一种基于仿生改性的PA10T导热复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于仿生改性的PA10T导热复合材料的制备方法，该复合材料包含尼龙树脂基体、空心玻璃微球、多壁碳管和氧化石墨烯等，其中针对空心玻璃微球的改性为：基于多巴胺在各种有机或无机表面均表现出良好的粘结性能，并且不受物体外表形状限制，利用价格更为低廉的邻苯二酚与多胺替代多巴胺，采用“一锅法”将空心玻璃微球、多壁碳管和氧化石墨烯添加到邻苯二酚和多胺的混合溶液中，实现邻苯二酚和多胺在碱性条件下聚合到空心玻璃微球表面形成沉积功能层。将功能化改性的空心玻璃微球添加到尼龙基体中，制备得到基于仿生改性且兼具高导热系数、低翘曲度和低密度的PA10T导热复合材料。导热复合材料。

【技术实现步骤摘要】
一种基于仿生改性的PA10T导热复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及属于仿生改性、导热生物基聚合物复合材料的制备
，具体涉及一种基于仿生改性的PA10T导热复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]生物基半芳香族聚酰胺PA10T是一种综合性能优异的特种工程塑料,具备良好的耐高温性、低吸水性和耐腐蚀性等特点。生物基含量高达40～60wt％，碳排放优势明显，满足可持续发展的需要。
[0003]然而，PA10T树脂的导热率仅为0.3W/(mK)左右，无法满足如今蓬勃发展的信息产业及新能源汽车产业对导热高分子材料的导热性能的要求，要拓展其在导热领域的应用，就必须对其进行导热改性。其中，基于隔离分布模型制备导热高分子材料，可以在较低导热填料添加的条件下制备得到具备高效导热能力的导热高分子材料。专利CN 112094499 B公开了一种高导热低摩擦系数PPS/BN复合材料及其制备方法，通过热压成型，在材料内部构建出BN微片定向分布在PPS颗粒间的具有隔离分布特点的导热网络结构，当BN含量为30份时，复合材料的热导率可高达4.794W/(m
·
K)。但现有的具有隔离分布特点的导热材料的制备，基本都是通过热压成型法实现的，虽然可以在较少导热填料添加量的条件下达到较好的导热效果，但这些方法往往只适合实验室应用，难以实现工业化生产。此外，氧化石墨烯和多壁碳管这类碳系导热填料虽然具备优异的导热能力，但其在挤出加工过程中下料困难且容易发生团聚，因此，若不对其进行改性处理，难以通过常规的熔融挤出加工工艺制备出具有性能良好的PA10T导热复合材料。
[0004]专利CN101812678 B中通过在玻璃微球表面沉积多巴胺，随后化学镀法在其表面还原银离子，最终制得表面包覆银层的改性玻璃微球。对基体材质无限制的多巴胺仿生修饰方法是一种简单有效的表面修饰方法，可应用于针对空心玻璃微球、氧化石墨烯和多壁碳管的表面改性，但多巴胺昂贵的成本限制了其广泛的工业化生产应用。诸多研究表明，多巴胺优异的粘附性来源于其结构中的邻位酚羟基和氨基，因此，可以选用廉价的邻苯二酚和多胺来替代多巴胺对基体进行表面修饰，以降低生产成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷和不足，提供一种基于仿生改性的PA10T导热复合材料及其制备方法。
[0006]一种基于仿生改性的PA10T导热复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]1)配置邻苯二酚
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多胺化合物的水溶液1，向水溶液1中滴加适量氨水，调节水溶液1的pH值；
[0008]2)空心玻璃微球置于乙醇和丙酮混合溶液中经超声清洗后，在搅拌的条件下，将氧化石墨烯、多壁碳管和空心玻璃微珠分别添加到溶液1中，室温条件下反应4
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10h，邻苯二酚和多胺在碱性条件下聚合到空心玻璃微球表面形成沉积功能层。同时，多壁碳管和氧化
石墨烯两种导热填料紧密且均匀地黏附在沉积功能层表面，形成一层均匀的导热壳层；
[0009]3)反应结束后，将空心玻璃微球用去离子水洗涤至中性并真空干燥得到表面导热改性的空心玻璃微球。
[0010]4)将PA10T聚酰胺树脂与助剂充分混匀后从主喂料投入到双螺杆挤出机中，将改性空心玻璃微球从侧喂料口加入挤出机中，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：130℃、265℃、280℃、280℃、280℃、285℃、285℃、290℃、290℃、290℃、290℃，主机转速为500转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理、制得基于仿生改性的PA10T导热复合材料。
[0011]所述多胺化合物为乙二胺、丁二胺、戊二胺和己二胺中的一种或多种。
[0012]步骤1)中，配置水溶液1所用的邻苯二酚和多胺的质量比为2:1～1:2，水溶液1的浓度为20～50mg/mL。
[0013]步骤1)中，通过向水溶液1中滴加适量氨水调节水溶液1的pH值为10～11。
[0014]步骤1)中，水溶液1中添加氧化石墨烯和多壁碳管质量比为5:1～1:3。
[0015]步骤3)中，所述的改性的空心玻璃微球经仿生改性修饰后，表面沉积20
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50nm的导热功能层。
[0016]所述的助剂为抗氧剂、润滑剂和相容剂中的一种或多种。
[0017]所述的润滑剂为含有苯环官能团的高耐温树枝状大分子尼龙专用润滑剂，热分解温度/℃(TGA，5％失重)≥340℃。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0019](1)通过仿生修饰方法对空心玻璃微球进行表面导热改性处理，形成典型的玻璃微球
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碳系导热层状的核壳结构形貌，改性空心玻璃微球表面的导热层分布均匀且与基体结合牢固。
[0020](2)通过仿生修饰方法制备具有核壳结构的表面导热改性的空心玻璃微球，可以解决直接通过“一锅法”挤出加工作料时，氧化石墨烯和多壁碳管两种粉体状导热填料在挤出加工过程中下料困难、容易团聚以及相应导致的填料实际添加比例与计划配比不匹配的问题，使得挤出加工过程更加简单易行。
[0021](3)表面导热改性的空心玻璃微球所具备的核壳结构可以使PA10T树脂中的导热交互网络结构更加趋向于隔离分布，可在获得良好导热性能的同时大幅度减少导热填料的添加量。
[0022](4)使用经过表面导热改性的空心玻璃微球作为改性填料，可以使所制备的PA10T导热复合材料具备低翘曲和轻量化特性。
[0023]本专利技术的优势在于：将上述具有核壳结构的玻璃微球与PA10T树脂通过熔融挤出造粒，不仅使所制备的PA10T导热复合材料展现出低密度和低翘曲性，而且可以在PA10T树脂内部构建出具有隔离网络结构的三维导热网络，达到在低导热填料添加量的条件下实现PA10T导热复合材料的高导热性的目的，同时可以解决多壁碳管和氧化石墨烯等粉料直接作为导热填料制备高填充PA10T导热复合材料时分散不均和难以下料等挤出加工难题，使得挤出加工过程更加简单易行。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的技术方案更加明确和易于理解，下面通过具体的实施例对本专利技术做进一步的阐述说明，但下述实施例只作为对本专利技术技术方案的说明，而并非是对本专利技术保护范围的限制。
[0025]本专利技术的实施例采用以下物料：
[0026]PA10T聚酰胺，上海惠生；
[0027]抗氧剂：GA
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80，上海璞展实业；
[0028]增韧剂：N413A，宁波能之光；
[0029]多壁碳管：市售；
[0030]氧化石墨烯：市售；
[0031]树枝状尼龙专用润滑剂：CYD
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819，威海晨源；
[0032]实施例1
[0033]1)按照邻苯二酚/戊二胺的质量比为2/1的比例配置1000mL浓度为45mg/mL的邻苯二酚
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戊二胺的水溶液1，向水溶液中滴加适量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于仿生改性的PA10T导热复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)配置邻苯二酚
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多胺化合物的水溶液1，向水溶液1中滴加适量氨水，调节水溶液1的pH值；2)空心玻璃微球置于乙醇和丙酮混合溶液中经超声清洗后，在搅拌的条件下，将氧化石墨烯、多壁碳管和空心玻璃微珠分别添加到溶液1中，室温条件下反应4
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10h，邻苯二酚和多胺化合物在碱性条件下聚合到空心玻璃微球表面形成沉积功能层；同时，多壁碳管和氧化石墨烯两种导热填料紧密且均匀地黏附在沉积功能层表面，形成一层均匀的导热壳层；3)反应结束后，将空心玻璃微球用去离子水洗涤至中性并真空干燥得到表面导热改性的空心玻璃微球；4)将PA10T聚酰胺树脂与助剂充分混匀后从主喂料投入到双螺杆挤出机中，将改性空心玻璃微球从侧喂料口加入挤出机中，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：130℃、265℃、280℃、280℃、280℃、285℃、285℃、290℃、290℃、290℃、290℃，主机转速为500转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理、制得基于仿生改性的PA10T导热复合材料。2.根据权利要求1所述的一种基于仿生改性的PA10T导热复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述多胺化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：王增效，张海生，颜瑞祥，侍惠东，丁浩浩，陈剑锐，王勇，张锴，蔡莹，蔡青，周文，
申请(专利权)人：浙江普利特新材料有限公司重庆普利特新材料有限公司上海普利特化工新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：