一种制备高韧导热功能复合材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备高韧导热功能复合材料的方法。该方法是利用核壳结构增韧的基本原理，将导热填料设计为核，弹性体设计为壳，实现高填充的同时，充分发挥弹性体的增韧作用。具体实施方法是将导热填料、弹性体相容剂、加工助剂首先制备成导热复合材料母粒，然后再与一定比例的工程塑料熔融共混。使用本发明专利技术方法制备的高韧导热功能复合材料具有高韧、较高导热系数和良好的加工流动性等功能，能应用于挤出、注射等成型加工，应用前景良好，其生产工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，具有广阔的工业化和市场前景。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。该方法是利用核壳结构增韧的基本原理，将导热填料设计为核，弹性体设计为壳，实现高填充的同时，充分发挥弹性体的增韧作用。具体实施方法是将导热填料、弹性体相容剂、加工助剂首先制备成导热复合材料母粒，然后再与一定比例的工程塑料熔融共混。使用本专利技术方法制备的高韧导热功能复合材料具有高韧、较高导热系数和良好的加工流动性等功能，能应用于挤出、注射等成型加工，应用前景良好，其生产工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，具有广阔的工业化和市场前景。【专利说明】
本专利技术涉及，属于功能复合材料
。
技术介绍
随着科学技术的发展，电子器件倾向于轻型化和运算高速化。但是，由此带来热量难以驱散，容易影响电子器件的寿命，以至于使整机瘫痪。为解决这个问题，通常可以外加散热器，通常散热器是金属制造，有时会带来噪音，并且制造困难，成本相对偏高。为找到一种替代材料，近年来聚合物基导热复合材料越来越受到人们的重视。但是相对于金属材料而言聚合物材料的导热系数相对较低(小于0.5 W/mK)难以满足散热需求。为提高聚合物材料的导热系数，一方面通过分子结构设计使聚合物导热系数提高，但是这种方法通常需要特殊设备、工艺复杂、工艺条件控制严格，因此通过分子结构设计实现聚合物导热系数提高的方法工业化较为困难。另一方面，通常会选择聚合物材料与导热填料的复合，使得复合材料同时具有聚合物的易加工、韧性好的优点和导热填料导热的优点。但是为提高聚合物材料的导热系数，导热填料的添加量通常为基体质量30%以上，由此对聚合物材料的性能损伤严重，例如冲击强度急剧下降，流动性差，复合材料制品表面光洁度差。尽可能提高导热系数的同时，保持复合材料有优异的力学性能、良好的流动性、加工性能，已经成为制约着导热复合材料的发展的一大难题。
技术实现思路
针对上述导热功能复合材料现有技术存在的缺点，本专利技术的目的旨在提供一种制备高韧性导热系数的功能复合材料的方法，其功能复合材料能在较高导热填料填充情况下，既具有较好的导热性能，又保持良`好的韧性和加工性能。本专利技术的技术原理是，利用“核-壳”结构增韧的基本原理，通过对材料的结构设计，以实现在导热填料较高填充量情况下，复合材料仍然具有较高的导热系数，同时保持良好的韧性和加工性能(即能够最大程度地保持着聚合物材料的良好韧性和加工性能)。具体讲，将导热填料包覆在弹性体相容剂的内部使相容剂为“壳”，导热填料为“核”，然后将这种具有“核-壳”结构的导热复合母粒颗粒与工程塑料熔融共混。这种结构可充分发挥弹性体相容剂的增韧作用，同时又能实现工程塑料的高填充；在制作导热复合母粒颗粒过程中再通过加入加工助剂来调节高韧导热复合材料的流动性和表面光洁度。本专利技术基于上述技术原理，实现其专利技术目的所采用的技术方案是: 本专利技术制备高韧导热功能复合材料的方法，它以工程塑料为基体，其特征在于该方法是包括以下步骤: (O导热填料经过高温煅烧，冷却至室温之后，再用硅烷偶联剂处理并干燥； (2)将第(I)步中偶联剂处理并干燥后的导热填料与弹性体相容剂、加工助剂按重量比为200?250:100:4?12.5的比例置于高混机中预混，再经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒并干燥，得到干燥的导热弹性体母粒；其中，选用的导热填料与弹性体相容剂的比例在200?250:100的主要原因是尽可能的实现导热填料的高填充，同时要满足导热填料与弹性体相容剂混合到一起有良好加工性能；添加加工助剂的目的是改善导热填料与弹性体相容剂混合到一起后的加工性能。(3)将工程塑料颗粒进行干燥处理，得到干燥的工程塑料颗粒； (4)将第(3)步得到干燥的工程塑料颗粒与第(2)中得到的干燥导热弹性体母粒按重量比为7?6:3?4的比例置于高混机中预混，再经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒，即可得到高韧导热功能复合材料颗粒。其中，干燥的工程塑料颗粒与干燥导热弹性体母粒的重量比选择为7?6:3?4之间的目的是保证高韧导热复合材料既有较高的导热系数又有良好的力学性能。上述方法的第(I)步中选用的导热填料可以为石墨、炭黑，铜、银、金、铝、镍、碳化硅、碳化硼、碳化钛、碳化锆、碳化铬、碳化钨、氮化硅、氮化硼、氮化铝、氧化铍、氧化铝和氧化锌中的一种或几种。上述方法第(2)步中选用的弹性体相容剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐(SEBS-g-MAH)中的一种。加入弹性体相容剂的目的是一方面增强导热填料与基体之间的相互作用，另一方面是形成具有“壳”包覆导热填料，充分发挥弹性体相容剂的增韧作用。上述方法第(2)步中选用的加工助剂为硅油类润滑剂、季戊四醇类润滑剂中的一种。选用润滑剂的目的是一方面改善导热弹性体母粒的加工性能，另一方面改善高韧导热复合材料的表面光洁度。上述方法第(2)步中，双螺杆挤出机的加料口、输送段、熔融段、均化段、口模的温度分别为 100 ?18(TC、180 ?250O、200 ?250 °C>200 ?250O、200 ?250 O。上述方法第(2)步.中的导热弹性体母粒的干燥时间为2?3小时，干燥温度为80 ?100 V。上述方法中的工程塑料可以选用聚碳酸酯、尼龙_6、尼龙-66、聚酰亚胺、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲醛、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或几种。上述方法第(3)步中的工程塑料的干燥时间为2?3小时，干燥温度为80?100O。上述方法第⑷步中，双螺杆挤出机的加料口、输送段、熔融段、均化段、口模的温度分别为 200 ?230 O、250 ?320 O、250 ?320 O、250 ?320 O、250 ?320 O。本专利技术与现有技术相比具有如下优点: 本专利技术通过结构设计，将导热填料与弹性体相容剂设计为“核-壳”结构，实现工程塑料的高填充，同时充分发挥了弹性体相容剂的增韧作用。然后将“核-壳”结构的导热复合材料母粒与工程塑料熔融共混，得到高韧导热复合材料，克服了传统导热填料与工程塑料直接复合得到的导热复合材料韧性差的缺点，同时通过弹性体相容剂的加入也克服了导热填料与基体之间的相互作用弱的缺点。在制备导热复合母粒过程中可以加入加工助剂，可以改善高韧导热复合材料的加工性能，同时也可以提高制品的表面光洁度。通过本专利技术方法得到的导热复合材料具有高韧性、较高的导热系数的功能复合材料，可以直接用于挤出和注塑成型。具体讲，本专利技术采用将材料设计为“核-壳”结构，制备得到的高韧复合材料纯工程塑料导热系数从0.15-0.5 W/mK提高到0.99 W/mK以上(导热系数采用H0TDISK测试)，拉伸强度可达28 MPa以上，缺口冲击强度可达30 KJ/m2以上，同时可满足挤出和注射成型对聚合物加工流变性能的要求。本专利技术提供的高韧导热复合材料，实现了提高聚合物材料导热系数的同时，既具有较高的导热系统，又保持良好的聚合物材料的韧性和加工性能，提高了聚合物产品的附加价值，拓宽了聚合物产品的应用范围，在聚合物复合材料理论研究和应用开发等方面具有重要意义。同时，生产工艺简单、操作控制方便、质量稳定、生产效率高、生产成本低、应用范围广，具有广阔的工业化和市场前景。具体实施方法:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备高韧导热功能复合材料的方法，它以工程塑料为基体，其特征在于该方法是包括以下步骤：（1）导热填料经过高温煅烧，冷却至室温之后，再用硅烷偶联剂处理并干燥；?（2）将第（1）步中偶联剂处理并干燥后的导热填料与弹性体相容剂、加工助剂按重量比为200～250:100:4～12.5的比例置于高混机中预混，再经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒并干燥，得到干燥的导热弹性体母粒；（3）将工程塑料颗粒进行干燥处理，得到干燥的工程塑料颗粒；（4）将第（3）步得到干燥的工程塑料颗粒与第（2）中得到的干燥导热弹性体母粒按重量比为7～6::3～4的比例置于高混机中预混，再经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒，即可得到高韧导热功能复合材料颗粒。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宏，张先龙，郭少云，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：