CN107322956A - 功能粒子定向排布的复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及材料领域，具体涉及复合材料的制备方法。功能粒子定向排布的复合材料的制备方法，步骤一、制备带功能粒子的复合材料浆料；步骤二、将带功能粒子的复合材料浆料倾倒至绝缘料槽内；步骤三、对复合材料浆料进行固化处理，同时，对复合材料浆料施加电场，使复合材料浆料内的功能粒子在电场的介电力作用下发生漂移，至固化完成；步骤四、将固化后的复合材料浆料从绝缘料槽内取出，获得功能粒子定向排布的复合材料。在电场的作用下，功能粒子在介电力作用下发生漂移，从而可以改变复合材料浆料中的功能粒子的取向分布，制得不同结构及性能的功能复合材料。

Description

功能粒子定向排布的复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及复合材料的制备方法。

背景技术

任何物体无论是极性还是非极性，当将其放在电场中时都会产生不同程度的极化作用，从而形成感生偶极体。在电场作用下物体内部结构中发生变形，使不同电荷重心发生位移，物体对着电场正极的一面是负电荷中心，对着负极的一面是正电荷中心。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功能粒子定向排布的复合材料的制备方法，以解决上述技术问题。

本发明的目的在于提供一种采用功能粒子定向排布的复合材料的制备方法制得的复合材料，以解决上述技术问题。

本发明可以采用以下技术方案来实现：

功能粒子定向排布的复合材料的制备方法，其特征在于，

步骤一、制备带功能粒子的复合材料浆料；

步骤二、将带功能粒子的复合材料浆料倾倒至绝缘料槽内；

步骤三、对复合材料浆料进行固化处理，同时，对复合材料浆料施加电场，使复合材料浆料内的功能粒子在电场的介电力作用下发生漂移，至固化完成；

步骤四、将固化后的复合材料浆料从绝缘料槽内取出，获得功能粒子定向排布的复合材料。

在电场的作用下，功能粒子在介电力作用下发生漂移，从而可以改变复合材料浆料中的功能粒子的取向分布，制得不同结构及性能的功能复合材料。

所述复合材料浆料优选为导热粒子复合浆料，所述导热粒子聚合物浆料为硅氧烷基树脂、助剂以及导热粒子高速搅拌至均匀后得到的悬浮浆料，以所述导热粒子作为功能粒子。本发明通过定向排布可使导热粒子搭接形成通路，使热量快速传递，从而可以达到高导热的效果。

所述绝缘料槽的深度优选不大于7mm，进一步优选0.1mm～5.0mm。以减少复合材料浆料的厚度，确保复合材料浆料内外的导热粒子都能受到电场的作用，发生介电转移，制得复合材料性能内外一致。

所述电场通过两个金属极板对复合材料浆料内的功能粒子施加介电力作用；

所述绝缘料槽呈方形框状，其中的一个金属极板固定在所述绝缘料槽的下方，作为所述绝缘料槽的底。以使复合材料浆料的下方与金属极板紧密接触，从而了降低对电场强度的要求。

另一个金属极板可以扣在所述绝缘料槽的上方，作为所述绝缘料槽的盖。也可以，另一个金属极板可放入放在绝缘料槽内，并压在所述绝缘料槽内的所述复合材料浆料上。进一步优选，压在所述复合材料浆料上的金属极板的外轮廓与所述绝缘料槽的内轮廓相同。两种方案，都可以在一定程度上减少复合材料浆料的上方与金属极板的距离，从而降低对电场强度的要求。但后者，在可以降低对电场强度的要求的基础上，还具有下述预想不到的技术效果：

1.与所述复合材料浆料紧密接触，最大程度上降低了对电场强度的要求；

2.压在所述复合材料浆料上的金属极板，可以作为负载，一方面，在重力的作用下，可驱使复合材料浆料流动至表面光滑平整；另一方面，在一定程度上驱赶出复合材料浆料内的气体，使制得的复合材料内部少气泡，甚至无气泡。

本专利，可以通过施加不同频率和强度电场，获得不同的排布和分布，成型完毕后，这种定向排列结构会固定下来，从而制备不同结构及性能的功能复合材料。

对复合材料浆料可以采用热固化、光固化的方式进行固化，采用光固化的方式的时候，所述绝缘料槽优选透光材料制成的绝缘料槽。

所述金属极板优选为金属电极板。为了避免金属电极板对光的遮挡，所述金属电极板可以是透明的、呈板状的金属电极。当然所谓的透明，可以透明，也可以是把电极做得非常薄。

所述金属电极板也可以包括一透光基板，在透光基板内嵌有平行排布的金属条，相邻的两个金属条之间设有间隙。以利用间隙使固化过程所需要的光射入。

优选方案1，所述金属条所在的平面与所述透光基板靠近所述复合材料浆料的一面所在的平面平行；

位于同一个透光基板上的金属条等间距排布，且间距不小于所述金属条的宽度；

位于不同透光基板上的金属条交替间隔排布。这个当复合材料浆料上方是金属条时，下方对着间隙，当复合材料浆料下方是金属条时，上方对着间隙，故总有一方是允许光透射进来的，从而保证复合材料浆料的光固化效果。

优选方案2，所述金属条所在的平面与所述透光基板靠近所述复合材料浆料的一面所在的平面存在交叉，位于同一个透光基板上的金属条等间距排布，且间距不小于1mm。以利用两个倾斜的金属条之间的倾斜空间为光提供一进入通道，确保光固化的顺利进行。因该结构允许两个金属条靠的比较近，故允许，相邻的两个金属条，其中一个金属条的上侧边正对另一个金属条的下侧边，甚至两个侧边允许重叠。该结构可以实现电场的全覆盖，使介电力作用更加均匀，生成的复合材料性能一致性好，且更加稳定。

步骤四中，可以通过使绝缘料槽震动的方法，破坏固化后的复合材料浆料与绝缘料槽的底的粘连程度，方便、完整地将固化后的复合材料浆料从绝缘料槽内取出。当所述绝缘料槽采用方形框状，底为一金属电极时，效果更佳显著。

采用功能粒子定向排布的复合材料的制备方法制得的复合材料，其特征在于，所述复合材料采用功能粒子定向排布的复合材料的制备方法制得。

附图说明

图1为具体实施例1中的金属极板及绝缘料槽的结构示意图；

图2为具体实施例2中的金属极板及绝缘料槽的结构示意图；

图3为具体实施例3中的金属极板及绝缘料槽的结构示意图；

图4为含有透光基板的金属电极板的一种结构示意图；

图5为施加电场前后复合材料浆料的粒子结构变化图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参照图1-图5，功能粒子定向排布的复合材料的制备方法，步骤一、制备带功能粒子的复合材料浆料；步骤二、将带功能粒子的复合材料浆料倾倒至绝缘料槽2内；步骤三、对复合材料浆料进行固化处理，同时，对复合材料浆料施加电场，使复合材料浆料内的功能粒子在电场的介电力作用下发生漂移，至固化完成；步骤四、将固化后的复合材料浆料从绝缘料槽2内取出，获得功能粒子定向排布的复合材料。在电场的作用下，功能粒子在介电力作用下发生漂移，从而可以改变复合材料浆料中的功能粒子的取向分布，制得不同结构及性能的功能复合材料。

复合材料浆料优选为导热粒子复合浆料，导热粒子聚合物浆料为硅氧烷基树脂、助剂以及导热粒子高速搅拌至均匀后得到的悬浮浆料，以导热粒子作为功能粒子。本发明通过定向排布可使导热粒子搭接形成通路，使热量快速传递，从而可以达到高导热的效果。

作为一种优选方案，导热粒子聚合物浆料为30％硅氧烷基树脂、10％助剂以及60％导热粒子高速搅拌至均匀后得到的悬浮浆料。

绝缘料槽2的深度优选不大于7mm，进一步优选0.1mm～5.0mm。以减少复合材料浆料的厚度，确保复合材料浆料内外的导热粒子都能受到电场的作用，发生介电转移，制得复合材料性能内外一致。

电场通过两个金属极板对复合材料浆料内的功能粒子施加介电力作用；绝缘料槽2呈方形框状，其中的一个金属极板固定在绝缘料槽2的下方，作为绝缘料槽2的底。以使复合材料浆料的下方与金属极板紧密接触，从而了降低对电场强度的要求。

另一个金属极板可以扣在绝缘料槽2的上方，作为绝缘料槽2的盖。也可以，另一个金属极板可放入放在绝缘料槽2内，并压在绝缘料槽2内的复合材料浆料上。进一步优选，压在复合材料浆料上的金属极板的外轮廓与绝缘料槽2的内轮廓相同。两种方案，都可以在一定程度上减少复合材料浆料的上方与金属极板的距离，从而降低对电场强度的要求。但后者，在可以降低对电场强度的要求的基础上，还具有下述预想不到的技术效果：与复合材料浆料紧密接触，最大程度上降低了对电场强度的要求；压在复合材料浆料上的金属极板，可以作为负载，一方面，在重力的作用下，可驱使复合材料浆料流动至表面光滑平整；另一方面，在一定程度上驱赶出复合材料浆料内的气体，使制得的复合材料内部少气泡，甚至无气泡。本专利，可以通过施加不同频率和强度电场，获得不同的排布和分布，成型完毕后，这种定向排列结构会固定下来，从而制备不同结构及性能的功能复合材料。

具体实施例1，参照图1，绝缘料槽2采用方形框状，取一个金属极板固定在绝缘料槽2的下方，即下金属极板3，作为绝缘料槽2的底，取另一个金属极板放置在绝缘料槽2内，即上金属极板1，上金属极板1的外轮廓与绝缘料槽2的内轮廓相同，上金属极板1的厚度小于绝缘料槽2的深度；将复合材料浆料导入绝缘料槽2内，上金属极板1压在复合材料浆料上，在重力的作用下，使复合材料浆料流动至表面光滑平整，并赶出多余气泡，施加电场，使复合材料浆料内的功能粒子在电场的介电力作用下发生漂移，至固化完成。上金属极板1上还设有一把柄，用来推进和拉出上金属极板1。

具体实施例2，参照图2，绝缘料槽2采用方形框状，取一个金属极板固定在绝缘料槽2的下方，即下金属极板3，作为绝缘料槽2的底，取另一个金属极板放置在绝缘料槽2上，即上金属极板1，且设有一平行推动装置，使上金属极板1可以在绝缘料槽2上方左右移动，上金属极板1的宽度与绝缘料槽2宽度一致，上金属极板1的长度小于绝缘料槽2长度。将复合材料浆料导入绝缘料槽2内，上金属板也可以当做一刮板，左右移动刮去多余的复合材料浆料，至其表面光滑平整，再施加电场，使复合材料浆料内的功能粒子在电场的介电力作用下发生漂移，至固化完成。上金属极板1上还设有一把柄，用来左右移动上金属极板1。

对复合材料浆料可以采用热固化、光固化的方式进行固化，采用光固化的方式的时候，绝缘料槽2优选透光材料制成的绝缘料槽2。金属极板优选为金属电极板。为了避免金属电极板对光的遮挡，金属电极板可以是透明的、呈板状的金属电极。当然所谓的透明，可以透明，也可以是把电极做得非常薄。

参照图4，金属电极板也可以包括一透光基板，在透光基板内嵌有平行排布的金属条5，相邻的两个金属条5之间设有间隙。以利用间隙使固化过程所需要的光射入。

优选方案1，金属条5所在的平面与透光基板靠近复合材料浆料的一面所在的平面平行；位于同一个透光基板上的金属条5等间距排布，且间距不小于金属条5的宽度；位于不同透光基板上的金属条5交替间隔排布。当复合材料浆料上方是金属条5时，下方对着间隙，当复合材料浆料下方是金属条5时，上方对着间隙，故总有一方是允许光透射进来的，从而保证复合材料浆料的光固化效果。

优选方案2，金属条5所在的平面与透光基板靠近复合材料浆料的一面所在的平面存在交叉，位于同一个透光基板上的金属条5等间距排布，且间距不小于1mm。以利用两个倾斜的金属条5之间的倾斜空间为光提供一进入通道，确保光固化的顺利进行。因该结构允许两个金属条5靠的比较近，故允许，相邻的两个金属条5，其中一个金属条5的上侧边正对另一个金属条5的下侧边，甚至两个侧边允许重叠。该结构可以实现电场的全覆盖，使介电力作用更加均匀，生成的复合材料性能一致性好，且更加稳定。

步骤四中，可以通过使绝缘料槽2震动的方法，破坏固化后的复合材料浆料与绝缘料槽2的底的粘连程度，方便、完整地将固化后的复合材料浆料从绝缘料槽2内取出。当绝缘料槽2采用方形框状，底为一金属电极时，效果更佳显著。

具体实施例3，参照图3，绝缘料槽2采用方形框状，取一个金属极板固定在绝缘料槽2的下方，即下金属极板3，作为绝缘料槽2的底，取另一个金属极板放置在绝缘料槽2上，即上金属极板1，作为绝缘料槽2的盖，绝缘料槽2中设置有一震动装置4，设置有一震动开关，当固化完成后，按下震动开关，启动震动装置4，破坏固化后的复合材料浆料与绝缘料槽2的底的粘连程度，方便、完整地将固化后的复合材料浆料从绝缘料槽2内取出。

采用功能粒子定向排布的复合材料的制备方法制得的复合材料，复合材料采用功能粒子定向排布的复合材料的制备方法制得。

复合材料类型为导电复合材料、导热复合材料、磁性复合材料等。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.功能粒子定向排布的复合材料的制备方法，其特征在于，

步骤一、制备带功能粒子的复合材料浆料；

步骤二、将带功能粒子的复合材料浆料倾倒至绝缘料槽内；

步骤三、对复合材料浆料进行固化处理，同时，对复合材料浆料施加电场，使复合材料浆料内的功能粒子在电场的介电力作用下发生漂移，至固化完成；

步骤四、将固化后的复合材料浆料从绝缘料槽内取出，获得功能粒子定向排布的复合材料。

2.根据权利要求1所述的功能粒子定向排布的复合材料的制备方法，其特征在于，所述绝缘料槽的深度为0.1mm～5.0mm。

3.根据权利要求1所述的功能粒子定向排布的复合材料的制备方法，其特征在于，所述电场通过两个金属极板对复合材料浆料内的功能粒子施加介电力作用；

所述绝缘料槽呈方形框状，其中的一个金属极板固定在所述绝缘料槽的下方，作为所述绝缘料槽的底。

4.根据权利要求3所述的功能粒子定向排布的复合材料的制备方法，其特征在于，另一个金属极板扣在所述绝缘料槽的上方，作为所述绝缘料槽的盖。

5.根据权利要求3所述的功能粒子定向排布的复合材料的制备方法，其特征在于，另一个金属极板放在绝缘料槽内，并压在所述绝缘料槽内的所述复合材料浆料上，压在所述复合材料浆料上的金属极板的外轮廓与所述绝缘料槽的内轮廓相同。

6.根据权利要求1所述的功能粒子定向排布的复合材料的制备方法，其特征在于，对复合材料浆料采用热固化、光固化的方式进行固化，采用光固化的方式的时候，所述绝缘料槽透光材料制成的绝缘料槽。

7.根据权利要求1所述的功能粒子定向排布的复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属极板为金属电极板，所述金属电极板包括一透光基板，在透光基板内嵌有平行排布的金属条，相邻的两个金属条之间设有间隙。

8.根据权利要求7所述的功能粒子定向排布的复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属条所在的平面与所述透光基板靠近所述复合材料浆料的一面所在的平面平行；

位于同一个透光基板上的金属条等间距排布，且间距不小于所述金属条的宽度；

位于不同透光基板上的金属条交替间隔排布，当复合材料浆料上方是金属条时，下方对着间隙，当复合材料浆料下方是金属条时，上方对着间隙。

9.根据权利要求7所述的功能粒子定向排布的复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属条所在的平面与所述透光基板靠近所述复合材料浆料的一面所在的平面存在交叉，位于同一个透光基板上的金属条等间距排布，且间距不小于1mm。

10.采用功能粒子定向排布的复合材料的制备方法制得的复合材料，其特征在于，所述复合材料采用权利要求1-9中任意一项所述的功能粒子定向排布的复合材料的制备方法制得。