CN108841081A - 一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料及其制备方法，包括以下具体材料份数，其中氮化铝1‑3份、碳化硅3‑5份、改性石墨1.2‑2.5份、纤维状高导热碳粉4‑8份、鳞片状高导热碳粉6‑12份、聚偏氟乙烯6‑12份、聚丁二烯5‑8份、聚全氟乙丙烯5‑10份、聚丙烯7‑14份、环氧树脂2‑5份、聚苯硫醚4‑8份，环氧乙烷2‑6份、三聚氰胺2.5‑6份、二氰二胺3.2‑7份、表面活性剂0.4‑0.8份。本发明设计的导热塑料，散热均匀，避免灼热点，减少零件因高温造成的局部变形，重量轻，比铝材轻40‑50％，成型加工方便，无需二次加工，产品设计自由度高，同时导热稳定，使用寿命长，整个加工工艺简单，适宜量化生产。

Description

一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，尤其是一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料及其制备方法。
背景技术
随着工业生产和科学技术的发展，传统的导热材料金属，由于其抗腐蚀性能控且导电，在一些特定领域已经受到了限制。如在化工生产和废水处理中使用的热交换器，要求所用材料既受有较高的导热能力，又受耐化学腐蚀、耐高温。在电子电气领域，由于集成技术和微封装技术的发展，电子元器件和电子设备向小型化和微型化方向发展，导致有限的体积内产生了更多的热量，此时则需要高导热的绝缘材料将所产生的热量迅速散大掉。随着高分子科学技术的进步，高分子材料也成为导电、导热领域中的新角色。这一变化，颠接了多年来传统高分子材料绝缘、隔热的概仑近年热导高分子复合材料研究、应用技术的重要进展之一，足将它即保留原有的绝缘性、时热性，又新赋子其高热导性的功能。
目前高分子材料使用较多的是导热塑料，导热塑料是利用导热填料对高分子基体材料进行均匀填充，以提高其导热性能，然而现有的导热塑料在使用中，容易出现损坏，并且与其他导热金属结合效果差，并且传统的制备工艺复杂，成本较高，因此，在这里我们提出一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料及其制备方法。
发明内容
本发明针对背景技术中的不足，提供了一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料及其制备方法。
本发明为解决上述技术不足，采用改性的技术方案，一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料及其制备方法，包括以下具体材料份数，其中氮化铝1-3份、碳化硅3-5份、改性石墨1.2-2.5份、纤维状高导热碳粉4-8份、鳞片状高导热碳粉6-12份、聚偏氟乙烯6-12份、聚丁二烯5-8份、聚全氟乙丙烯5-10份、聚丙烯7-14份、环氧树脂2-5份、聚苯硫醚4-8份，环氧乙烷2-6份、三聚氰胺2.5-6份、二氰二胺3.2-7份、表面活性剂0.4-0.8份。
作为本发明的进一步优选方式，还包括以下具体材料份数，其中氮化铝3份、碳化硅5份、改性石墨2.5份、纤维状高导热碳粉8份、鳞片状高导热碳粉12份、聚偏氟乙烯12份、聚丁二烯8份、聚全氟乙丙烯10份、聚丙烯14份、环氧树脂5份、聚苯硫醚8份，环氧乙烷6份、三聚氰胺6份、二氰二胺7份、表面活性剂0.8份。
作为本发明的进一步优选方式，还包括以下具体材料份数，其中氮化铝1份、碳化硅3份、改性石墨1.2份、纤维状高导热碳粉4份、鳞片状高导热碳粉6份、聚偏氟乙烯6份、聚丁二烯5份、聚全氟乙丙烯5份、聚丙烯7份、环氧树脂2份、聚苯硫醚4份，环氧乙烷2份、三聚氰胺2.5份、二氰二胺3.2份、表面活性剂0.4份。
作为本发明的进一步优选方式，还包括具体的加工步骤包括如下，
S1，将氮化铝、碳化硅、改性石墨、聚偏氟乙烯、聚丁二烯、聚全氟乙丙烯、聚丙烯、环氧树脂、聚苯硫醚，环氧乙烷、三聚氰胺、二氰二胺送入微波箱体的内部，然后对其进行微波处理20-35min，然后对其进行烘干，保持55℃，持续5min；
S2，将微波后的原料送入真空罐体的内部，不断注入惰性气体氩气，保持输送速度在20ml/min，保持45℃，然后利用超声波进行声波震荡处理，持续10-25min；
S3，将处理过后的原料进行常温静置，然后利用电磁溅射的方式鳞片状高导热碳粉、聚偏氟乙烯均匀溅射至原料的表面，使其充分均匀粘附，然后加入表面活性剂，进行充分的均匀混合搅拌；
S4，挤出成型：将步骤S3的混合材料送入挤出机，利用挤出机挤出成型，即完成加工。
作为本发明的进一步优选方式，所述挤出机设为双螺杆挤出机。
作为本发明的进一步优选方式，所述活性剂包括烷基季铵的脂肪酸盐、氟化醚羧酸、季铵化物、磺酸化物中的一种或多种。
作为本发明的进一步优选方式，所述改性石墨的制作方法包括，首先将石墨进行氧化，得到氧化石墨，将所述氧化石墨分散在去离子水中，进行1-4小时超声共振，再将石墨置于惰性气体氩气和乙醇混合蒸气环境中，升温至800-1200℃，并保温1-1.5小时后冷却至室温，得到改性石墨。
本发明所达到的有益效果是：本发明设计的导热塑料，散热均匀，避免灼热点，减少零件因高温造成的局部变形，重量轻，比铝材轻40-50％，成型加工方便，无需二次加工，产品设计自由度高，同时导热稳定，使用寿命长，整个加工工艺简单，适宜量化生产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料及其制备方法，包括以下具体材料份数，其中氮化铝1-3份、碳化硅3-5份、改性石墨1.2-2.5份、纤维状高导热碳粉4-8份、鳞片状高导热碳粉6-12份、聚偏氟乙烯6-12份、聚丁二烯5-8份、聚全氟乙丙烯5-10份、聚丙烯7-14份、环氧树脂2-5份、聚苯硫醚4-8份，环氧乙烷2-6份、三聚氰胺2.5-6份、二氰二胺3.2-7份、表面活性剂0.4-0.8份。
还包括以下具体材料份数，其中氮化铝3份、碳化硅5份、改性石墨2.5份、纤维状高导热碳粉8份、鳞片状高导热碳粉12份、聚偏氟乙烯12份、聚丁二烯8份、聚全氟乙丙烯10份、聚丙烯14份、环氧树脂5份、聚苯硫醚8份，环氧乙烷6份、三聚氰胺6份、二氰二胺7份、表面活性剂0.8份。
还包括以下具体材料份数，其中氮化铝1份、碳化硅3份、改性石墨1.2份、纤维状高导热碳粉4份、鳞片状高导热碳粉6份、聚偏氟乙烯6份、聚丁二烯5份、聚全氟乙丙烯5份、聚丙烯7份、环氧树脂2份、聚苯硫醚4份，环氧乙烷2份、三聚氰胺2.5份、二氰二胺3.2份、表面活性剂0.4份。
还包括具体的加工步骤包括如下，
S1，将氮化铝、碳化硅、改性石墨、聚偏氟乙烯、聚丁二烯、聚全氟乙丙烯、聚丙烯、环氧树脂、聚苯硫醚，环氧乙烷、三聚氰胺、二氰二胺送入微波箱体的内部，然后对其进行微波处理20-35min，然后对其进行烘干，保持55℃，持续5min；
S2，将微波后的原料送入真空罐体的内部，不断注入惰性气体氩气，保持输送速度在20ml/min，保持45℃，然后利用超声波进行声波震荡处理，持续10-25min；
S3，将处理过后的原料进行常温静置，然后利用电磁溅射的方式鳞片状高导热碳粉、聚偏氟乙烯均匀溅射至原料的表面，使其充分均匀粘附，然后加入表面活性剂，进行充分的均匀混合搅拌；
S4，挤出成型：将步骤S3的混合材料送入挤出机，利用挤出机挤出成型，即完成加工。
所述挤出机设为双螺杆挤出机。
所述活性剂包括烷基季铵的脂肪酸盐、氟化醚羧酸、季铵化物、磺酸化物中的一种或多种。
所述改性石墨的制作方法包括，首先将石墨进行氧化，得到氧化石墨，将所述氧化石墨分散在去离子水中，进行1-4小时超声共振，再将石墨置于惰性气体氩气和乙醇混合蒸气环境中，升温至800-1200℃，并保温1-1.5小时后冷却至室温，得到改性石墨。
本发明导热塑料参数表格如下：表1
传统导热塑料参数表格如下：表2
综上述，通过表1和表2明显看出本发明的性能更优，本发明设计的导热塑料，散热均匀，避免灼热点，减少零件因高温造成的局部变形，重量轻，比铝材轻40-50％，成型加工方便，无需二次加工，产品设计自由度高，同时导热稳定，使用寿命长，整个加工工艺简单，适宜量化生产。
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,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料及其制备方法，其特征在于，包括以下具体材料份数，其中氮化铝1-3份、碳化硅3-5份、改性石墨1.2-2.5份、纤维状高导热碳粉4-8份、鳞片状高导热碳粉6-12份、聚偏氟乙烯6-12份、聚丁二烯5-8份、聚全氟乙丙烯5-10份、聚丙烯7-14份、环氧树脂2-5份、聚苯硫醚4-8份，环氧乙烷2-6份、三聚氰胺2.5-6份、二氰二胺3.2-7份、表面活性剂0.4-0.8份。
2.根据权利要求1所述的一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料及其制备方法，其特征在于，还包括以下具体材料份数，其中氮化铝3份、碳化硅5份、改性石墨2.5份、纤维状高导热碳粉8份、鳞片状高导热碳粉12份、聚偏氟乙烯12份、聚丁二烯8份、聚全氟乙丙烯10份、聚丙烯14份、环氧树脂5份、聚苯硫醚8份，环氧乙烷6份、三聚氰胺6份、二氰二胺7份、表面活性剂0.8份。
3.根据权利要求1所述的一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料及其制备方法，其特征在于，还包括以下具体材料份数，其中氮化铝1份、碳化硅3份、改性石墨1.2份、纤维状高导热碳粉4份、鳞片状高导热碳粉6份、聚偏氟乙烯6份、聚丁二烯5份、聚全氟乙丙烯5份、聚丙烯7份、环氧树脂2份、聚苯硫醚4份，环氧乙烷2份、三聚氰胺2.5份、二氰二胺3.2份、表面活性剂0.4份。
4.根据权利要求1所述的一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料及其制备方法，其特征在于，还包括具体的加工步骤包括如下，
S1，将氮化铝、碳化硅、改性石墨、聚偏氟乙烯、聚丁二烯、聚全氟乙丙烯、聚丙烯、环氧树脂、聚苯硫醚，环氧乙烷、三聚氰胺、二氰二胺送入微波箱体的内部，然后对其进行微波处理20-35min，然后对其进行烘干，保持55℃，持续5min；
S2，将微波后的原料送入真空罐体的内部，不断注入惰性气体氩气，保持输送速度在20ml/min，保持45℃，然后利用超声波进行声波震荡处理，持续10-25min；
S3，将处理过后的原料进行常温静置，然后利用电磁溅射的方式鳞片状高导热碳粉、聚偏氟乙烯均匀溅射至原料的表面，使其充分均匀粘附，然后加入表面活性剂，进行充分的均匀混合搅拌；
S4，挤出成型：将步骤S3的混合材料送入挤出机，利用挤出机挤出成型，即完成加工。
5.根据权利要求4所述的一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料及其制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述挤出机设为双螺杆挤出机。
6.根据权利要求1所述的一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料及其制备方法，其特征在于，所述活性剂包括烷基季铵的脂肪酸盐、氟化醚羧酸、季铵化物、磺酸化物中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料及其制备方法，其特征在于，所述改性石墨的制作方法包括，首先将石墨进行氧化，得到氧化石墨，将所述氧化石墨分散在去离子水中，进行1-4小时超声共振，再将石墨置于惰性气体氩气和乙醇混合蒸气环境中，升温至800-1200℃，并保温1-1.5小时后冷却至室温，得到改性石墨。
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