一种高导热聚合物复合材料及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高导热聚合物复合材料及制备方法和应用，用于导热复合材料技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种高导热聚合物复合材料及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及导热复合材料
，尤其是涉及一种高导热聚合物复合材料及制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]在导热材料的行业，聚合物常因具有优良的化学稳定性
、
耐腐蚀性和易加工性等优点被广泛使用
。
但由于一般聚合物材料都是热的不良体，热量无法在其中快速传递，因此，通常会在聚合物基体中加入高导热填料，使填料能够在聚合物基体内形成连续的导热通路，提升热量在聚合物基体内的传递速率，进而制备具有良好导热性能的聚合物复合材料
。
[0003]通常来讲，二维的片状填料具有高长径比和大比表面积，形成导热通路的能力会更强，能够更有效地提升聚合物复合材料的导热性能
。
然而，某些片状填料由于其特殊的形态结构却难以在聚合物集体内实现有效剥离，例如，六方氮化硼
(h
‑
BN)
由于层与层之间作用力较强，阻碍了片状填料的剥离和分散，导致在较低的填料含量下无法形成连续完整的导热通路，只有大量加入填料才能显著提升复合材料的导热性能，但填料大量加入却会导致复合材料的力学性能和加工成型性下降
。
因此，实现片状填料的有效剥离和分散，并形成连续完整的导热通路是目前的一大挑战
。
[0004]目前，对片状填料的剥离方法包括：机械研磨法
、
液相剥离法
、
溶剂剥离法
、
联合超声法和熔体混炼法
。<br/>相比于前面四种方法，熔体混炼法拥有工艺简单
、
生产效率高
、
产量大和无需使用有害试剂的优势，适用于工业上制造导热聚合物复合材料
。
熔融混炼法，通常使用双螺杆挤出机将聚合物基体和导热填料在熔融状态下进行均匀混合，并以一定的压力
、
速度和形状挤出成型
。
然而，传统的双螺杆挤出机未能突破螺纹结构对称和等速特性，主要以剪切流场为主导，对片状填料的剥离
、
分散混合和分布混合能力有限
。
[0005]因此，寻找一种高导热聚合物复合材料的制备方法以解决以上问题
。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一
。
为此，本专利技术提出一种高导热聚合物复合材料的制备方法，能够使导热填料在聚合物基体内有效地剥离
、
分散和分布，有效提高复合材料的导热性能
。
[0007]本专利技术还提供了通过上述制备方法得到的高导热聚合物复合材料
。
[0008]本专利技术还提供了上述高导热聚合物复合材料的应用
。
[0009]本专利技术的第一方面提供了一种高导热聚合物复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0010]S1、
将聚合物与片状导热填料干燥混合，得到预混合后的物料；
[0011]S2、
将步骤
S1
得到的物料加入差速双螺杆挤出机中进行熔融挤出，并对挤出的线材进行冷却和收卷处理；
[0012]S3、
将步骤
S2
得到的物料模压成型，得到所述高导热聚合物复合材料
。
[0013]根据本专利技术第一方面实施例的，至少具有如下有益效果：
[0014]传统的双螺杆挤出机螺纹结构对称，两根螺杆速度相等，只能引起流体的变形量和拉伸量呈线性增加，主要以剪切流场为主导，对片状填料的剥离
、
分散混合和分布混合能力有限
。
而本专利技术利用差速双螺杆的非对称结构引起了对称破缺效应，引入混沌场与拉伸力场，能够使片状填料在聚合物基体内有效地剥离
、
分散和分布，并对经过挤出的线材沿同一方向并行排列，加强了填料在水平方向上的取向，大大提高了复合材料的导热性能
。
[0015]本专利技术所述的制备方法在一定程度上避免了由于填料的过量加入而导致力学性能下降过多的问题，使得复合材料拥有较好的导热性能和拉伸强度
。
[0016]本专利技术所述的制备方法简单
、
速度快
、
生产效率高
、
无需使用任何助剂或有害溶剂，适用于工业上大规模生产
。
[0017]根据本专利技术的一些实施方式，步骤
S1
中，所述聚合物的质量百分数含量为
60wt
％～
99.9wt
％
。
[0018]优选地，步骤
S1
中，所述聚合物的质量百分数含量为
80wt
％～
90wt
％
。
[0019]根据本专利技术的一些实施方式，步骤
S1
中，所述片状导热填料的质量百分数含量为
0.1wt
％～
40wt
％
。
[0020]优选地，步骤
S1
中，所述片状导热填料的质量百分数含量为
10wt
％～
20wt
％
。
[0021]根据本专利技术的一些实施方式，步骤
S1
中，所述聚合物包括所述聚合物包括聚丙烯
、
高密度聚乙烯
、
低密度聚乙烯
、
线性低密度聚乙烯
、
聚乙烯醇中的至少一种
。
[0022]优选地，步骤
S1
中，所述聚合物为高密度聚乙烯
。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，所述聚合物的粒径为3～
4mm。
[0024]优选地，所述聚合物的粒径为
3.75mm。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，所述聚合物的密度为
0.9
～
1g/cm3。
[0026]优选地，所述聚合物的密度为
0.95g/cm3。
[0027]根据本专利技术的一些实施方式，步骤
S1
中，所述片状导热填料为六方氮化硼和膨胀石墨中的至少一种
。
[0028]根据本专利技术的一些实施方式，所述六方氮化硼的粒径为
20
～
30
μ
m。
[0029]根据本专利技术的一些实施方式，所述六方氮化硼的密度为
0.5
～
1g/cm3。
[0030]优选地，所述六方氮化硼的密度为
0.88g/cm3。
[0031]其中，六方氮化硼为刚性填料，具有较高的硬度和刚度，与聚合物基体之间的接触面积相对较大，填料间连接的更紧密
。
[0032]根据本专利技术的一些实施方式，所述膨胀石墨膨胀前的目数为
50
～
200
目
。
[0033]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高导热聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1、
将聚合物与片状导热填料干燥混合，得到预混合后的物料；
S2、
将步骤
S1
得到的物料加入差速双螺杆挤出机中进行熔融挤出，并对挤出的线材进行冷却和收卷处理；
S3、
将步骤
S2
得到的物料模压成型，得到所述高导热聚合物复合材料
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述聚合物的质量百分数含量为
60wt
％～
99.9wt
％；优选地，步骤
S1
中，所述片状导热填料的质量百分数含量为
0.1wt
％～
40wt
％
。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述聚合物包括所述聚合物包括聚丙烯
、
高密度聚乙烯
、
低密度聚乙烯
、
线性低密度聚乙烯
、
聚乙烯醇中的至少一种
。4.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述片状导热填料为六方氮化硼和膨胀石墨中的至少一种；优选地所述六方氮化硼得粒径为
20
～
30
μ
m
；优选地，所述膨胀石墨膨胀前的目数为
50
～
200
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈灵操，钟景浚，佘汉文，郭文帅，肖书平，王琼瑶，徐百平，刘海，黄嘉荣，徐文华，喻慧文，黄卫扬，
申请(专利权)人：广东仕诚塑料机械有限公司，
类型：发明
国别省市：