一种高法向导热聚合物纳米复合片材的制备方法及复合片材技术

本发明专利技术涉及一种高法向导热聚合物纳米复合片材的制备方法及复合片材，采用多微孔流道机头机构实施，所述多微孔流道机头机构包括入口、拉伸流道、过渡流道和出口，所述入口的横截面为拱形，所述入口的顶部连通所述拉伸流道，所述拉伸流道为多个法向方向取向的孔道，多个所述孔道连通垂直方向上的所述过渡流道，所述过渡流道的末尾连通所述出口，所述出口的直径小于所述过渡流道的直径；所述制备方法包括：S1：将聚合物、纳米填料和偶联剂混合得到反应混合物；S2：将所述反应混合物熔融共混后，从所述入口进入到所述拉伸流道拉伸取向；S3：所述反应混合物流入所述过渡流道收敛压缩后，从所述出口挤出成型，得到高法向导热聚合物纳米复合片材。合片材。合片材。

【技术实现步骤摘要】
一种高法向导热聚合物纳米复合片材的制备方法及复合片材


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，尤其涉及一种高法向导热聚合物纳米复合片材的制备方法及复合片材。

技术介绍

[0002]近年来，碳纤维、石墨烯微片、碳纳米管等二维或三维纳米填料，因其优异的导热、导电、力学等性能，被广泛地应用于聚合物复合材料当中，以提高复合材料的各项性能。其中，晶格规整、高度取向的高导热纳米填料能够有效提高聚合物在特定方向上的导热性能，在导热材料、电子封装等领域有着广阔的市场前景。
[0003]然而，由于纳米填料的表面自由能大，团聚现象明显，导致复合材料中的纳米填料经常出现分布不均的现象，导致纳米填料的高导热性能在低热导率的聚合物基体中难以发挥出来。因此，如何让纳米填料在聚合物基体中按特定方向均匀排列是提高聚合物基体复合材料各向异性导热性能的关键。
[0004]目前，纳米填料在聚合物中以面内方向的取向排列已经较为容易实现。但是，在制作聚合物复合片材时，纳米填料在聚合物中以垂直于面内方向(法向方向)取向排列的导热应用更广泛，但是现有的制备方法得到的纳米填料在聚合物中以法向方向取向排列的复合片材取向程度较低，导致复合片材导热性能不佳。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种高法向导热聚合物纳米复合片材的制备方法及复合片材，用于解决现有的制备方法得到的纳米填料在聚合物中以法向方向取向排列的复合片材取向程度较低的技术问题。
[0006]有鉴于此，本专利技术提供的一种高法向导热聚合物纳米复合片材的制备方法，采用多微孔流道机头机构实施，所述多微孔流道机头机构包括入口、拉伸流道、过渡流道和出口，所述入口的横截面为拱形，所述入口的顶部连通所述拉伸流道，所述拉伸流道为多个法向方向取向的孔道，多个所述孔道连通垂直方向上的所述过渡流道，所述过渡流道的末尾连通所述出口，所述出口的直径小于所述过渡流道的直径；
[0007]所述制备方法包括：
[0008]S1：将聚合物、纳米填料和偶联剂混合得到反应混合物；
[0009]S2：将所述反应混合物熔融共混后，从所述入口进入到所述拉伸流道拉伸取向；
[0010]S3：所述反应混合物流入所述过渡流道收敛压缩后，从所述出口挤出成型，得到高法向导热聚合物纳米复合片材。
[0011]优选地，所述混合的温度为60℃～100℃，所述混合的时间为3min～15min。
[0012]优选地，所述熔融共混的剪切应力为0.14MPa～0.2MPa，所述熔融共混的时间为250s～600s。
[0013]优选地，所述孔道的数量为100～200个，所述孔道为锥形孔道，所述孔道的入口半
径为1mm～1.5mm，所述孔道的出口半径为0.5mm～0.75mm，所述孔道的深度为10mm～15mm。
[0014]优选地，所述过渡流道的长度为80mm～100mm，所述过渡流道的高度为2mm～4mm，所述过渡流道的宽度为80mm～100mm。
[0015]优选地，所述聚合物用量为500～1000g，所述纳米填料占所述聚合物用量的5％wt～20％wt，所述偶联剂占所述纳米填料用量的1％wt～3％wt。
[0016]优选地，所述聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、苯乙烯
‑
丙烯腈共聚物、丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物、聚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚和聚醚酮中的一种或多种。
[0017]优选地，所述纳米填料选自碳纤维、碳纳米管、石墨烯微片、二硫化钼、蒙脱土和六方氮化硼中的一种或多种。
[0018]优选地，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和磷酸酯偶联剂中的一种或多种。
[0019]优选地，所述纳米填料为二维纳米填料，所述二维纳米填料的粒径为10μm～50μm。
[0020]更优选地，所述二维纳米填料的粒径为20μm。
[0021]优选地，所述纳米填料为三维纳米填料，所述三维纳米填料的片径为30μm～200μm，所述三维纳米填料的片厚为5nm～400nm。
[0022]更优选地，所述三维纳米填料的片径为30μm～50μm，所述三维纳米填料的片厚为5nm～100nm。
[0023]一种复合片材，基于上述的高法向导热聚合物纳米复合片材的制备方法制备得到。
[0024]从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：
[0025]本申请提供了一种高法向导热聚合物纳米复合片材的制备方法，采用多微孔流道机头机构实施，所述多微孔流道机头机构包括入口、拉伸流道、过渡流道和出口，所述入口的横截面为拱形，所述入口的顶部连通所述拉伸流道，所述拉伸流道为多个法向方向取向的孔道，多个所述孔道连通垂直方向上的所述过渡流道，所述过渡流道的末尾连通所述出口，所述出口的直径小于所述过渡流道的直径；
[0026]所述制备方法包括：
[0027]S1：将聚合物、纳米填料和偶联剂混合得到反应混合物；
[0028]S2：将所述反应混合物熔融共混后，从所述入口进入到所述拉伸流道拉伸取向；
[0029]S3：所述反应混合物流入所述过渡流道收敛压缩后，从所述出口挤出成型，得到高法向导热聚合物纳米复合片材。
[0030]反应混合物中的纳米填料在与聚合物熔融共混的过程中，能够搭建无规或有序导热网络结构，使得聚合物纳米复合材料能够获得优异的各项同性或者各向异性导热性能。在完成上述熔融共混的过程后，将熔融共混的反应混合物通过横截面为拱形的入口进入多微孔流道机头机构，从入口的顶部流入连通的多个法向方向取向的孔道，使得纳米填料尽可能地在聚合物中沿着垂直于面内方向有序排列，形成各向异性导热网络结构，反应混合物汇聚流入多个孔道连通的垂直方向上的过渡流道进行收敛压缩，最后从直径较小的出口挤出成型，整个挤出过程在剪切力场下进行，提高了聚合物在法向方向上的导热性能，从而得到高法向导热聚合物纳米复合片材。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0032]图1为本专利技术实施例所述的高法向导热聚合物纳米复合片材的结构示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例所述的多微孔流道机头机构的立体结构示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例所述的多微孔流道机头机构的剖面结构示意图；
[0035]图中：1、纳米填料；2、聚合物；3、拉伸流道；4、过渡流道；5、入口；6、出口。
具体实施方式
[0036]为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高法向导热聚合物纳米复合片材的制备方法，其特征在于，采用多微孔流道机头机构实施，所述多微孔流道机头机构包括入口、拉伸流道、过渡流道和出口，所述入口的横截面为拱形，所述入口的顶部连通所述拉伸流道，所述拉伸流道为多个法向方向取向的孔道，多个所述孔道连通垂直方向上的所述过渡流道，所述过渡流道的末尾连通所述出口，所述出口的直径小于所述过渡流道的直径；所述制备方法包括：S1：将聚合物、纳米填料和偶联剂混合得到反应混合物；S2：将所述反应混合物熔融共混后，从所述入口进入到所述拉伸流道拉伸取向；S3：所述反应混合物流入所述过渡流道收敛压缩后，从所述出口挤出成型，得到高法向导热聚合物纳米复合片材。2.根据权利要求1所述的高法向导热聚合物纳米复合片材的制备方法，其特征在于，所述混合的温度为60℃～100℃，所述混合的时间为3min～15min。3.根据权利要求1所述的高法向导热聚合物纳米复合片材的制备方法，其特征在于，所述熔融共混的剪切应力为0.14MPa～0.2MPa，所述熔融共混的时间为250s～600s。4.根据权利要求1所述的高法向导热聚合物纳米复合片材的制备方法，其特征在于，所述孔道的数量为100～200个，所述孔道为锥形孔道，所述孔道的入口半径为1mm～1.5mm，所述孔道的出口半径为0.5mm～0.75mm，所述孔道的深度为10mm～15mm。5.根据权利要求1所述的高法向导热聚合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈逸镕，张婧婧，王鹏魁，叶伟烘，王德赫，陈家焕，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：