液进行预冻，得到微球前驱体；将所述微球前驱体进行冷冻干燥，得到具有取向结构非均相聚醚醚酮复合微球。本专利技术采用上述技术方案所述的功能化导热填料以及碳纳米管作为复合填料共同填充聚醚醚酮，并采用冷冻干燥技术能够获得具有取向结构非均相非均相聚醚醚酮复合微球，其中，采用复合填料不仅会促进导热粒子之间的搭接而促进声子的传输，提升导热性能，而且利于在垂直方向上提升导热系数，可优化单一复合填料在某一方向上导热性能增强的局限性；在冷冻干燥过程中，通过冰晶生长的驱动作用能够提高复合填料取向度，更容易构建相对完善的三维导热通路或网络，使热流快速稳定传导，有利于热量耗散，为声子高速传输提供了通道，从而能够有效提升声子和电子的传输效率，减少声子的界面散射，降低界面热阻，提高导热性能。在此基础上利用本专利技术所述具有取向结构非均相聚醚醚酮复合微球制备的聚醚醚酮复合材料也展现出优异的导热性能，原因在于复合填料的取向排列更利于导热网络的构建，提升热量的传输效率。
附图说明
[0024]图1为本专利技术中聚醚醚酮复合材料的制备流程示意图；
[0025]图2为实施例1中聚醚醚酮复合微球的截面扫描电镜图像；
[0026]图3为实施例2中石墨烯纳米片以及氨基石墨烯纳米片的透射电镜图像，(a)石墨烯纳米片，(b)氨基石墨烯纳米片；
[0027]图4为实施例3中聚醚醚酮复合片材的热失重曲线；
[0028]图5为实施例5中聚醚醚酮复合片材截面的扫描电镜图像。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供了一种功能化导热填料的制备方法，包括以下步骤：
[0030]将4,4'
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氧基二苯胺、浓酸与亚硝酸钠溶液混合，进行重氮化反应，得到第一产物体系；所述浓酸为浓盐酸或浓硫酸；
[0031]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功能化导热填料的制备方法，包括以下步骤：将4,4'
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氧基二苯胺、浓酸与亚硝酸钠溶液混合，进行重氮化反应，得到第一产物体系；所述浓酸为浓盐酸或浓硫酸；将所述第一产物体系与石墨烯纳米片分散液混合，进行接枝反应，得到第二产物体系；将所述第二产物体系与三乙胺混合，进行中和反应，得到功能化导热填料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述4,4'
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氧基二苯胺与亚硝酸钠溶液中亚硝酸钠的摩尔比为1：(2～7)；所述重氮化反应的温度为0～15℃，时间为30～60min。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述4,4'
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氧基二苯胺与石墨烯纳米片分散液中石墨烯纳米片的摩尔比为(1～3)：1；所述接枝反应的温度为60～90℃，时间为5～20h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述4,4'
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氧基二苯胺与三乙胺的摩尔比为1：(1～3)；所述中和反应的温度为30～...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟建新，陈瑞，温丰宇，成霖，马杰润，贺雅舒，李磊，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：