CN108440839A - 一种导热聚合物复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种导热聚合物复合材料及其制备方法。本发明提供一种导热聚合物复合材料，所述复合材料由聚合物1、聚合物2和导热填料通过熔融共混和微注塑成型法制备，所述复合材料中聚合物2为微纤维结构；其中，聚合物1、聚合物2和导热填料的比例为：聚合物1 80～95重量份，聚合物2 5～20重量份，导热填料1～10重量份；聚合物1的熔点小于聚合物2的熔点，聚合物1的熔融指数小于聚合物2的熔融指数；导热填料选择性分布在聚合物2中或其表面处。本发明所得复合材料同时具有良好的导热性能和力学性能。

Description

一种导热聚合物复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种导热聚合物复合材料及其制备方法。
背景技术
导热聚合物复合材料广泛应用于生产和生活领域，要提高其导热性能，通常向其中添加导热填料等，但是添加大量的填料后势必会降低其力学性能及其复合材料的综合性能。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供一种导热聚合物复合材料，所得复合材料同时具有良好的导热性能和力学性能。
本发明的技术方案：
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种导热聚合物复合材料，所述复合材料由聚合物1、聚合物2和导热填料通过熔融共混和微注塑成型法制备，所述复合材料中聚合物2为微纤维结构；其中，聚合物1、聚合物2和导热填料的比例为：聚合物1 80～95重量份，聚合物2 5～20重量份，导热填料1～10重量份；聚合物1的熔点小于聚合物2的熔点，聚合物1的熔融指数小于聚合物2的熔融指数；导热填料选择性分布在聚合物2中或其表面处。
进一步，所述聚合物1选自聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯中的一种；所述聚合物2选自尼龙6、尼龙66、尼龙1010、尼龙610、尼龙1212或聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述导热填料选自氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼或碳化硅中的至少一种。
进一步，所述微注塑成型法中：注射速度为300mm/s，注射温度为250℃～260℃，注射压力1200bar，模具温度为80℃～110℃。
本发明要解决的第二个技术问题是提供上述导热聚合物复合材料的制备方法，所述制备方法为：首先将聚合物1、聚合物2与导热填料熔融共混得聚合物1/聚合物2/导热填料混合料，再将该混合料通过微注塑成型制得导热聚合物材料；所述微注塑成型过程中，注射速度为300mm/s，注射温度为250℃～260℃，注射压力1200bar，模具温度为80℃～110℃。
本发明要解决的第三个技术问题是提供一种提高聚合物材料导热性能的方法，所述方法为：在聚合物1中引入聚合物2和导热填料，并将聚合物1、聚合物2和导热填料通过熔融共混和微注塑成型法共混制备；其中，聚合物1、聚合物2和导热填料的比例为：聚合物180～95重量份，聚合物2 5～20重量份，导热填料1～10重量份；聚合物1的熔点小于聚合物2的熔点，聚合物1的熔融指数小于聚合物2的熔融指数；导热填料选择性分布在聚合物2中或其表面处。
本发明熔融过程中，所选导热填料由于界面张力的作用会选择性分布在聚合物2相中，再通过微注塑成型，由于微注塑成型能够产生强大的剪切场、较大的温度梯度从而使得粘度较低(熔融指数较高)的聚合物2原位成纤，并且导热填料选择性分布在聚合物2中，从而使得最终所得复合材料的导热性能大大提高。
本发明的有益效果：
1、本发明在粘度较高的聚合物1、粘度较低的聚合物2中加入导热填料，通过微注塑成型法实现了：粘度较低的聚合物相在粘度较高的聚合物相中形成形态良好的原位纤维，从而起到了增强作用，并且能够明显降低导热填料的使用含量，达到较高的导热效果。
2、本发明制备原料易得简单，成本低，并且能够大范围地扩大微型复合材料的工业应用，制得了原位聚合物纤维/聚合物合金材料。
3、本发明提供了一种新的形成原位纤维的加工方法，提高了聚合物的力学性能，冲击性能以及导热性能，可加工性，具有良好的尺寸稳定性；此外，该方法能够明显缩短加工周期。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
(1)将聚丙烯和PA6在80℃真空烘干12h；
(2)将干燥处理好的PA6 5重量份和氮化硼5重量份放入密炼机中在240℃下进行熔融共混，共混时间为5分钟得PA6/氮化硼混合料；再将混合料与聚丙烯95重量份在240℃下继续熔融共混，共混时间为5分钟；
(3)然后干燥造粒后进行微注射成型加工，注射速度为300mm/s，注射温度为260℃，注射压力1200bar，模具温度为80℃；所得样条的形状为哑铃型，尺寸为15*3*0.3mm3。将所得样条进行力学性能和导热性能的测试，其性能结果如表1所示。
实施例2
制备过程同实施例1，区别仅在于：PA6 10重量份、氮化硼5重量份，聚丙烯90重量份；将所得样条进行力学性能和导热性能的测试，其性能结果如表1所示。
实施例3
制备过程同实施例1，区别仅在于：PA6 20重量份、氮化硼5重量份，聚丙烯80重量份；将所得样条进行力学性能和导热性能的测试，其性能结果如表1所示。
实施例4
制备过程同实施例1，区别仅在于：PA6 20重量份、氮化硼10重量份，聚丙烯80重量份；将所得样条进行力学性能和导热性能的测试，其性能结果如表1所示。
实施例5
制备过程同实施例1，区别仅在于：将干燥处理好的氮化硼5重量份和聚丙烯80重量份在240℃下共混放入密炼机中进行熔融共混，共混时间为5分钟得得到聚丙烯/氮化硼混合料再将混合料与PA6 20重量份在240℃下继续熔融共混，共混时间为2分钟；将所得样条进行力学性能和导热性能的测试，其性能结果如表1所示。
表1聚丙烯及实施例1-5、对比例1所得聚丙烯复合材料的力学性能和导热性能
对比例1
制备过程同实施例1，区别仅在于：步骤(3)为：然后干燥造粒后进行普通成型加工，注射速压力为450bar，注射温度为260℃，模具温度为100℃；所得样条的形状为哑铃型，尺寸为150*10*17mm3。将所得样条进行力学性能和导热导热性能的测试，其性能结果如表1所示。
尽管上面结合实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (5)

1.导热聚合物复合材料，其特征在于，所述复合材料由聚合物1、聚合物2和导热填料通过熔融共混和微注塑成型法制备，所述复合材料中聚合物2为微纤维结构；其中，聚合物1、聚合物2和导热填料的比例为：聚合物1 80～95重量份，聚合物2 5～20重量份，导热填料1～10重量份；聚合物1的熔点小于聚合物2的熔点，聚合物1的熔融指数小于聚合物2的熔融指数；导热填料选择性分布在聚合物2中或其表面处。
2.根据权利要求1所述的导热聚合物复合材料，其特征在于，所述聚合物1选自聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯中的一种；所述聚合物2选自尼龙6、尼龙66、尼龙1010、尼龙610、尼龙1212或聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述导热填料选自氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼或碳化硅中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的导热聚合物复合材料，其特征在于，所述微注塑成型法中：注射速度为300mm/s，注射温度为250℃～260℃，注射压力1200bar，模具温度为80℃～110℃。
4.权利要求1～3任一项所述导热聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：首先将聚合物1、聚合物2与导热填料熔融共混得聚合物1/聚合物2/导热填料混合料，再将该混合料通过微注塑成型制得导热聚合物材料；所述微注塑成型过程中，注射速度为300mm/s，注射温度为250℃～260℃，注射压力1200bar，模具温度为80℃～110℃。
5.一种提高聚合物材料导热性能的方法，其特征在于，所述方法为：在聚合物1中引入聚合物2和导热填料，并将聚合物1、聚合物2和导热填料通过熔融共混和微注塑成型法共混制备；其中，聚合物1、聚合物2和导热填料的比例为：聚合物1 80～95重量份，聚合物2 5～20重量份，导热填料1～10重量份；聚合物1的熔点小于聚合物2的熔点，聚合物1的熔融指数小于聚合物2的熔融指数；导热填料选择性分布在聚合物2中或其表面处。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109401251A (zh) * 2018-11-02 2019-03-01 中国科学院长春应用化学研究所 一种聚乳酸导热复合材料及其制备方法
CN109575572A (zh) * 2018-12-11 2019-04-05 四川大学 一种提高聚合物基复合材料介电性能的方法

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