CN103756321A - 高导热高分子复合材料及其制备方法 - Google Patents
高导热高分子复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103756321A CN103756321A CN201410003198.9A CN201410003198A CN103756321A CN 103756321 A CN103756321 A CN 103756321A CN 201410003198 A CN201410003198 A CN 201410003198A CN 103756321 A CN103756321 A CN 103756321A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- nylon
- carbon fiber
- heat conductive
- polyphenylene sulfide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了高导热高分子复合材料及其制备方法。高导热高分子复合材料包含下列组分：基体树脂25～60份、碳纤维0.5～10份、粒径为10～150微米的大粒径导热填料30～60份、粒径为1～500纳米的小粒径导热填料3～10份、玻璃纤维3～8份、弹性体1～5份、相容剂1～5份、偶联剂KH5600.2～0.4份、抗氧剂0.2～0.4份。本发明合理组配原料，充分发挥纤维、大粒径、小粒径三种导热填料的协同效应，并通过导热填料的表面处理、母粒的制备工艺，有效改善了导热填料与基体的相容性，制得具有良好的力学性能、高导热率的高分子复合材料。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种高导热高分子复合材料及其制备方法。
背景技术
导热材料在国民经济各部门以及工业领域都有广泛应用。传统的导热材料均是以金属材料、无机材料为主，金属如Al、Cu、Ag等，无机材料如石墨、炭黑、SiC、AlN等。随着工业发展技术进步，人们对导热材料提出了更多新要求，如电绝缘性、耐腐蚀性、质轻、易加工成型等，而高科技电子产品正向小、轻、薄的方向发展，电子元器件内部集成数量越来越庞大，其散热问题亟需解决。传统材料已不能解决上述问题，这是因为金属材料虽具有良好的散热性，但其为电的良导体，会影响电路工作，兼具导热跟绝缘的高分子材料的出现，则能很好地解决上述问题。且，应用最广泛的散热材料铝的电解和电镀处理等工艺造成环境污染，并且金属密度大，加工成本高，可设计自由度低。而现有的高分子材料导热率较低，无法很好的替代铝作为散热材料。目前，技术人员主要是通过添加氮化物、碳化物、金属粉末、石墨等方法来提高高分子材料的导热率，该方法的缺点在于添加量大、与基体相容性差、力学性能损失严重，导热性能不够理想，导热系数有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的旨在克服上述现有技术的不足，提供一种高导热高分子复合材料及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
高导热高分子复合材料，按重量份计，包含下列组分：基体树脂25～60份、碳纤维0.5～10份、粒径为10～150微米的大粒径导热填料30～60份、粒径为1～500纳米的小粒径导热填料3～10份、玻璃纤维3～8份、弹性体1～5份、相容剂1～5份、偶联剂KH560 0.2～0.4份、抗氧剂0.2～0.4份；基体树脂为尼龙6、尼龙66、尼龙1010中的至少一种与聚苯硫醚。
优选的，碳纤维的长径比为20～50、导热率为500～700W/mk。
优选的，大粒径导热填料的粒径为20～85微米；小粒径导热填料的粒径为1～275纳米。
优选的，大粒径导热填料为石墨、羰基铁粉、铜粉、铝粉中的至少一种；小粒径导热填料为多壁碳纳米管、石墨烯、金刚石粉末中的至少一种。
优选的，尼龙与聚苯硫醚的重量比为0.4～2.4：1。
优选的，弹性体为POE、SBS、SEBS中的至少一种；相容剂为POE-g-MAH、SBS-g-MAH、SEBS-g-MAH中的至少一种；抗氧剂为抗氧剂445与抗氧剂619的混合物。
高导热高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1) 将偶联剂配制成1～3wt%的乙醇溶液；
2) 将碳纤维刻蚀后，用适量偶联剂乙醇溶液浸泡处理，然后挥发除去乙醇；
3) 将配方量32～78%的聚苯硫醚与步骤2）处理的碳纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得聚苯硫醚/碳纤维母粒；
4) 将配方量50～72%的尼龙与玻璃纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/玻璃纤维母粒；
5) 将剩余尼龙、剩余聚苯硫醚、弹性体、相容剂通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒；
6) 将大粒径导热填料、小粒径导热填料、尼龙/玻璃纤维母粒、聚苯硫醚/碳纤维母粒、尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒与剩余偶联剂乙醇溶液混合均匀；
7) 将混好的物料和抗氧剂通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得高导热高分子复合材料。
优选的，步骤2）中，刻蚀方法为：将碳纤维在丙酮中浸泡25～30分钟，烘干；然后在60～80v/v%硝酸中刻蚀1～1.5分钟，烘干。
优选的，步骤2）中，偶联剂用量为碳纤维的1～3wt%。
优选的，双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，熔融挤出温度为260～340℃。
本发明的有益效果是：
本发明合理组配原料，充分发挥纤维、大粒径、小粒径三种导热填料的协同效应，并通过导热填料的表面处理、母粒的制备工艺，有效改善了导热填料与基体的相容性，制得具有良好的力学性能、高导热率的高分子复合材料。本发明制备的产品性能稳定，适宜规模化生产。
具体实施方式
高导热高分子复合材料，按重量份计，包含下列组分：基体树脂25～60份、碳纤维0.5～10份、粒径为10～150微米的大粒径导热填料30～60份、粒径为1～500纳米的小粒径导热填料3～10份、玻璃纤维3～8份、弹性体1～5份、相容剂1～5份、偶联剂KH560 0.2～0.4份、抗氧剂0.2～0.4份；基体树脂为尼龙6、尼龙66、尼龙1010中的至少一种与聚苯硫醚。
优选的，抗氧剂445与抗氧剂619的质量比为2：3。
高导热高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1) 将偶联剂配制成1～3wt%的乙醇溶液；
2) 将碳纤维刻蚀后，用适量偶联剂乙醇溶液浸泡处理，然后挥发除去乙醇；
3) 将配方量32～78%的聚苯硫醚与步骤2）处理的碳纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得聚苯硫醚/碳纤维母粒；
4) 将配方量50～72%的尼龙与玻璃纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/玻璃纤维母粒；
5) 将剩余尼龙、剩余聚苯硫醚、弹性体、相容剂通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒；
6) 将大粒径导热填料、小粒径导热填料、尼龙/玻璃纤维母粒、聚苯硫醚/碳纤维母粒、尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒与剩余偶联剂乙醇溶液混合均匀；
7) 将混好的物料和抗氧剂通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得高导热高分子复合材料。
优选的，步骤2）中，刻蚀方法为：将碳纤维在丙酮中浸泡25～30分钟，烘干；然后在60～80v/v%硝酸中刻蚀1～1.5分钟，烘干。
步骤2）中，偶联剂用量优选为碳纤维的1～3wt%。
优选的，双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，熔融挤出温度为260～340℃；双螺杆挤出机的主机频率为30～35HZ，喂料频率为10～15HZ，切粒机转速为350～450r/min。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明内容。若无特殊说明，文中所述份数均指重量份，百分比均指重量百分含量。
实施例1
高导热高分子复合材料，包括下列组分：聚苯硫醚22份、尼龙66 9.5份、碳纤维（平均长径比为20，导热率为500W/mk）1份、大粒径导热填料56份（56微米粒径的羰基铁粉23份、38微米粒径的铜粉2.5份、25微米粒径的铝粉5份、75微米粒径的石墨25.5份）、小粒径导热填料4份（70纳米粒径的多壁碳纳米管1.3份、25纳米粒径的石墨烯1.6份、105纳米粒径的金刚石粉末1.1份）、玻璃纤维4份、POE 2份、POE-g-MAH 1份、偶联剂KH560 0.2份、抗氧剂445 0.12份和抗氧剂619 0.18份。
制备工艺如下：
（1）将KH560配制成2%的乙醇溶液；
（2）将碳纤维在丙酮溶液中浸泡30分钟，去除丙酮溶液，烘干；再将烘干的碳纤维在80v/v%硝酸溶液中刻蚀1分钟，去除溶液，烘干；最后用KH560乙醇溶液（溶质KH560是碳纤维质量的2%）浸泡5分钟，挥发除去乙醇；
（3）将聚苯硫醚12份与步骤（2）处理好的碳纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得聚苯硫醚/碳纤维母粒；
（4）将尼龙66 5.5份与玻璃纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/玻璃纤维母粒；
（5）将尼龙66 4份、聚苯硫醚10份、POE、POE-g-MAH通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒；
（6）将大粒径导热填料、小粒径导热填料、尼龙/玻璃纤维母粒、聚苯硫醚/碳纤维母粒、尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒、剩余的KH560乙醇溶液于高速混料机里混和30分钟；
（7）将混好的物料和抗氧剂置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒，得高导热高分子复合材料。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，熔融挤出温度为260℃，主机频率35HZ，喂料频率10HZ，切粒机转速350r/min。
实施例2
高导热高分子复合材料，由下列组分组成：聚苯硫醚10.5份、尼龙66 25份、碳纤维（平均长径比为50，导热率为600W/mk）5份、大粒径导热填料49份（35微米粒径的羰基铁粉18份、46微米粒径的铜粉2份、68微米粒径的铝粉5份、77微米粒径的石墨24份）、小粒径导热填料5份(12纳米粒径的多壁碳纳米管2.3份、88纳米粒径的石墨烯1.6份、165纳米粒径的金刚石粉末1.1份)、玻璃纤维3份、POE 1份、POE-g-MAH 1份、偶联剂KH560 0.2份、抗氧剂445 0.12份和抗氧剂619 0.18份。
制备工艺如下：
（1）将KH560配制成2%的乙醇溶液；
（2）将碳纤维在丙酮溶液中浸泡30分钟，去除丙酮溶液，烘干；再将烘干的碳纤维在80v/v%硝酸溶液中刻蚀1分钟，去除溶液，烘干；最后用KH560乙醇溶液（溶质KH560是碳纤维质量的2%）浸泡5分钟，挥发除去乙醇；
（3）将聚苯硫醚8份与步骤（2）处理好的碳纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得聚苯硫醚/碳纤维母粒；
（4）将尼龙66 15份与玻璃纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/玻璃纤维母粒；
（5）将尼龙66 10份、聚苯硫醚2.5份、POE、POE-g-MAH通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒；
（6）将大粒径导热填料、小粒径导热填料、尼龙/玻璃纤维母粒、聚苯硫醚/碳纤维母粒、尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒、剩余的KH560乙醇溶液于高速混料机里混和30分钟；
（7）将混好的物料和抗氧剂置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒，得高导热高分子复合材料。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，熔融挤出温度为340℃，主机频率35HZ，喂料频率15HZ，切粒机转速450r/min。
实施例3
高导热高分子复合材料，由下列组分组成：聚苯硫醚25份、尼龙1010 15.5份、碳纤维（平均长径比为40，导热率为700W/mk）2份、大粒径导热填料45份（78微米粒径的羰基铁粉17份、63微米粒径的铜粉2份、40微米粒径的铝粉4份、25微米粒径的石墨22份）、小粒径导热填料6份（112纳米粒径的多壁碳纳米管2.3份、66纳米粒径的石墨烯2.1份、30纳米粒径的金刚石粉末1.6份）、玻璃纤维3份、SBS 2份、SBS-g-MAH 1份、偶联剂KH560 0.2份、抗氧剂445 0.12份和抗氧剂619 0.18份。
制备工艺如下：
（1）将KH560配制成2%的乙醇溶液；
（2）将碳纤维在丙酮溶液中浸泡30分钟，去除丙酮溶液，烘干；再将烘干的碳纤维在80v/v%硝酸溶液中刻蚀1分钟，去除溶液，烘干；最后用KH560乙醇溶液（溶质KH560是碳纤维质量的2%）浸泡5分钟，挥发除去乙醇；
（3）将聚苯硫醚15份与步骤（2）处理好的碳纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得聚苯硫醚/碳纤维母粒；
（4）将尼龙1010 9份与玻璃纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/玻璃纤维母粒；
（5）将尼龙1010 6.5份、聚苯硫醚10份、SBS、SBS-g-MAH通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒；
（6）将大粒径导热填料、小粒径导热填料、尼龙/玻璃纤维母粒、聚苯硫醚/碳纤维母粒、尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒、剩余的KH560乙醇溶液于高速混料机里混和30分钟；
（7）将混好的原料和抗氧剂置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒，得高导热高分子复合材料。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，熔融挤出温度为300℃，主机频率35HZ，喂料频率15HZ，切粒机转速400r/min。
实施例4
高导热高分子复合材料，由下列组分组成：聚苯硫醚22份、尼龙6 9.5份、碳纤维（平均长径比为43，导热率为600W/mk）3份、大粒径导热填料52份（45微米粒径的羰基铁粉20份、30微米粒径的铜粉2份、65微米粒径的铝粉5份、80微米粒径的石墨25份）、小粒径导热填料7份(35纳米粒径的多壁碳纳米管2.3份、90纳米粒径的石墨烯2.6份、130纳米粒径的金刚石粉末2.1份)、玻璃纤维4份、SEBS 1份、SEBS-g-MAH 1份、偶联剂KH560 0.2份、抗氧剂445 0.12份和抗氧剂619 0.18份。
制备工艺如下：
（1）将KH560配制成2%的乙醇溶液；
（2）将碳纤维在丙酮溶液中浸泡30分钟，去除丙酮溶液，烘干；再将烘干的碳纤维在80v/v%硝酸溶液中刻蚀1分钟，去除溶液，烘干；最后用KH560乙醇溶液（溶质KH560是碳纤维质量的2%）浸泡5分钟，挥发除去乙醇；
（3）将聚苯硫醚10份与步骤（2）处理好的碳纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得聚苯硫醚/碳纤维母粒；
（4）将尼龙6 5.5份与玻璃纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/玻璃纤维母粒；
（5）将尼龙6 4份、聚苯硫醚12份、SEBS、SEBS-g-MAH通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒；
（6）将大粒径导热填料、小粒径导热填料、尼龙/玻璃纤维母粒、聚苯硫醚/碳纤维母粒、尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒、剩余的KH560乙醇溶液于高速混料机里混和30分钟；
（7）将混好的原料和抗氧剂置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒，得高导热高分子复合材料。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，熔融挤出温度为300℃，主机频率35HZ，喂料频率10HZ，切粒机转速400r/min。
实施例5
高导热高分子复合材料，由下列组分组成：聚苯硫醚29.5份、尼龙66 14份、碳纤维（平均长径比为38，导热率为700W/mk）6份、大粒径导热填料34份（90微米粒径的羰基铁粉12份、110微米粒径的铜粉2份、10微米粒径的铝粉2份、56微米粒径的石墨18份）、小粒径导热填料8份（80纳米粒径的多壁碳纳米管3.3份、35纳米粒径的石墨烯2.6份、120纳米粒径的金刚石粉末2.1份）、玻璃纤维3份、POE 2份、POE-g-MAH 3份、偶联剂KH560 0.2份、抗氧剂445 0.12份和抗氧剂619 0.18份。
制备工艺如下：
（1）将KH560配制成2%的乙醇溶液；
（2）将碳纤维在丙酮溶液中浸泡30分钟，去除丙酮溶液，烘干；再将烘干的碳纤维在80v/v%硝酸溶液中刻蚀1分钟，去除溶液，烘干；最后用KH560乙醇溶液（溶质KH560是碳纤维质量的2%）浸泡5分钟，挥发除去乙醇；
（3）将聚苯硫醚10份与步骤（2）处理好的碳纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得聚苯硫醚/碳纤维母粒；
（4）将尼龙66 10份与玻璃纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/玻璃纤维母粒；
（5）将尼龙66 4份、聚苯硫醚19.5份、POE、POE-g-MAH通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒；
（6）将大粒径导热填料、小粒径导热填料、尼龙/玻璃纤维母粒、聚苯硫醚/碳纤维母粒、尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒、剩余的KH560乙醇溶液于高速混料机里混和30分钟；
（7）将混好的原料和抗氧剂置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒，得高导热高分子复合材料。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，熔融挤出温度为300℃，主机频率35HZ，喂料频率10HZ，切粒机转速400r/min。
实施例6
高导热高分子复合材料，由下列组分组成：聚苯硫醚30份、尼龙66 21份、碳纤维（平均长径比为38，导热率为600W/mk）0.5份、大粒径导热填料30份（60微米粒径的羰基铁粉12份、85微米粒径的铝粉4份、125微米粒径的石墨14份）、小粒径导热填料3份（145纳米粒径的多壁碳纳米管1份、75纳米粒径的石墨烯1份、275纳米粒径的金刚石粉末1份）、玻璃纤维8份、SBS 3.8份、SBS-g-MAH 3份、偶联剂KH560 0.4份、抗氧剂445 0.12份和抗氧剂619 0.18份。
制备工艺如下：
（1）将KH560配制成3%的乙醇溶液；
（2）将碳纤维在丙酮溶液中浸泡25分钟，去除丙酮溶液，烘干；再将烘干的碳纤维在60v/v%硝酸溶液中刻蚀1.5分钟，去除溶液，烘干；最后用KH560乙醇溶液（溶质KH560是碳纤维质量的1%）浸泡3分钟，挥发除去乙醇；
（3）将聚苯硫醚15份与步骤（2）处理好的碳纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得聚苯硫醚/碳纤维母粒；
（4）将尼龙66 11份与玻璃纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/玻璃纤维母粒；
（5）将尼龙66 10份、聚苯硫醚15份、SBS、SBS-g-MAH通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒；
（6）将大粒径导热填料、小粒径导热填料、尼龙/玻璃纤维母粒、聚苯硫醚/碳纤维母粒、尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒、剩余的KH560乙醇溶液于高速混料机里混和30分钟；
（7）将混好的原料和抗氧剂置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒，得高导热高分子复合材料。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，熔融挤出温度为300℃，主机频率35HZ，喂料频率10HZ，切粒机转速400r/min。
实施例7
高导热高分子复合材料，由下列组分组成：聚苯硫醚20份、尼龙1010 5份、尼龙6 5份、碳纤维（平均长径比为42，导热率为650W/mk）10份、大粒径导热填料43.5份（110微米粒径的羰基铁粉15.5份、85微米粒径的铜粉8份、150微米粒径的石墨20份）、小粒径导热填料10份（420纳米粒径的多壁碳纳米管4.5份、340纳米粒径的石墨烯2.6份、500纳米粒径的金刚石粉末2.9份）、玻璃纤维3份、POE 2份、POE-g-MAH 1份、偶联剂KH560 0.2份、抗氧剂445 0.12份和抗氧剂619 0.18份。
制备工艺如下：
（1）将KH560配制成1%的乙醇溶液；
（2）将碳纤维在丙酮溶液中浸泡25分钟，去除丙酮溶液，烘干；再将烘干的碳纤维在70v/v%硝酸溶液中刻蚀1.5分钟，去除溶液，烘干；最后用KH560乙醇溶液（溶质KH560是碳纤维质量的3%）浸泡8分钟，挥发除去乙醇；
（3）将聚苯硫醚10份与步骤（2）处理好的碳纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得聚苯硫醚/碳纤维母粒；
（4）将尼龙1010 3份、尼龙6 2份与玻璃纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/玻璃纤维母粒；
（5）将剩余尼龙、剩余聚苯硫醚、POE、POE-g-MAH通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒；
（6）将大粒径导热填料、小粒径导热填料、尼龙/玻璃纤维母粒、聚苯硫醚/碳纤维母粒、尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒、剩余的KH560乙醇溶液于高速混料机里混和30分钟；
（7）将混好的原料和抗氧剂置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒，得高导热高分子复合材料。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，熔融挤出温度为300℃，主机频率35HZ，喂料频率10HZ，切粒机转速400r/min。
对制备的样品进行性能测试，测试方法如下：
1) 拉伸强度按GB/T1040-2006标准进行检验，拉伸速度为5mm/s。
2) 弯曲强度和弯曲模量按GB/T9341-2008标准进行检验。试样尺寸为（80±2）mm×（10±0.2）mm×（4±0.2）mm，弯曲速度为20mm/min。
3) 缺口冲击强度按GB/T1843-2008标准进行检验。试样尺寸为（80±2）mm×（10±0.2）mm×（4±0.2）mm，缺口底部半径为0.25±0.05 mm，缺口保留厚度为8.0±0.2 mm。
4) 热变形温度按GB/T1634-2004标准进行检验。施加的弯曲应力为1.8MPa。
5) 燃烧性按UL94标准进行检验。
6) 导热系数按ASTM E1461-07方法进行测试。
性能测试结果见下表。
当大粒径导热填料、小粒径导热填料、碳纤维重量比为14:1:0.25（实施例1）时，三者协同效果最优，所得高分子复合材料具有优良的力学性能和最高的导热系数。小粒径导热填料导热系数>碳纤维导热系数>大粒径导热填料导热系数，相较于实施例2～5，实施例1中大粒径导热填料含量最高，可见，复合材料导热系数的提高并不依赖于导热填料的导热系数，而是依赖于导热填料粒径的合理分配。本发明合理组配原料，特别是通过合理组配纤维状、大粒径、小粒径三种导热填料，充分发挥三者的协同效应，并通过导热填料的表面处理、母粒的制备工艺，有效改善了导热填料与基体的相容性，在提高复合材料的导热率的同时保持了良好的力学性能。本发明制备的产品性能稳定，适宜规模化生产。
Claims (10)
1.高导热高分子复合材料，按重量份计，包含下列组分：基体树脂25～60份、碳纤维0.5～10份、粒径为10～150微米的大粒径导热填料30～60份、粒径为1～500纳米的小粒径导热填料3～10份、玻璃纤维3～8份、弹性体1～5份、相容剂1～5份、偶联剂KH560 0.2～0.4份、抗氧剂0.2～0.4份；
基体树脂为尼龙6、尼龙66、尼龙1010中的至少一种与聚苯硫醚。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：碳纤维的长径比为20～50、导热率为500～700W/mk。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：大粒径导热填料的粒径为20～85微米；小粒径导热填料的粒径为1～275纳米。
4.根据权利要求1或3所述的复合材料，其特征在于：大粒径导热填料为石墨、羰基铁粉、铜粉、铝粉中的至少一种；小粒径导热填料为多壁碳纳米管、石墨烯、金刚石粉末中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：尼龙与聚苯硫醚的重量比为0.4～2.4：1。
6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：弹性体为POE、SBS、SEBS中的至少一种；相容剂为POE-g-MAH、SBS-g-MAH、SEBS-g-MAH中的至少一种；抗氧剂为抗氧剂445与抗氧剂619的混合物。
7.权利要求1～6任意一项所述高导热高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将偶联剂配制成1～3wt%的乙醇溶液；
2）将碳纤维刻蚀后，用适量偶联剂乙醇溶液浸泡处理，然后挥发除去乙醇；
3）将配方量32～78%的聚苯硫醚与步骤2）处理的碳纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得聚苯硫醚/碳纤维母粒；
4）将配方量50～72%的尼龙与玻璃纤维通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/玻璃纤维母粒；
5）将剩余尼龙、剩余聚苯硫醚、弹性体、相容剂通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒；
6）将大粒径导热填料、小粒径导热填料、尼龙/玻璃纤维母粒、聚苯硫醚/碳纤维母粒、尼龙/聚苯硫醚/弹性体母粒与剩余偶联剂乙醇溶液混合均匀；
7）将混好的物料和抗氧剂通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得高导热高分子复合材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤2）中，刻蚀方法为：将碳纤维在丙酮中浸泡25～30分钟，烘干；然后在60～80v/v%硝酸中刻蚀1～1.5分钟，烘干。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤2）中，偶联剂用量为碳纤维的1～3wt%。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，熔融挤出温度为260～340℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410003198.9A CN103756321B (zh) | 2014-01-03 | 2014-01-03 | 高导热高分子复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410003198.9A CN103756321B (zh) | 2014-01-03 | 2014-01-03 | 高导热高分子复合材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103756321A true CN103756321A (zh) | 2014-04-30 |
| CN103756321B CN103756321B (zh) | 2016-05-04 |
Family
ID=50523657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410003198.9A Active CN103756321B (zh) | 2014-01-03 | 2014-01-03 | 高导热高分子复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103756321B (zh) |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104387762A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-03-04 | 上海大学 | 聚酰胺/聚丙烯合金导热复合材料及其制备方法 |
| CN104893285A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-09-09 | 苏州云舒新材料科技有限公司 | 一种新型复合散热材料 |
| CN105062058A (zh) * | 2015-07-29 | 2015-11-18 | 苏州科淼新材料有限公司 | 一种尼龙/石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN105331105A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-02-17 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种高导热聚苯硫醚复合材料及其制备方法 |
| CN105440647A (zh) * | 2014-08-15 | 2016-03-30 | 劲烯科技股份有限公司 | 冰凉复合材及以该冰凉复合材制作成的冰凉薄片 |
| CN105462252A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-04-06 | 广东威林工程塑料有限公司 | 一种短纤增强导热绝缘尼龙46复合材料及其制备方法 |
| CN106118110A (zh) * | 2016-07-22 | 2016-11-16 | 东北林业大学 | 一种非绝缘导热聚烯烃基木塑复合材料及其制备方法 |
| CN106434293A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-02-22 | 成都测迪森生物科技有限公司 | 一种旋转式生物发酵容器 |
| CN106589929A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-04-26 | 马鞍山市华能电力线路器材有限责任公司 | 一种耐酸碱电力金具用阻燃尼龙复合材料及其制作方法 |
| CN106751760A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-05-31 | 钦州市高新技术产业服务中心 | 一种尼龙复合材料及其制备方法 |
| CN107974165A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-01 | 曹结宾 | 一种加热电缆 |
| CN108727819A (zh) * | 2017-04-13 | 2018-11-02 | 青岛创合新材料有限公司 | 一种碳纤维增强聚苯硫醚纳米复合材料及制备方法和新型散热管应用 |
| CN109749450A (zh) * | 2017-11-06 | 2019-05-14 | 丹阳市贝尔特橡塑制品有限公司 | 一种橡胶用含银镁合金微粒热材料 |
| CN110172166A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-08-27 | 新奥石墨烯技术有限公司 | 导热塑料母粒及其制备方法和导热塑料 |
| CN111393848A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-07-10 | 惠州市源医科技有限公司 | 一种手机壳材料及手机壳 |
| CN111849163A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-10-30 | 武汉理工大学 | 一种高性能聚苯硫醚/聚酰胺电磁屏蔽复合材料及其制备方法 |
| CN113172948A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-27 | 天津市伟星新型建材有限公司 | 一种具有高导热性能的抗结垢地暖管道及其制备方法 |
| US11174387B2 (en) | 2016-12-02 | 2021-11-16 | Solvay Specialty Polymers Usa, Llc | Use of polyamide 6 (PA6) as a heat-aging stabilizer in polymer compositions comprising polyphenylene sulfide (PPS) |
| US11407859B2 (en) | 2016-12-02 | 2022-08-09 | Solvay Specialty Polymers Usa, Llc | Filled composition containing polyphenylene sulphide (PPS) and polyamide 6 (PA6) |
| CN115572477A (zh) * | 2021-06-21 | 2023-01-06 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 一种高导热尼龙复合材料及其制备方法 |
| WO2023024570A1 (zh) * | 2021-08-26 | 2023-03-02 | 华为技术有限公司 | 金刚石基导热填料及制备方法、复合导热材料和电子设备 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220025241A1 (en) * | 2020-07-27 | 2022-01-27 | Google Llc | Thermal interface material and method for making the same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102719099A (zh) * | 2012-06-08 | 2012-10-10 | 金发科技股份有限公司 | 一种导热模塑组合物及其制备方法 |
| CN102757640A (zh) * | 2012-07-25 | 2012-10-31 | 东莞市意普万尼龙科技股份有限公司 | 一种导热尼龙复合材料及其制备方法 |
| CN103012118A (zh) * | 2013-01-15 | 2013-04-03 | 云南民族大学 | 一种木脂素类化合物及其制备方法和应用 |
-
2014
- 2014-01-03 CN CN201410003198.9A patent/CN103756321B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102719099A (zh) * | 2012-06-08 | 2012-10-10 | 金发科技股份有限公司 | 一种导热模塑组合物及其制备方法 |
| CN102757640A (zh) * | 2012-07-25 | 2012-10-31 | 东莞市意普万尼龙科技股份有限公司 | 一种导热尼龙复合材料及其制备方法 |
| CN103012118A (zh) * | 2013-01-15 | 2013-04-03 | 云南民族大学 | 一种木脂素类化合物及其制备方法和应用 |
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105440647A (zh) * | 2014-08-15 | 2016-03-30 | 劲烯科技股份有限公司 | 冰凉复合材及以该冰凉复合材制作成的冰凉薄片 |
| CN104387762A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-03-04 | 上海大学 | 聚酰胺/聚丙烯合金导热复合材料及其制备方法 |
| CN104893285A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-09-09 | 苏州云舒新材料科技有限公司 | 一种新型复合散热材料 |
| CN105062058A (zh) * | 2015-07-29 | 2015-11-18 | 苏州科淼新材料有限公司 | 一种尼龙/石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN105331105A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-02-17 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种高导热聚苯硫醚复合材料及其制备方法 |
| CN105462252A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-04-06 | 广东威林工程塑料有限公司 | 一种短纤增强导热绝缘尼龙46复合材料及其制备方法 |
| CN106118110B (zh) * | 2016-07-22 | 2018-11-13 | 东北林业大学 | 一种非绝缘导热聚烯烃基木塑复合材料 |
| CN106118110A (zh) * | 2016-07-22 | 2016-11-16 | 东北林业大学 | 一种非绝缘导热聚烯烃基木塑复合材料及其制备方法 |
| CN106434293A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-02-22 | 成都测迪森生物科技有限公司 | 一种旋转式生物发酵容器 |
| CN106589929A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-04-26 | 马鞍山市华能电力线路器材有限责任公司 | 一种耐酸碱电力金具用阻燃尼龙复合材料及其制作方法 |
| US11407859B2 (en) | 2016-12-02 | 2022-08-09 | Solvay Specialty Polymers Usa, Llc | Filled composition containing polyphenylene sulphide (PPS) and polyamide 6 (PA6) |
| US11174387B2 (en) | 2016-12-02 | 2021-11-16 | Solvay Specialty Polymers Usa, Llc | Use of polyamide 6 (PA6) as a heat-aging stabilizer in polymer compositions comprising polyphenylene sulfide (PPS) |
| CN106751760A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-05-31 | 钦州市高新技术产业服务中心 | 一种尼龙复合材料及其制备方法 |
| CN108727819B (zh) * | 2017-04-13 | 2021-01-26 | 青岛创合新材料有限公司 | 一种碳纤维增强聚苯硫醚纳米复合材料及制备方法和新型散热管应用 |
| CN108727819A (zh) * | 2017-04-13 | 2018-11-02 | 青岛创合新材料有限公司 | 一种碳纤维增强聚苯硫醚纳米复合材料及制备方法和新型散热管应用 |
| CN109749450A (zh) * | 2017-11-06 | 2019-05-14 | 丹阳市贝尔特橡塑制品有限公司 | 一种橡胶用含银镁合金微粒热材料 |
| CN107974165B (zh) * | 2017-11-29 | 2020-05-01 | 佛山市顺德区万胜电业有限公司 | 一种加热电缆 |
| CN107974165A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-01 | 曹结宾 | 一种加热电缆 |
| CN110172166A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-08-27 | 新奥石墨烯技术有限公司 | 导热塑料母粒及其制备方法和导热塑料 |
| CN111393848A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-07-10 | 惠州市源医科技有限公司 | 一种手机壳材料及手机壳 |
| CN111849163A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-10-30 | 武汉理工大学 | 一种高性能聚苯硫醚/聚酰胺电磁屏蔽复合材料及其制备方法 |
| CN113172948A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-27 | 天津市伟星新型建材有限公司 | 一种具有高导热性能的抗结垢地暖管道及其制备方法 |
| CN115572477A (zh) * | 2021-06-21 | 2023-01-06 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 一种高导热尼龙复合材料及其制备方法 |
| CN115572477B (zh) * | 2021-06-21 | 2024-03-19 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 一种高导热尼龙复合材料及其制备方法 |
| WO2023024570A1 (zh) * | 2021-08-26 | 2023-03-02 | 华为技术有限公司 | 金刚石基导热填料及制备方法、复合导热材料和电子设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103756321B (zh) | 2016-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103756321A (zh) | 高导热高分子复合材料及其制备方法 | |
| CN103788633B (zh) | 高导热环保阻燃尼龙复合材料及其制备方法 | |
| Lebedev et al. | Mechanical properties of PLA-based composites for fused deposition modeling technology | |
| Chen et al. | Study on polycarbonate/multi-walled carbon nanotubes composite produced by melt processing | |
| Zhang et al. | The effects of particle size and content on the thermal conductivity and mechanical properties of Al2O3/high density polyethylene (HDPE) composites | |
| Lee et al. | Rheological and electrical properties of polypropylene/MWCNT composites prepared with MWCNT masterbatch chips | |
| CN103772988B (zh) | 高导热绝缘高分子复合材料及其制备方法 | |
| Yang et al. | Improving the electrical conductivity of a carbon nanotube/polypropylene composite by vibration during injection-moulding | |
| Saw et al. | Transparent, electrically conductive, and flexible films made from multiwalled carbon nanotube/epoxy composites | |
| JP2012072363A (ja) | 熱伝導性樹脂組成物およびそれを含む放熱材 | |
| Lin et al. | Thermoplastic polyvinyl alcohol/multiwalled carbon nanotube composites: preparation, mechanical properties, thermal properties, and electromagnetic shielding effectiveness | |
| CN102181133A (zh) | 金属纤维增强pbt树脂及其制备方法 | |
| Li et al. | Conductivity and mechanical properties of conductive adhesive with silver nanowires | |
| CN103554913A (zh) | 一种绝缘导热聚苯硫醚复合材料及其制备方法 | |
| Zulkarnain et al. | Effects of silver microparticles and nanoparticles on thermal and electrical characteristics of electrically conductive adhesives | |
| Kwon et al. | Thermally conducting yet electrically insulating epoxy nanocomposites containing aluminum@ electrochemically exfoliated graphene hybrid | |
| Zhu et al. | Cellulose nanocrystal‐mediated assembly of graphene oxide in natural rubber nanocomposites with high electrical conductivity | |
| CN108285588A (zh) | 一种高流动、低内应力电镀abs材料及其制备方法 | |
| CN109161225A (zh) | 一种用于cpu处理器上的液晶高分子材料及其制备方法 | |
| CN103740102A (zh) | 一种导电尼龙复合材料及其制备方法 | |
| Fu et al. | Improved dielectric stability of epoxy composites with ultralow boron nitride loading | |
| CN103996424A (zh) | 一种耐磨印刷电路板银浆及其制备方法 | |
| CN105400191B (zh) | 一种高导热尼龙-石墨-低熔点金属复合材料及其制备方法 | |
| Zhou et al. | The effect of surface coating treatment on the properties of carbon nanotube reinforced copper matrix composites | |
| Teoh et al. | Enhancement of thermal conductivity of cyanoacrylate with different types of nanofillers and loading |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |