CN105542447B - 一种低黏度高热导率的导热绝缘塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低黏度高热导率的导热绝缘塑料及其制备方法，属于导热绝缘塑料制备技术领域；本发明的导热绝缘塑料组分为：聚合物树脂100份、无机粉末60～180份、化学键合的石墨烯/碳纳米管多臂导热填料15～30份、偶联剂1～3份、润滑剂0.2～10份、抗氧剂0.1～0.2份；其制备方法为：将聚合物树脂、无机粉体、化学键合的石墨烯/碳纳米管多臂导热填料进行预烘干；然后全部材料在高速搅拌机中搅拌1~1.5h使其均匀；上述混合好的原料放入双螺杆造粒机挤出造粒，造粒后烘干而成导热绝缘塑料成品；本发明既能获得具有高热导率的绝缘材料，同时能维持原有力学性能，且制备工艺简单，对设备要求低，条件易控，成本低廉，适于工业化生产。

Description

一种低黏度高热导率的导热绝缘塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低黏度高热导率的导热绝缘塑料及其制备方法，具体涉及一种含化学键合石墨烯、碳纳米管导热填料的导热绝缘塑料及其制备方法，属于导热绝缘塑料制备技术领域。
背景技术
随着科学技术的进步，人们对导热材料的要求有了进一步的提高，质轻、易加工成型，抗冲击，耐化学腐蚀，耐热疲劳、优良的电绝缘性能和化学稳定性等都是人们对导热材料的新要求。相较于金属材料而言，高分子材料具有价格低廉、耐腐蚀、易成型、力学性能良好的优点，同时能通过注塑的方式制成各种形状的产品且无须二次成型及表面处理，大大降低了电子电器制品的成本。但高分子材料是热的不良导体，这大大限制了聚合物在导热领域的应用，通过在塑料中添加各类填料是最常用的制备导热塑料的方法。
选用金属，碳系填料是常用的导热填料，通过挤出造粒的方法可以制备具有导热性能的复合材料。如专利CN 102746576A，CN 101469109B，CN 1605604都提及使用金属粉末、金属纤维能制备具有高热导率的复合材料，专利CN 201410828852.X，CN201310251710.7 ，CN 1584140都提及采用碳材料制备导热材料。此类导热材料多具有较高的热导率，但存在不绝缘的缺陷，大大限制了其使用范围。
选用不导电的无机填料制备导热绝缘复合材料是常用的方法，常见的有各类金属氧化物如氧化铝，氧化镍，氧化镁等，氮化物如氮化镁，氮化硼等，碳化物如碳化硼，碳化钛等。专利CN 10735612B，CN 101558577B，CN 101899209B等均提及了使用此类无机填料制备的导热绝缘塑料，但此类导热材料具有热导率较低，平均热导率低于2W/m·k；复合材料需要在高填充量下才能实现导热，复合材料的流动性差，力学性能低的缺陷。
为解决现有困难，科研人员采用了多种手段来改善导热绝缘塑料的性能。如专利CN 101280108A中提及采用普通填料与长玻纤混杂制备高力学性能的导热材料，专利CN1333801A 介绍利用高的长径比碳纤维与低的长径比粉体填料按照一定比例进行混杂制备导热材料。这些利用不同长径比的材料进行混杂的填充方法虽能在一定程度上改善复合材料的力学性能，但对导热性能的影响有限。同时大量研究者力图使用石墨烯、碳纳米管等高热导率的碳纳米材料改善复合材料的导热性能。碳纳米材料作为新兴的功能材料，其作为导热填料的使用已被各类文献广泛报道，特别是在低填充量下，复合材料的热导率能得到极大的提升而受到研究的关注。虽然此类导热塑料具有较高的热导率，但仍存在导电性高，高填充量下力学性能不足，价格昂贵的缺点。为克服填充后带来的导电性问题，使用绝缘层包覆或减少其用量避免导电网链的形成是目前主要的技术方法，如专利CN201410048639.7提出使用二氧化硅表面包覆石墨烯，专利CN 201410825948.0提出使用氧化镁晶须包覆石墨烯，以提高其绝缘性，但不可避免的是导热性的降低。专利CN201410221717.9提及的导热绝缘塑料中仅添加2份的石墨烯，导热材料的热导率也不足，无法最大限度的发挥碳纳米材料高热导率的特性，这一问题极大的限制了碳纳米材料在此领域的技术应用。同时还需指出的是，添加碳纳米材料后，复合材料的流动性会显著降低，对注塑、挤出等成型工艺有较大的影响。
基于以上，采用金属，碳材料作为导热填料虽能实现塑料基复合材料的高导热性，但无法克服非绝缘性带来的缺陷，大大限制了此类导热复合材料的应用范围；采用无机填料作为导热填料，虽能实现电绝缘，但导热效果较差，力学性能不足。未来，开发一种能实现高热导率的导热绝缘材料已成为发展的重要方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种含化学键合石墨烯、碳纳米管导热填料的导热绝缘塑料及其制备方法，本发明既能获得具有高热导率的绝缘材料，同时能维持原有力学性能和流动性，且制备工艺简单，对设备要求低，条件易控，成本低廉，适于工业化生产。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种低黏度高热导率的导热绝缘塑料，由如下质量分数的组分制成：聚合物树脂100份，无机粉末60～180份，化学键合的石墨烯、碳纳米管多臂导热填料15～30份，偶联剂1～3 份，润滑剂0.2～10 份，抗氧剂0.1～0.2 份。
所述的聚合物树脂为尼龙6（PA6）、尼龙66(PA66)、尼龙46(PA46)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)中的一种。
所述的无机粉末是金属氧化物、氮化物、碳化物中的一种或几种的混合物；其中所述的金属氧化物是氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、氧化锆(ZrO2)中的一种或几种的混合物；所述的氮化物是氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)中的一种或几种的混合物；所述的碳化物是碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)中的一种或几种的混合物；所述的无机粉体的平均粒径在5～20μm。
所述的偶联剂是异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯、双（乙酰丙酮）（乙氧基异丙氧基）钛酸酯、二（乙酰丙酮）钛酸二异丙酯、二(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯、异丙基三（十二烷基苯磺酸）钛酸酯、异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）乙撑钛酸酯中的一种。
所述润滑剂是聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、石蜡、二硫化钼中的一种或几种的组合。
所述抗氧剂是主抗氧剂和辅助抗氧剂的复配物，复配比例为1:1；其中主抗氧剂为1010、1076、1024、3114、697、1098、245、B215 中的一种，辅助抗氧剂为168、626、PEPQ中的一种。
所述的化学键合的石墨烯/碳纳米管多臂导热填料为一种以氧化石墨烯为内核，碳纳米管为外侧延伸物的多臂型导热填料。
所述化学键合的石墨烯/碳纳米管多臂导热填料的制备方法，包括如下步骤：
（1）石墨烯微片、碳纳米管机械活化：
将价格低廉的石墨烯微片利用定温球磨技术，在酸液中直接剥离活化，碳纳米管则利用高温球磨技术直接与偶联剂球磨反应，球磨后，用去离子水洗至中性，在80℃真空干燥12小时，研磨形成断口定位活化的活性碳纳米管；
（2）多臂型导热填料的制备及纯化：
将断口定位活化的碳纳米管水解后获得带羟基的碳纳米管，并与表面带羧基的石墨烯剥离片在二亚胺类物质作用下室温进行接枝反应2小时；
（3）将制备的粉末在二甲苯中回流，并过滤，除去残存的石墨烯、碳纳米管、碳等杂质，获得定构设计的多臂型导热填料。
步骤（1）所述定温球磨转速为400~2000转/分钟，反应时间为12~24小时，球磨球为陶瓷球，球磨球的粒径选用0.5、1、2、5和10毫米粒径，球磨球体积占球磨罐容积的40~60%。
步骤（1）所述酸液为硫酸、盐酸、硝酸、高氯酸，高锰酸钾，磷酸中的一种或多种的混合物。
步骤（1）所述高温球磨转速为800~3000转/分钟，反应时间为3~9小时，球磨球为陶瓷球，球磨球的粒径选用0.5、1、2、5和10毫米粒径，、球磨球体积占球磨罐容积的20~40%。
步骤（2）所述二亚胺类物质为N,N-二环己基碳二亚胺（DCC），或N,N'-二异丙基碳二亚胺（DIC）或1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）中的一种，其中水解后碳纳米管、氧化石墨烯与二亚胺类物质的质量比为1:1~9:0.06~0.23。
本发明还提供了一种低黏度高热导率的导热绝缘塑料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）原料预处理：将聚合物树脂、无机粉体、化学键合的石墨烯/碳纳米管多臂导热填料加工前进行预烘干；
（2）混料：按比例将聚合物树脂、无机粉体、化学键合的石墨烯/碳纳米管多臂导热填料、偶联剂、润滑剂、抗氧剂在高速搅拌机中搅拌1~1.5h使其均匀，搅拌时进行加热，但温度恒定控制在聚合物树脂熔点下15℃；
（3）造粒：上述步骤混合好的原料放入双螺杆造粒机挤出造粒，造粒后经80~90℃烘干10~15h而成导热绝缘塑料成品。
所述预烘干是分别在100~120℃、70~90℃真空干燥3~5h。
本发明的有益效果是：
1. 本发明在添加化学键合的石墨烯/碳纳米管后，导热复合材料的熔融指数不发生明显变化；
2. 本发明在添加化学键合的石墨烯/碳纳米管后，导热复合材料的导热系数明显提高，所得的导热材料的热导率高于6 W/m·K；
3. 本发明导热复合材料中添加了具有导电性的碳纳米管材料，在对碳材料不做绝缘处理的条件下，复合材料本身具有优异的电绝缘性；
4. 本发明导热复合材料在具有较高的导热性能的同时具有优良的力学性能和加工性能。
附图说明
图1 实施例9中样品添加化学键合的石墨烯/碳纳米管（GO-CNTs）复合材料的扫面电镜SEM图。
具体实施方式
下面通过实例对本发明做进一步详细说明，这些实例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围；
实施例1
一种含化学键合的石墨烯/碳纳米管填料的导热绝缘塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将PA6，平均粒径10μm的Al2O3，化学键合的石墨烯/碳纳米管（下简称GO-CNT）分别在110℃，80℃真空干燥4小时；
（2）按质量份计，取PA6 100份，Al2O3 100份，GO-CNTs 15份，异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯 1份，聚乙烯蜡 4份，抗氧剂1010和168 0.1份在高速搅拌机中搅拌1小时；
（3）用双螺杆挤出机，挤出造粒，挤出后在80℃下烘干12小时成品。
该导热绝缘塑料制样后测试的热导率为6.7 W/m·K，表面电阻为1.6×1012Ω，体积电阻为1.9×1012Ω·cm，熔融指数为4.2g/10min，冲击强度为56.7 KJ/m2，综合性能良好。
实施例2
一种含化学键合的石墨烯/碳纳米管填料的导热绝缘塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将PA66，平均粒径8μm的MgO，GO-CNTs分别在110℃，80℃真空干燥4小时；
（2）按质量份计，取PA66 100份，MgO40份，GO-CNTs 30份，异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯 2份，氧化聚乙烯蜡 1份，抗氧剂1076和626 0.2份在高速搅拌机中搅拌1小时；
（3）用双螺杆挤出机，挤出造粒，挤出后在80℃下烘干12小时成品。
该导热绝缘塑料制样后测试的热导率为6.1 W/m·K，表面电阻为3.3×1012Ω，体积电阻为3.4×1012Ω·cm，熔融指数为3.2g/10min，冲击强度为62.5 KJ/m2，综合性能良好。
实施例3
一种含化学键合的石墨烯/碳纳米管填料的导热绝缘塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将PA46，平均粒径15μm的ZrO2，GO-CNTs分别在110℃，80℃真空干燥4小时；
（2）按质量份计，取PA46 100份，ZrO2 160份，GO-CNTs 20份，双（乙酰丙酮）（乙氧基异丙氧基）钛酸酯 3份，石蜡 8份，抗氧剂1024和PEPQ 0.2份在高速搅拌机中搅拌1小时；
（3）用双螺杆挤出机，挤出造粒，挤出后在80℃下烘干12小时成品。
该导热绝缘塑料制样后测试的热导率为8.9 W/m·K，表面电阻为1.1×1013Ω，体积电阻为1.5×1013Ω·cm，熔融指数为2.1 g/10min，冲击强度为32.1 KJ/m2，综合性能良好。
实施例4
一种含化学键合的石墨烯/碳纳米管填料的导热绝缘塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1） 将PPO，平均粒径20μm的AlN，GO-CNTs分别在110℃，80℃真空干燥4小时；
（2）按质量份计，取PPO 100份，AlN80份，GO-CNTs 25份，二（乙酰丙酮）钛酸二异丙酯 3份，二硫化钼 4份，抗氧剂3114和168共0.2份在高速搅拌机中搅拌1小时；
（3）用双螺杆挤出机，挤出造粒，挤出后在80℃下烘干12小时成品。
该导热绝缘塑料制样后测试的热导率为7.7 W/m·K，表面电阻为3.1×1012Ω，体积电阻为3.9×1012Ω·cm，熔融指数为2.9 g/10min，冲击强度为38.1 KJ/m2，综合性能良好。
实施例5
一种含化学键合的石墨烯/碳纳米管填料的导热绝缘塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1） 将PPS，平均粒径10μm的Si3N4，GO-CNTs分别在110℃，80℃真空干燥4小时；
（2）按质量份计，取PPS 100份，Si3N4 140份，GO-CNTs 15份，二(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯 3份，氧化聚乙烯蜡 4份，抗氧剂697和168共0.2份在高速搅拌机中搅拌1小时；
（3）用双螺杆挤出机，挤出造粒，挤出后在80℃下烘干12小时成品。
该导热绝缘塑料制样后测试的热导率为9.2 W/m·K，表面电阻为4.1×1012Ω，体积电阻为5.8×1012Ω·cm，熔融指数为1.5 g/10min，冲击强度为41.8 KJ/m2，综合性能良好。
实施例6
一种含化学键合的石墨烯/碳纳米管填料的导热绝缘塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1） 将PET，平均粒径16μm的BN，GO-CNTs分别在110℃，80℃真空干燥4小时；
（2）按质量份计，取PET 100份，BN150份，GO-CNTs 25份，异丙基三（十二烷基苯磺酸）钛酸酯 3份，聚乙烯蜡 2份，抗氧剂1098和626共0.2份在高速搅拌机中搅拌1小时；
（3）用双螺杆挤出机，挤出造粒，挤出后在80℃下烘干12小时成品。
该导热绝缘塑料制样后测试的热导率为8.4 W/m·K，表面电阻为3.1×1012Ω，体积电阻为5.8×1012Ω·cm，熔融指数为2.2 g/10min，冲击强度为38.4 KJ/m2，综合性能良好。
实施例7
一种含化学键合的石墨烯/碳纳米管填料的导热绝缘塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将PBT，平均粒径16μm的SiC，GO-CNTs分别在110℃，80℃真空干燥4小时；
（2）按质量份计，取PBT 100份，SiC70份，GO-CNTs 3份，异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）乙撑钛酸酯 3份，二硫化钼 2份，抗氧剂245和PEPQ共0.2份在高速搅拌机中搅拌1小时；
（3）用双螺杆挤出机，挤出造粒，挤出后在80℃下烘干12小时成品。
该导热绝缘塑料制样后测试的热导率为6.4 W/m·K，表面电阻为1.1×1012Ω，体积电阻为1.8×1012Ω·cm，熔融指数为2.4 g/10min，冲击强度为27.3 KJ/m2，综合性能良好。
实施例8
一种含特殊结构碳纳米管填料的导热绝缘塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将ABS，平均粒径6μm的B4C，GO-CNTs分别在110℃，80℃真空干燥4小时；
（2）按质量份计，取ABS 100份，B4C90份，GO-CNTs 6份，NDZ-131 3份，石蜡 2份，抗氧剂1010，抗氧剂168共0.2份在高速搅拌机中搅拌1小时；
（3）用双螺杆挤出机，挤出造粒，挤出后在80℃下烘干12小时成品。
该导热绝缘塑料制样后测试的热导率为4.8 W/m·K，表面电阻为3.2×1012Ω，体积电阻为4.8×1012Ω·cm，熔融指数为3.3 g/10min，冲击强度为41.2 KJ/m2，综合性能良好。
实施例9
一种含化学键合的石墨烯/碳纳米管填料的导热绝缘塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将PA6，平均粒径20μm的MgO，平均粒径5μm的SiC，GO-CNTs分别在110℃，80℃真空干燥4小时；
（2）按质量份计，取PA6 100份，MgO 50份，SiC50份，GO-CNTs 25份，双（乙酰丙酮）（乙氧基异丙氧基）钛酸酯 3份，氧化聚乙烯蜡 2份，抗氧剂1010，抗氧剂168共0.2份在高速搅拌机中搅拌1小时；
（3）用双螺杆挤出机，挤出造粒，挤出后在80℃下烘干12小时成品。
该导热绝缘塑料制样后测试的热导率为10.4 W/m·K，表面电阻为4.1×1012Ω，体积电阻为5.8×1012Ω·cm，熔融指数为2.2 g/10min，冲击强度为31.3 KJ/m2，综合性能最好。如图1可以看出，这种含有多臂导热填料能在材料内部均匀分散，同时能有效形成多导热点链接，少量掺杂能大幅度提高复合材料的导热性能。
实施例10
一种含化学键合的石墨烯/碳纳米管填料的导热绝缘塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1） 将ABS，平均粒径10μm的BN，平均粒径20μm的AlN，GO-CNTs分别在110℃，80℃真空干燥4小时；
（2）按质量份计，取ABS 100份，BN70份，AlN 80份，GO-CNTs 17份，二（乙酰丙酮）钛酸二异丙酯 3份，二硫化钼 2份，抗氧剂B215，抗氧剂168共0.2份在高速搅拌机中搅拌1小时；
（3）用双螺杆挤出机，挤出造粒，挤出后在80℃下烘干12小时成品。
该导热绝缘塑料制样后测试的热导率为9.4 W/m·K，表面电阻为1.1×1012Ω，体积电阻为1.4×1012Ω·cm，熔融指数为2.4 g/10min，冲击强度为37.3 KJ/m2，综合性能良好。
实施例11
一种含化学键合的石墨烯/碳纳米管填料的导热绝缘塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将PPS，平均粒径5μm的BN，平均粒径20μm的MgO，GO-CNTs分别在110℃，80℃真空干燥4小时；
（2）按质量份计，取PPS 100份，BN80份，MgO 80份，GO-CNTs 30份，二(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯 3份，氧化聚乙烯蜡 2份，抗氧剂1010，抗氧剂168共0.2份在高速搅拌机中搅拌1小时；
（3）用双螺杆挤出机，挤出造粒，挤出后在80℃下烘干12小时成品。
该导热绝缘塑料制样后测试的热导率为10.1 W/m·K，表面电阻为2.1×1012Ω，体积电阻为2.4×1012Ω·cm，熔融指数为1.7 g/10min，冲击强度为32.3 KJ/m2，综合性能良好。
实施例12
一种含化学键合的石墨烯/碳纳米管填料的导热绝缘塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1） 将ABS，平均粒径10μm的MgO，平均粒径20μm的SiC，GO-CNTs分别在110℃，80℃真空干燥4小时；
（2）按质量份计，取ABS 100份，MgO 50份，SiC 30份，GO-CNTs 28份，二（乙酰丙酮）钛酸二异丙酯 3份，二硫化钼 2份，抗氧剂1010，抗氧剂168共0.2份在高速搅拌机中搅拌1小时；
（3）用双螺杆挤出机，挤出造粒，挤出后在80℃下烘干12小时成品。
该导热绝缘塑料制样后测试的热导率为7.9 W/m·K，表面电阻为1.7×1012Ω，体积电阻为2.4×1012Ω·cm，熔融指数为3.1 g/10min，冲击强度为37.9 KJ/m2，综合性能良好。
对比例1
一种导热绝缘塑料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将PA6，平均粒径20μm的MgO，平均粒径5μm的SiC分别在110℃，80℃真空干燥4小时；
（2）按质量份计，取PA6 100份，MgO 50份，SiC50份，双（乙酰丙酮）（乙氧基异丙氧基）钛酸酯 3份，氧化聚乙烯蜡 2份，抗氧剂1010，抗氧剂168共0.2份在高速搅拌机中搅拌1小时；
（3）用双螺杆挤出机，挤出造粒，挤出后在80℃下烘干12小时成品。
该导热绝缘塑料制样后测试的热导率为4.7 W/m·K，表面电阻为4.4×1012Ω，体积电阻为4.8×1012Ω·cm，熔融指数为2.4 g/10min，冲击强度为38.3 KJ/m2。
对比例2
一种导热绝缘塑料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将PA6，平均粒径20μm的MgO，平均粒径5μm的SiC，氧化石墨烯分别在110℃， 80℃真空干燥4小时；
（2）按质量份计，取PA6 100份，MgO 50份，SiC50份，氧化石墨烯25份，双（乙酰丙酮）（乙氧基异丙氧基）钛酸酯 3份，氧化聚乙烯蜡 2份，抗氧剂1010，抗氧剂168共0.2份在高速搅拌机中搅拌1小时；
（3）用双螺杆挤出机，挤出造粒，挤出后在80℃下烘干12小时成品。
该导热绝缘塑料制样后测试的热导率为8.7 W/m·K，表面电阻为3.4×104Ω，体积电阻为3.8×103Ω·cm，熔融指数为0.4 g/10min，冲击强度为29.3 KJ/m2。
对比例3
一种导热绝缘塑料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将PA6，平均粒径20μm的MgO，平均粒径5μm的SiC，碳纳米管分别在110℃， 80℃真空干燥4小时；
（2）按质量份计，取PA6 100份，MgO 50份，SiC50份，碳纳米管25份，双（乙酰丙酮）（乙氧基异丙氧基）钛酸酯 3份，氧化聚乙烯蜡 2份，抗氧剂1010，抗氧剂168共0.2份在高速搅拌机中搅拌1小时；
（3）用双螺杆挤出机，挤出造粒，挤出后在80℃下烘干12小时成品。
该导热绝缘塑料制样后测试的热导率为8.9 W/m·K，表面电阻为1.8×104Ω，体积电阻为2.3×103Ω·cm，熔融指数为0.3 g/10min，冲击强度为30.1 KJ/m2。
对比例4
一种导热绝缘塑料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将PA6，平均粒径20μm的MgO，平均粒径5μm的SiC，炭黑，碳纳米管分别在110℃，80℃真空干燥4小时；
（2）按质量份计，取PA6 100份，MgO 50份，SiC50份，氧化石墨烯1.5份，碳纳米管4.5份，双（乙酰丙酮）（乙氧基异丙氧基）钛酸酯 3份，氧化聚乙烯蜡 2份，抗氧剂1010，抗氧剂168共0.2份在高速搅拌机中搅拌1小时；
（3）用双螺杆挤出机，挤出造粒，挤出后在80℃下烘干12小时成品。
该导热绝缘塑料制样后测试的热导率为12.3W/m·K，表面电阻为7.4×103Ω，体积电阻为8.8×102 Ω·cm，熔融指数为0.1 g/10min，冲击强度为27.3 KJ/m2。
性能测试实验：
选用实施效果最佳的实施例9与对比实施例1、2、3、4做了各项性能指标的对比，对本发明进行进一步的说明。
表1
表1 给出了最佳实施例9与各对比例在各项性能上的对比情况，其中对比例1是只添加无机粉体的样品，对比例2为掺杂等质量份石墨烯的样品，对比例3是添加等质量份碳纳米管的样品，对比例4为按照GO-CNTs比例简单混合掺杂石墨烯、碳纳米管的样品。
从表1可以看出，对比例中未添加纳米碳材料或添加单一组分碳材料的样品热导率低于添加GO-CNTs的样品，使用简单混合的石墨烯和碳纳米管的样品中由于碳材料的自由分布，热导率略高于使用GO-CNTs的样品。从样品的电性能来看，添加了GO-CNTs后样品的表面电阻和体积电阻均未发生明显变化，但直接添加等比例的炭黑、碳纳米管，样品的表面电阻和体积电阻均明显减小。同时样品的流动性和力学性能减弱明显，说明采用GO-CNTs作为掺杂物，再大幅提高热导率的同时，能维持样品的绝缘性能不变，同时保持了极佳的流动性。
由上述性能测试分析的结果可知，本发明实施例导热绝缘塑料的制备方法，既可获得多导热绝缘塑料，能获得具有高热导率的绝缘材料，同时能维持原有力学性能。另外，复合材料的制备方法工艺简单，对设备要求低，条件易控，成本低廉，适于工业化生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低黏度高热导率的导热绝缘塑料，其特征在于：由如下质量分数的组分制成：聚合物树脂 100份，无机粉末60～180份，化学键合的石墨烯、碳纳米管多臂导热填料15～30份，偶联剂1～3 份，润滑剂0.2～10 份，抗氧剂0.1～0.2 份；
所述的聚合物树脂为尼龙6 、尼龙66 、尼龙46、聚苯醚、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种；
所述的无机粉末是金属氧化物、氮化物、碳化物中的一种或几种的混合物；其中所述的金属氧化物是氧化铝、氧化镁、氧化锆中的一种或几种的混合物；所述的氮化物是氮化铝、氮化硅、氮化硼中的一种或几种的混合物；所述的碳化物是碳化硅、碳化硼中的一种或几种的混合物；所述的无机粉体的平均粒径在5～20μm；
所述的偶联剂是异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯、双（乙酰丙酮）（乙氧基异丙氧基）钛酸酯、二（乙酰丙酮）钛酸二异丙酯、二(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯、异丙基三（十二烷基苯磺酸）钛酸酯、异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）乙撑钛酸酯中的一种；
所述润滑剂是聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、石蜡、二硫化钼中的一种或几种的组合；
所述抗氧剂是主抗氧剂和辅助抗氧剂的复配物，复配比例为1:1；其中主抗氧剂为1010、1076、1024、3114、697、1098、245、B215 中的一种，辅助抗氧剂为168、626、PEPQ中的一种。
2.根据权利要求1所述一种低黏度高热导率的导热绝缘塑料，其特征在于：所述的化学键合的石墨烯/碳纳米管多臂导热填料为一种以氧化石墨烯为内核，碳纳米管为外侧延伸物的多臂型导热填料。
3.根据权利要求1或2所述一种低黏度高热导率的导热绝缘塑料，其特征在于：所述化学键合的石墨烯/碳纳米管多臂导热填料的制备方法，包括如下步骤：
（1）石墨烯微片、碳纳米管机械活化：
将石墨烯微片利用定温球磨技术，在酸液中直接剥离活化，碳纳米管则利用高温球磨技术直接与偶联剂球磨反应，球磨后，用去离子水洗至中性，在80℃真空干燥12小时，研磨形成断口定位活化的活性碳纳米管；
（2）多臂型导热填料的制备及纯化：
将断口定位活化的碳纳米管水解后获得带羟基的碳纳米管，并与表面带羧基的石墨烯剥离片在二亚胺类物质作用下室温进行接枝反应2小时；
（3）将制备的粉末在二甲苯中回流，并过滤，除去残存的石墨烯、碳纳米管、碳杂质，获得定构设计的多臂型导热填料。
4.一种低黏度高热导率的导热绝缘塑料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）原料预处理：将聚合物树脂、无机粉体、化学键合的石墨烯/碳纳米管多臂导热填料加工前进行预烘干；
（2）混料：按比例将聚合物树脂、无机粉体、化学键合的石墨烯/碳纳米管多臂导热填料、偶联剂、润滑剂、抗氧剂在高速搅拌机中搅拌1~1.5h使其均匀，搅拌时进行加热，但温度恒定控制在聚合物树脂熔点下15℃；
（3）造粒：上述步骤混合好的原料放入双螺杆造粒机挤出造粒，造粒后经80~90℃烘干10~15h而成导热绝缘塑料成品。
5.根据权利要求4所述一种低黏度高热导率的导热绝缘塑料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述预烘干是分别在100~120℃、70~90℃真空干燥3~5h。
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