CN110499013A - 一种酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110499013A
CN110499013A CN201910832022.7A CN201910832022A CN110499013A CN 110499013 A CN110499013 A CN 110499013A CN 201910832022 A CN201910832022 A CN 201910832022A CN 110499013 A CN110499013 A CN 110499013A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ketone
graphene
arylene ether
ether nitrile
composite material
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
Application number
CN201910832022.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110499013B (zh
Inventor
曲敏杰
王豆
周光远
吴立豪
徐培琦
王志超
张勇杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Polytechnic University
Original Assignee
Dalian Polytechnic University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Polytechnic University filed Critical Dalian Polytechnic University
Priority to CN201910832022.7A priority Critical patent/CN110499013B/zh
Publication of CN110499013A publication Critical patent/CN110499013A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110499013B publication Critical patent/CN110499013B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L71/00—Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2371/00—Characterised by the use of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2371/08—Polyethers derived from hydroxy compounds or from their metallic derivatives
    • C08J2371/10—Polyethers derived from hydroxy compounds or from their metallic derivatives from phenols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2423/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2423/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2423/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2423/06—Polyethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2491/00—Characterised by the use of oils, fats or waxes; Derivatives thereof
    • C08J2491/06—Waxes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

本发明涉及导热塑料技术领域，具体涉及一种酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料及其制备方法。本发明导热复合材料由酚酞聚芳醚腈酮、石墨烯、辅助填料、分散剂、相容剂和润滑剂组成。本发明采用石墨烯填充PEK‑CN制得成本低、导热效果佳的导热塑料，满足制件的使用要求，领域突破，是取代散热电子器的有效方法之一。本发明获得的产品性能优异，兼顾导热和力学性能，工艺简单，工艺控制要求较低，且实验不涉及复杂操作过程，易于在现有加工设备中实现。

Description

一种酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及导热塑料技术领域，具体涉及一种酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料及其制备方法。
背景技术
近年来，电子产品逐渐向着轻、薄、小的方向发展，同时高频工作环境使电子元器件产生的热量迅速增加，温度也随之迅速升高，若热量不能及时散出，会加剧产品的老化和损坏，从而降低产品的性能、可靠性和寿命。因此，当前电子和能源领域对于材料的导热性能提出了越来越高的要求。高分子复合材料因其低密度、易加工、耐化学腐蚀以及优异的力学性能等优点在变压器电感、电子元器件散热、特种电缆、电子封装等领域大放异彩，成为解决电子领域散热问题的候选材料。
酚酞聚芳醚腈酮(PEK-CN)具有耐高温、良好的韧性和刚性、耐疲劳性、物理稳定性及绝缘稳定性等优点，广泛应用于航空航天、电子电器、交通运输等领域。然而PEK-CN本身的导热系数很低，不利于热量的传导。
发明内容
为弥补现有技术的不足，本发明在高分子PEK-CN中添加具有高导热系数的填料来提高其导热性能，提供一种酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料及其制备方法，以解决现有技术中酚酞聚芳醚腈酮导热率低的问题。
本发明采用以下技术方案：
一种酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料由酚酞聚芳醚腈酮、石墨烯、辅助填料、分散剂、相容剂和润滑剂组成；原料重量份数为酚酞聚芳醚腈酮60～90份、石墨烯0～40份、辅助填料0～20份、分散剂0～1份、相容剂0～3份和润滑剂0～3份。
所述的酚酞聚芳醚腈酮为酚酞型酚酞聚芳醚腈酮，具有式(1)所示的结构。
所述酚酞聚芳醚腈酮的密度为1.260g/cm3，熔点为334℃。
所述酚酞聚芳醚腈酮是粒径为1～20μm的白色粉末状材料。
所述的石墨烯选自纯石墨烯、氧化石墨烯、羧基化石墨烯和水性浆料石墨烯的一种或几种的混合物。
所述的辅助填料为氮化硼、氮化铝、碳化硅、炭黑、碳纤维和碳纳米管中的一种或几种的混合物。
所述的分散剂为硬脂酞胺、硬脂酸单甘油酯和低分子离聚物的一种或几种的混合物。
所述的相容剂为KBM-403、KH550和KH560的一种或几种的混合物。
所述润滑剂为PE蜡、微晶石蜡和低分子量聚丙烯的一种或几种的混合物。
本发明同时请求保护一种酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将酚酞聚芳醚腈酮、石墨烯、辅助填料、分散剂、相容剂和润滑剂称量在高速混合机混合均匀，制得混合物A；
(2)将混合物A在干燥处理，制得混合物B；
(3)将步骤(2)所得的混合物B于模具中，在平板硫化机中冷压处理，取出后迅速放入在高温老化箱中烧结，最后再于平板硫化机中冷压处理，脱模后制备得到小薄片，完成酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料制备过程。
在一些实施方式中，混合物A在120℃条件下干燥处理2～3h。
在一些实施方式中，混合物B在烧结处理前冷压，该方式可减少料在熔融过程时模腔中的溢出，增加材料的致密度，具体在5～10MPa条件下处理200～300s；烧结处理在320℃条件下保持40～50min；在烧结处理后冷压，具体在10MPa条件下400～500s。
作为本发明优选的实施方式，酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料采用以下制备方法：(1)将酚酞聚芳醚腈酮60份、水性浆料石墨烯30-32份、碳化硅3-5份、硬脂酞胺1份、偶联剂KH-560为2份、润滑剂PE蜡1份和微晶石蜡1份称量在高速混合机混合均匀，制得混合物A；
(2)将混合物A在120℃条件下干燥处理2～3h，制得混合物B；
(3)将步骤(2)所得的混合物B于内径为30mm的模具中，在平板硫化机中10MPa条件下冷压处理200～300s，取出后迅速放入在高温老化箱中320℃烧结40～50min，最后再于平板硫化机中10MPa冷压处理400～500s，脱模后制备得到复合材料。
本发明同时请求保护上述的酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料在散热电子器领域上的应用。
本发明克服了现有技术中对于酚酞型酚酞聚芳醚腈酮的导热性能的研究尚未成熟，采用石墨烯填充PEK-CN制得成本低、导热效果佳的导热塑料，满足制件的使用要求，领域突破，是取代散热电子器的方法之一。本发明所采用的PEK-CN密度低，是一种用途广泛的特种工程塑料，制备过程不涉及成分复杂的助剂和处理液，实验环保。石墨烯以其优良的光学、电学等特性吸引了众多研究者的目光，而其超高的导热系数(≈5300W/(m·k))能够满足电子工业中高密度、高集成度组装发展的要求。由于石墨烯材料堆积密度小和比表面积大的特点，将石墨烯占高分子复合材料的质量百分比控制在5～35％之内，既能保证石墨烯的性能得到发挥，也可使高分子酚酞聚芳醚腈酮具有机械性能价值。
本发明首先对原料进行混合处理，将酚酞聚芳醚腈酮、石墨烯、辅助填料、分散剂、相容剂和润滑剂进行混合均匀，通过添加不同高导热的填料进行复配，从而获得良好导热性和机械性能的高分子复合材料。利用其他辅助导热氮化硼、氮化铝和碳化硅和石墨烯的协同作用，更好的发挥石墨烯的优异性。本发明在制备过程中对酚酞聚芳醚腈酮先进行干燥处理，由于酚酞聚芳醚腈酮具有吸湿性，其处理可以防止水分蒸发，在模压过程中使气泡更好溢出。
本发明获得的产品性能优异，兼顾导热和力学性能，工艺简单，工艺控制要求较低，且实验不涉及复杂操作过程，易于在现有加工设备中实现。
附图说明
图1为本发明具体实施例的导热系数图。
图2为本发明对比例的导热系数图。
具体实施方式
为进一步了解本发明，结合以下实例对本发明实施方案进行描述，但是，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征，而不是对本发明的限制，该领域的技术熟练人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。
下面实施案例中所选用的酚酞聚芳醚腈酮优选购自中国科学院长春应用化学研究所，具体为酚酞型酚酞聚芳醚腈酮。当然也可以选择不同的酚酞聚芳醚腈酮，均属于本发明的保护范围。酚酞聚芳醚腈酮先进行干燥处理再与其他试剂复合。
下面实施案例中所选用的石墨烯优选购自苏州格瑞丰纳米科技有限公司，石墨烯为水性浆料石墨烯(石墨烯含量为10wt％)，当然也可以选择的不同的石墨烯，均属于本发明的保护范围。
下面实施案例中所选用的辅助填料优选购自山东金蒙新材料股份有限公司和营口硼达精细化工有限公司，辅助填料优选为碳化硅或氮化硼，粒径为1200目、1800目、2500目和6000目，当然也可以选择不同辅助填料，均属于本发明的保护范围。
实施例1
将酚酞型酚酞聚芳醚腈酮90份、水性浆料石墨烯5份、分散剂硬脂酞胺1份、偶联剂KH-5602份和润滑剂PE蜡1份和微晶石蜡1份经高速万能粉碎机处理3～5min，使其充分混合均匀，然后放入电热鼓风干燥箱中进行干燥处理。其中，所述的干燥处理，具体为在120℃条件下进行2h。
称取约3g干燥后的混合物置于内径为30mm的模具中，将模具于平板硫化机中冷压处理，取出后迅速放入高温老化箱中烧结，最后再于平板硫化机中热压处理，脱模后制备得到直径30mm，厚度3mm的小薄片，完成酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料制备过程。其中，由于PEK-CN有较强的粘性，故原材料在与模具接触的上下表面涂抹脱模剂；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理200s；所述在高温老化箱中烧结，具体处理为在320℃条件下处理40min；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理500s。
实施例2
将酚酞型酚酞聚芳醚腈酮80份、水性浆料石墨烯15份、分散剂硬脂酞胺1份、偶联剂KH-560为2份、润滑剂PE蜡1份和微晶石蜡1份经高速万能粉碎机处理3～5min，使其充分混合均匀，然后放入电热鼓风干燥箱中进行干燥处理。其中，所述的干燥处理，具体为在120℃条件下进行2h。
称取约3g干燥后的混合物置于模具中，将模具于平板硫化机中冷压处理，取出后迅速放入高温老化箱中烧结，最后再于平板硫化机中热压处理，脱模后制备得到直径30mm，厚度3mm的小薄片，完成酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料制备过程。在原材料与模具接触的上下表面涂抹脱模剂；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理200s；所述在高温老化箱中烧结，具体处理为在320℃条件下处理40min；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理500s。
实施例3
将酚酞型酚酞聚芳醚腈酮70份、水性浆料石墨烯25份、分散剂硬脂酞胺1份、偶联剂KH-560为2份、润滑剂PE蜡1份和微晶石蜡1份经高速万能粉碎机处理3～5min，使其充分混合均匀，然后放入电热鼓风干燥箱中进行干燥处理。其中，所述的干燥处理，具体为在120℃条件下进行2h。
称取约3g干燥后的混合物置于模具中，将模具于平板硫化机中冷压处理，取出后迅速放入高温老化箱中烧结，最后再于平板硫化机中热压处理，脱模后制备得到直径30mm，厚度3mm的小薄片，完成酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料制备过程。在原材料与模具接触的上下表面涂抹脱模剂；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理200s；所述在高温老化箱中烧结，具体处理为在320℃条件下处理40min；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理500s。
实施例4
将酚酞型酚酞聚芳醚腈酮60份、水性浆料石墨烯35份、分散剂硬脂酞胺1份、偶联剂KH-560为2份、润滑剂PE蜡1份和微晶石蜡1份经高速万能粉碎机处理3～5min，使其充分混合均匀，然后放入电热鼓风干燥箱中进行干燥处理。其中，所述的干燥处理，具体为在120℃条件下进行2h。
称取约3g干燥后的混合物置于模具中，将模具于平板硫化机中冷压处理，取出后迅速放入高温老化箱中烧结，最后再于平板硫化机中热压处理，脱模后制备得到直径30mm，厚度3mm的小薄片，完成酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料制备过程。在原材料与模具接触的上下表面涂抹脱模剂；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理200s；所述在高温老化箱中烧结，具体处理为在320℃条件下处理40min；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理500s。
实施例5
将酚酞型酚酞聚芳醚腈酮60份、水性浆料石墨烯32份、粒径为6000目的碳化硅3份、分散剂硬脂酞胺1份、偶联剂KH-560为2份、润滑剂PE蜡1份和微晶石蜡1份经高速万能粉碎机处理3～5min，使其充分混合均匀，接着放入电热鼓风干燥箱中进行干燥处理。其中，所述的干燥处理，具体为在120℃条件下进行2h。
称取约3g干燥后的混合物置于模具中，将模具于平板硫化机中冷压处理，取出后迅速放入高温老化箱中烧结，最后再于平板硫化机中热压处理，脱模后制备得到直径30mm，厚度3mm的小薄片，完成酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料制备过程，在原材料与模具接触的上下表面涂抹脱模剂；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理200s；所述在高温老化箱中烧结，具体处理为在320℃条件下处理40min；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理500s。
实施例6
将酚酞型酚酞聚芳醚腈酮60份、水性浆料石墨烯30份、粒径为6000目的碳化硅5份、分散剂硬脂酞胺1份、偶联剂KH-560为2份、润滑剂PE蜡1份和微晶石蜡1份经高速万能粉碎机处理3～5min，使其充分混合均匀，接着放入电热鼓风干燥箱中进行干燥处理。其中，所述的干燥处理，具体为在120℃条件下进行2h。
称取约3g干燥后的混合物置于自制的模具中，将模具于平板硫化机中冷压处理，取出后迅速放入高温老化箱中烧结，最后再于平板硫化机中热压处理，脱模后制备得到直径30mm，厚度3mm的小薄片，完成酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料制备过程。在原材料与模具接触的上下表面涂抹脱模剂；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理200s；所述在高温老化箱中烧结，具体处理为在320℃条件下处理40min；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理500s。
实施例7
将酚酞型酚酞聚芳醚腈酮60份、水性浆料石墨烯25份、粒径为6000目的碳化硅10份、分散剂硬脂酞胺1份、偶联剂KH-560为2份、润滑剂PE蜡1份和微晶石蜡1份经高速万能粉碎机处理3～5min，使其充分混合均匀，接着放入电热鼓风干燥箱中进行干燥处理。其中，所述的干燥处理，具体为在120℃条件下进行2h。
称取约3g干燥后的混合物置于自制的模具中，将模具于平板硫化机中冷压处理，取出后迅速放入高温老化箱中烧结，最后再于平板硫化机中热压处理，脱模后制备得到直径30mm，厚度3mm的小薄片，完成酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料制备过程。在原材料与模具接触的上下表面涂抹脱模剂；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理200s；所述在高温老化箱中烧结，具体处理为在320℃条件下处理40min；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理500s。
实施例8
将酚酞型酚酞聚芳醚腈酮60份、水性浆料石墨烯20份、粒径为6000目的碳化硅15份、分散剂硬脂酞胺1份、偶联剂KH-560为2份、润滑剂PE蜡1份和微晶石蜡1份经高速万能粉碎机处理3～5min，使其充分混合均匀，接着放入电热鼓风干燥箱中进行干燥处理。其中，所述的干燥处理，具体为在120℃条件下进行2h。
称取约3g干燥后的混合物置于自制的模具中，将模具于平板硫化机中冷压处理，取出后迅速放入高温老化箱中烧结，最后再于平板硫化机中热压处理，脱模后制备得到直径30mm，厚度3mm的小薄片，完成酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料制备过程。在原材料与模具接触的上下表面涂抹脱模剂；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理200s；所述在高温老化箱中烧结，具体处理为在320℃条件下处理40min；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理500s。
实施例9
将酚酞型酚酞聚芳醚腈酮60份、水性浆料石墨烯30份、粒径为1200目的碳化硅5份、分散剂硬脂酞胺1份、偶联剂KH-560为2份、润滑剂PE蜡1份和微晶石蜡1份经高速万能粉碎机处理3～5min，使其充分混合均匀，接着放入电热鼓风干燥箱中进行干燥处理。其中，所述的干燥处理，具体为在120℃条件下进行2h。
称取约3g干燥后的混合物置于自制的模具中，将模具于平板硫化机中冷压处理，取出后迅速放入高温老化箱中烧结，最后再于平板硫化机中热压处理，脱模后制备得到直径30mm，厚度3mm的小薄片，完成酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料制备过程。在原材料与模具接触的上下表面涂抹脱模剂；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理200s；所述在高温老化箱中烧结，具体处理为在320℃条件下处理40min；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理500s。
实施例10
将酚酞型酚酞聚芳醚腈酮60份、水性浆料石墨烯30份、粒径为1800目的碳化硅5份、分散剂硬脂酞胺1份、偶联剂KH-560为2份、润滑剂PE蜡1份和微晶石蜡1份经高速万能粉碎机处理3～5min，使其充分混合均匀，接着放入电热鼓风干燥箱中进行干燥处理。其中，所述的干燥处理，具体为在120℃条件下进行2h。
称取约3g干燥后的混合物置于自制的模具中，将模具于平板硫化机中冷压处理，取出后迅速放入高温老化箱中烧结，最后再于平板硫化机中热压处理，脱模后制备得到直径30mm，厚度3mm的小薄片，完成酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料制备过程。在原材料与模具接触的上下表面涂抹脱模剂；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理200s；所述在高温老化箱中烧结，具体处理为在320℃条件下处理40min；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理500s。
实施例11
将酚酞型酚酞聚芳醚腈酮60份、水性浆料石墨烯30份、粒径为2500目的碳化硅5份、分散剂硬脂酞胺1份、偶联剂KH-560为2份、润滑剂PE蜡1份和微晶石蜡1份经高速万能粉碎机处理3～5min，使其充分混合均匀，接着放入电热鼓风干燥箱中进行干燥处理。其中，所述的干燥处理，具体为在120℃条件下进行2h。
称取约3g干燥后的混合物置于自制的模具中，将模具于平板硫化机中冷压处理，取出后迅速放入高温老化箱中烧结，最后再于平板硫化机中热压处理，脱模后制备得到直径30mm，厚度3mm的小薄片，完成酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料制备过程。在原材料与模具接触的上下表面涂抹脱模剂；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理200s；所述在高温老化箱中烧结，具体处理为在320℃条件下处理40min；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理500s。
对比例1
将酚酞型酚酞聚芳醚腈酮90份、粒径为2500目的氮化硼5份、分散剂硬脂酞胺1份、偶联剂KH-560为2份和润滑剂PE蜡1份和微晶石蜡1份经高速万能粉碎机处理3～5min，使其充分混合均匀，然后放入电热鼓风干燥箱中进行干燥处理。其中，所述的干燥处理，具体为在120℃条件下进行2h。
称取约3g干燥后的混合物置于自制的模具中，将模具于平板硫化机中冷压处理，取出后迅速放入高温老化箱中烧结，最后再于平板硫化机中热压处理，脱模后制备得到直径30mm，厚度3mm的小薄片，完成酚酞聚芳醚腈酮/氮化硼导热复合材料制备过程。在原材料与模具接触的上下表面涂抹脱模剂；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理200s；所述在高温老化箱中烧结，具体处理为在320℃条件下处理40min；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理500s。
对比例2
将酚酞型酚酞聚芳醚腈酮80份、粒径为2500目的氮化硼15份、分散剂硬脂酞胺1份、偶联剂KH-560为2份、润滑剂PE蜡1份和微晶石蜡1份经高速万能粉碎机处理3～5min，使其充分混合均匀，然后放入电热鼓风干燥箱中进行干燥处理。其中，所述的干燥处理，具体为在120℃条件下进行2h。
称取约3g干燥后的混合物置于自制的模具中，将模具于平板硫化机中冷压处理，取出后迅速放入高温老化箱中烧结，最后再于平板硫化机中热压处理，脱模后制备得到直径30mm，厚度3mm的小薄片，完成酚酞聚芳醚腈酮/氮化硼导热复合材料制备过程。在原材料与模具接触的上下表面涂抹脱模剂；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理200s；所述在高温老化箱中烧结，具体处理为在320℃条件下处理40min；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理500s。
对比例3
酚酞型酚酞聚芳醚腈酮70份、粒径为2500目的氮化硼25份、分散剂硬脂酞胺1份、偶联剂KH-560为2份、润滑剂PE蜡1份和微晶石蜡1份经高速万能粉碎机处理3～5min，使其充分混合均匀，然后放入电热鼓风干燥箱中进行干燥处理。其中，所述的干燥处理，具体为在120℃条件下进行2h。
称取约3g干燥后的混合物置于自制的模具中，将模具于平板硫化机中冷压处理，取出后迅速放入高温老化箱中烧结，最后再于平板硫化机中热压处理，脱模后制备得到直径30mm，厚度3mm的小薄片，完成酚酞聚芳醚腈酮/氮化硼导热复合材料制备过程。在原材料与模具接触的上下表面涂抹脱模剂；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理200s；所述在高温老化箱中烧结，具体处理为在320℃条件下处理40min；所述在平板硫化机上进行冷压，具体处理为在10MPa条件下处理500s。
性能评价方式
将上述实施例1-11所制备的酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料和对比例1-3所制备的酚酞聚芳醚腈酮/氮化硼导热复合材料均按照统一工艺制备为直径为30mm，厚度为3mm的薄片，按照表1中所列的测试标准和条件对其分别进行性能测试，样品导热系数采用(湘潭湘仪仪器有限公司，DRL-Ⅲ)导热系数测试仪进行测试；样品玻璃化转变温度采用DSC(美国TA仪器公司，Q2000型)差示扫描量热仪进行测试。
表1复合材料的性能测试标准和条件
表2实施例和对比例中各复合材料的性能测试结果
图1为酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料的导热系数。从图1(a)中可以看出，在一定条件下，复合材料的导热系数随着石墨烯含量的增加而增加，石墨烯含量越高，越有效提高复合材料的导热系数。从图1(b)中可得出，在总填充量为35wt％条件下，改变石墨烯与碳化硅的配比，随着碳化硅的增加，复合材料的导热系数先增大后减小。从图1(c)中可以得到，按实施例5在相同质量分数的原料和一定的工艺条件下，改变碳化硅的目数，复合材料的导热系数随着碳化硅目数的增加增加。
本发明实施例5，通过采用6000目数的碳化硅与石墨烯复配，使实施例5复合材料具有较好的导热性能，相比于只采用石墨烯的实施例4，实施例5的热导性能明显优于实施例4，即使与改变碳化硅目数的实施例9-11相比，其导热性能依旧有显著优势。由实施例结果可知，本发明提供的酚酞聚芳醚腈酮基导热系数可达1.86W/(m·K)，玻璃化转变温度为227.71～236.79℃。
图2为酚酞聚芳醚腈酮/氮化硼导热复合材料的导热系数。从图2中可看出，在一定条件下，复合材料的导热系数随着氮化硼含量增加而增加。当碳化硼含量为25wt％时，复合材料的导热系数达到最大为0.5395W/(m·K)。而在相同配方下，添加石墨烯复合材料的导热系数均比添加氮化硼复合材料的要高。
利用本发明方法生产的酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料不仅能使导热系数很大程度得到提高，而且复合材料的玻璃化转变温度无太大变化。材料的生产工艺简单，实验环保，无二次污染。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：酚酞聚芳醚腈酮60～90份、石墨烯0～40份、辅助填料0～20份、分散剂0～1份、相容剂0～3份和润滑剂0～3份；
所述的石墨烯选自纯石墨烯、氧化石墨烯、羧基化石墨烯和水性浆料石墨烯的一种或几种的混合物；
所述的辅助填料为氮化硼、氮化铝、碳化硅、炭黑、碳纤维和碳纳米管中的一种或几种的混合物；
所述的分散剂为硬脂酞胺、硬脂酸单甘油酯和低分子离聚物的一种或几种的混合物；
所述的相容剂为KBM-403、KH550和KH560的一种或几种的混合物；
所述润滑剂为PE蜡、微晶石蜡和低分子量聚丙烯的一种或几种的混合物。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的酚酞聚芳醚腈酮为酚酞型酚酞聚芳醚腈酮。
3.如权利要求1所述的一种酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料的其制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将酚酞聚芳醚腈酮、石墨烯、辅助填料、分散剂、相容剂和润滑剂称量在高速混合机混合均匀，制得混合物A；
(2)将混合物A在120℃条件下干燥处理2～3h，制得混合物B；
(3)将步骤(2)所得的混合物B于中，在平板硫化机中冷压处理，取出后迅速放入在高温老化箱中烧结，最后再于平板硫化机中冷压处理，脱模后制备小薄片，完成酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料制备过程。
4.根据权利要求3所述复合材料的制备方法，其特征在于，混合物B在烧结处理前冷压，具体在5～10MPa条件下处理200～300s；烧结处理在320℃条件下保持40～50min。
5.根据权利要求3所述复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)在烧结处理后冷压具体操作是：在10MPa条件下400～500s。
6.根据权利要求3所述复合材料的制备方法，其特征在于，采用以下制备方法：(1)将酚酞聚芳醚腈酮60份、水性浆料石墨烯30-32份、碳化硅3-5份、硬脂酞胺1份、偶联剂KH-560为2份、润滑剂PE蜡1份和微晶石蜡1份称量在高速混合机混合均匀，制得混合物A；
(2)将混合物A在120℃条件下干燥处理2～3h，制得混合物B；
(3)将步骤(2)所得的混合物B于模具中，在平板硫化机中10MPa条件下冷压处理200～300s，取出后迅速放入在高温老化箱中320℃烧结40～50min，最后再于平板硫化机中10MPa冷压处理400～500s，脱模后制备得到复合材料。
7.如权利要求1所述的酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料在散热电子器领域上的应用。
CN201910832022.7A 2019-09-04 2019-09-04 一种酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料及其制备方法 Active CN110499013B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910832022.7A CN110499013B (zh) 2019-09-04 2019-09-04 一种酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910832022.7A CN110499013B (zh) 2019-09-04 2019-09-04 一种酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110499013A true CN110499013A (zh) 2019-11-26
CN110499013B CN110499013B (zh) 2022-04-15

Family

ID=68591185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910832022.7A Active CN110499013B (zh) 2019-09-04 2019-09-04 一种酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110499013B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114456537A (zh) * 2021-12-27 2022-05-10 西安航空学院 碳纤维表面接枝mwcnt多尺度增强树脂基摩擦材料的制备方法
CN114763428A (zh) * 2021-01-14 2022-07-19 中国科学院大连化学物理研究所 制备聚合物与石墨烯复合材料的方法及得到的复合材料和基材树脂

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1243136A (zh) * 1998-10-27 2000-02-02 中国科学院兰州化学物理研究所 一种耐辐照的酚酞聚芳醚酮基自润滑复合材料
CN104072966A (zh) * 2014-06-10 2014-10-01 东莞上海大学纳米技术研究院 一种多元复合导热功能母粒及制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1243136A (zh) * 1998-10-27 2000-02-02 中国科学院兰州化学物理研究所 一种耐辐照的酚酞聚芳醚酮基自润滑复合材料
CN104072966A (zh) * 2014-06-10 2014-10-01 东莞上海大学纳米技术研究院 一种多元复合导热功能母粒及制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIN ZHAO，ET AL: ""Significantly enhanced dielectric properties and energy storage density for high-k cyanate ester nanocomposites through building good dispersion of pristine carbon nanotubes in a matrix based on in ...poly(ether sulfone)"", 《RSC ADV.》 *
刘付辉: ""酚酞聚芳醚腈酮共聚物的合成及性能"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114763428A (zh) * 2021-01-14 2022-07-19 中国科学院大连化学物理研究所 制备聚合物与石墨烯复合材料的方法及得到的复合材料和基材树脂
CN114456537A (zh) * 2021-12-27 2022-05-10 西安航空学院 碳纤维表面接枝mwcnt多尺度增强树脂基摩擦材料的制备方法
CN114456537B (zh) * 2021-12-27 2023-06-27 西安航空学院 碳纤维表面接枝mwcnt多尺度增强树脂基摩擦材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110499013B (zh) 2022-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111073217B (zh) 一种半导体封装用高导热低应力环氧塑封料
Li et al. Fabrication, proposed model and simulation predictions on thermally conductive hybrid cyanate ester composites with boron nitride fillers
CN102337033B (zh) 一种加成型高导热有机硅电子灌封胶及其制备方法
CN103044904A (zh) 一种led灯座专用导热绝缘材料及其制备方法
CN109517336B (zh) 一种半导体封装用超耐热、高导热环氧塑封料的制备方法
CN103421279B (zh) 一种电子封装用环氧树脂组合物及其制备方法
CN109913185A (zh) 一种含导热膜的多层结构导热复合材料及其制备方法
CN103849356A (zh) 一种电气绝缘相变导热材料及其制备方法
CN109467881B (zh) 一种半导体封装用超耐热、高导热环氧塑封料
CN109181134A (zh) 一种聚合物基导热复合材料及其制备方法
CN103396653A (zh) 一种石墨烯微片/环氧树脂纳米复合材料的制备方法
JP2009013227A (ja) 電気絶縁材料用の樹脂組成物及びその製造方法
CN105924952A (zh) Led用导热绝缘复合材料及其制备方法
CN110499013A (zh) 一种酚酞聚芳醚腈酮/石墨烯导热复合材料及其制备方法
CN110776745A (zh) 一种热界面材料的制备方法
CN108753261A (zh) 一种高k值相变导热片及其制备方法
CN108641371A (zh) 一种高导热、高电绝缘性的凝胶片及其制备方法
CN108690324A (zh) 一种高导热环氧树脂基氧化铝-氮化硼微纳米复合绝缘材料
CN113881190A (zh) 一种电力电子变压器封装用环氧树脂复合材料及制备方法
CN110218430A (zh) 一种高导热高分子聚合物石墨烯复合材料及其制备方法
Na et al. Synthesis of a novel biphenyl epoxy resin and its hybrid composite with high thermal conductivity
CN107459775B (zh) 一种环氧树脂绝缘导热复合材料及其制备方法
Hu et al. Polyhedral oligosilsesquioxane-modified alumina/aluminum nitride/silicone rubber composites to enhance dielectric properties and thermal conductivity
CN107011631B (zh) 一种含鳞片石墨导热填料及其制备方法与应用
CN106280256A (zh) 一种高耐热模塑型环氧底填料及其制备方法与用途

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant