一种耐高热导电复合材料、其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种耐高热导电复合材料、其制备方法与应用，涉及电子材料技术领域，包括以下重量份数的原料：双酚A型聚碳酸酯52～60份、螺旋纳米碳纤维2～15份、SiO2纳米管2～10份、贝壳粉3～10份、钛酸酯偶联剂3～8份、稳定剂2～8份、抗氧剂1～5份、阻燃剂0.5～7份、增韧剂0.5～1份。本发明专利技术将螺旋纳米碳纤维、SiO2纳米管和贝壳粉作为填料，填充至双酚A型聚碳酸酯中制备出一种导电复合材料，具有非常优秀的机械性能，以及优异的耐化学性能、耐候性能及耐高低温性能，还具有优秀的导电性、传热性和阻燃性，将其作为电子材料有着广阔的应用前景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高热导电复合材料、其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及电子材料
，尤其涉及一种耐高热导电复合材料、其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]树脂基导电复合材料主要指将聚合物与各种导电材料通过特定的复合方式制备而来的具有导电性的复合型高分子材料，是近年来被广泛研究的新型功能材料。树脂基导电复合材料不仅保持高分子材料的一些基本特性，如易成型、耐腐蚀、高热稳定性、轻质耐用。也具有许多优异的新增特性，如易调节的导电性和力学性能。近年来，国内外对树脂基导电复合材料的研究一直在发展进步，并在电磁辐射体、电加热器具、敏感元器件、电磁安全等方面得到了广泛的应用。随着科学技术的发展和工业需求的进步，对复合材料性能的要求也愈益突出和明确，这也较快的促进了树脂基导电复合材料的发展。因此，提供一种综合性能优异且具有耐高热稳定性能的复合材料，对于电子材料的发展具有极大的推动作用。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种耐高热导电复合材料、其制备方法与应用，使树脂基导电复合材料具有良好的导电性、耐温性和机械性能，安全性能好，热稳定性表现突出。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供了一种耐高热导电复合材料，包括以下重量份数的原料：双酚A型聚碳酸酯52～60份、螺旋纳米碳纤维2～15份、SiO2纳米管2～10份、贝壳粉3～10份、钛酸酯偶联剂3～8份、稳定剂2～8份、抗氧剂1～5份、阻燃剂0.5～7份、增韧剂0.5～1份；耐高热导电复合材料的制备方法如下：
[0005]S1、将螺旋纳米碳纤维、SiO2纳米管和贝壳粉混合均匀，再于90～110℃下干燥1～3h，然后冷却至80℃，均匀加入钛酸酯偶联剂，5000～8000r/min转速下搅拌15～30min，得到混合填料；
[0006]S2、将混合填料与双酚A型聚碳酸酯、稳定剂、抗氧剂、阻燃剂和增韧剂混合均匀，然后于90～110℃下干燥2～5h，得到混合原料；
[0007]S3、将混合原料加入双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒，即得到耐高热导电复合材料。
[0008]双酚A型聚碳酸酯具有较好的机械强度、优异的耐热性能、耐冲击强度高、和耐蠕变性等优点。双酚A型聚碳酸酯的结构如下：
[0009][0010]螺旋纳米碳纤维具有高强度、高比模量的力学性能，其强度比普通碳纤维更高，且
具有直径小、长径比大的特点，因此可以作为电子材料的增强体；有效提高电子材料的机械性能、耐高温性、耐腐蚀性、导电性、传热性、抗蠕变性，减小电子材料的热膨胀。
[0011]SiO2纳米管是一种新型的纤维材料，不仅具有良好的力学性能，而且兼备碳纤维的固有性质、陶瓷材料的防热耐蚀性、纤维材料的柔软性以及高分子材料的易加工性，兼备功能材料和结构材料的优点，且SiO2纳米管较碳纳米管极化率更高、分散力更强，具有比碳纳米管具有更强的范德华力，其特殊的管状结构、高强度、良好的导电性能，能够提高电子材料的综合性能。
[0012]贝壳是一种由角质层、棱柱层和珍珠层组成的生物矿化材料，其珍珠层是由质量百分比约占95％的碳酸钙晶体和一些蛋白质、糖蛋白和多聚糖等有机质组成；这些晶体交叉迭层，堆砌成非常整齐有序的结构，片层之间为有机质，是一种天然的有机/无机层状结构复合材料；珍珠层主要有纤维拔出和有机质的粘弹性作用等增韧机制，这些增韧机制的协同作用使珍珠层可在保持较高强度的前提下较大幅度地提高韧性。与天然碳酸钙相比，生物矿化碳酸钙的力学性能高几个数量级，如贝壳珍珠层的硬度是纯文石的2倍，韧性是纯文石的3000倍；因此，贝壳粉能够提高以双酚A型聚碳酸酯为基体的电子材料的力学性能、热稳定性和结晶性能。
[0013]因此，将螺旋纳米碳纤维、SiO2纳米管和贝壳粉作为填料，填充至双酚A型聚碳酸酯中制备出一种高分子复合材料，不仅具有优秀的导电性能、机械性能、耐高温性、耐腐蚀性、传热性、抗蠕变性，而且热膨胀小、韧性高，将其作为电子材料有着广阔的应用前景。
[0014]进一步，SiO2纳米管的制备方法如下：
[0015]按1:5～10的固液比将模板剂酒石酸溶解于去离子水中，然后加入去离子水40倍体积的无水乙醇，于25℃水浴恒温加热20～30min；然后加入去离子水8.6倍体积的正硅酸乙酯，静置10～15min，再以300～500r/min转速搅拌8～10min，搅拌的同时向溶液里逐滴滴加去离子水17倍体积的氨水，滴加完毕后继续反应15～30min，再将反应溶液于25℃下放置2h，结束后用去离子水反复冲洗，离心分离取其沉淀，并将沉淀于50～60℃下干燥2～3h，最后在550℃下煅烧12～24h，即得到SiO2纳米管。
[0016]进一步，SiO2纳米管的外径为40～70nm，管壁厚度为15～20nm，长度为20～50μm。
[0017]进一步，SiO2纳米管采用改性SiO2纳米管，其改性方法如下：
[0018]按1:7～12的固液比将SiO2纳米管粉末和二氯化磷酸苯酯混合，超声分散30min后通入氮气，于85℃下回流3～5h，并不停搅拌，然后于冰浴条件下缓慢滴加二氯化磷酸苯酯1～2倍体积去离子水，过滤得到固体产物，将固体产物置于索氏提取器中，采用四氢呋喃抽提12～36h,除去过量的二氯化磷酸苯酯，产物置于80℃烘干，即得到改性SiO2纳米管。通过对SiO2纳米管进行表面处理，能够降低SiO2纳米管的表面能，能够提高SiO2纳米管与双酚A型聚碳酸酯的相容性，使SiO2纳米管能在基体中达到均匀分散。
[0019]进一步，双螺杆挤出机的挤出温度为240～250℃，螺杆转速为30r/min。
[0020]进一步，贝壳粉的制备方法如下：
[0021]将贝壳粉碎成粉末，然后按1:6～10的固液比加入质量分数为4％的氢氧化钠溶液中，浸泡12～48h后，在微波辅助作用下除去角质层、分离棱柱层，过滤、烘干得到珍珠层，再将珍珠层于搅拌球磨机中研磨8～24h，得到贝壳粉。
[0022]进一步，珍珠层在搅拌球磨机研磨所使用的研磨介质为氧化锆球，球料比为5～
10:1，转速40r/min。
[0023]进一步，贝壳粉采用改性贝壳粉，其改性处理方法为：
[0024]将贝壳粉按1:8～12的固液比缓慢加入到质量分数为5％的糠醛水溶液中，于80℃下搅拌2～5h后，过滤、烘干，得到改性贝壳粉。通过糠醛对贝壳粉进行表面处理，能够降低贝壳粉的表面能，能够提高贝壳粉与双酚A型聚碳酸酯的相容性，使贝壳粉能在基体中达到均匀分散。
[0025]进一步，阻燃剂采用MOF@纳米中空碳球，MOF@纳米中空碳球制备方法如下：
[0026](1)硝酸镍、钼酸铵、硝酸镁按14.8：0.1：1.3的质量比混合均匀，得到混合盐，将混合盐按1g：20ml的比例加入聚乙二醇200，静置12h，然后在650℃条件下热处理1h，冷却至室温后研磨至粉末状，得氧化镁负载镍催化剂；
[0027](2)将制得的氧化镁负载镍催化剂与可溶性淀粉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高热导电复合材料，其特征在于，所述耐高热导电复合材料包括以下重量份数的原料：双酚A型聚碳酸酯52～60份、螺旋纳米碳纤维2～15份、SiO2纳米管2～10份、贝壳粉3～10份、钛酸酯偶联剂3～8份、稳定剂2～8份、抗氧剂1～5份、阻燃剂0.5～7份、增韧剂0.5～1份；所述耐高热导电复合材料的制备方法如下：S1、将螺旋纳米碳纤维、SiO2纳米管和贝壳粉混合均匀，再于90～110℃下干燥1～3h，然后冷却至80℃，均匀加入钛酸酯偶联剂，5000～8000r/min转速下搅拌15～30min，得到混合填料；S2、将混合填料与双酚A型聚碳酸酯、稳定剂、抗氧剂、阻燃剂和增韧剂混合均匀，然后于90～110℃下干燥2～5h，得到混合原料；S3、将混合原料加入双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒，即得到耐高热导电复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述SiO2纳米管的制备方法如下：将模板剂酒石酸按1:5～10的固液比溶解于去离子水中，然后加入去离子水40倍体积的无水乙醇，于25℃水浴恒温加热20～30min；然后加入去离子水8.6倍体积的正硅酸乙酯，静置10～15min，再以300～500r/min转速搅拌8～10min，搅拌的同时向溶液里逐滴滴加去离子水17倍体积的氨水，滴加完毕后继续反应15～30min，再将反应溶液于25℃下放置2h，结束后用去离子水反复冲洗，离心分离取其沉淀，并将沉淀于50～60℃下干燥2～3h，最后在550℃下煅烧12～24h，即得到SiO2纳米管。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述SiO2纳米管的外径为40～70nm，管壁厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋乔波，彭春燕，
申请(专利权)人：科溢书忱重庆科技服务有限公司，
类型：发明
国别省市：