CN116496621A - 一种三相双逾渗高导热复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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CN116496621A CN202310386092.0A CN202310386092A CN116496621A CN 116496621 A CN116496621 A CN 116496621A CN 202310386092 A CN202310386092 A CN 202310386092A CN 116496621 A CN116496621 A CN 116496621A
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Abstract

本发明公开了一种三相双逾渗高导热复合材料及其制备方法和应用，该复合材料包括以下重量份数的制备原料：尼龙80～120份；液晶高分子43～233份；纳米导热填料0.5～50份；抗氧剂0～0.5份；所述纳米导热填料分布在尼龙中。本发明中的导热复合材料具有三相双逾渗结构，使纳米导热填料选择性定位于尼龙基体中，从而实现在更低的填料含量下形成导热网络。此外，本发明中的导热复合材料引入了液晶高分子，其分子链呈刚性棒状结构，这种结构在加工的过程中极易取向，由此产生的取向增强会在冷却成型后固定下来，赋予复合材料“自增强”特性，进而使导热复合材料同时兼具优异的导热性能和机械性能。

Description

一种三相双逾渗高导热复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种三相双逾渗高导热复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
21世纪以来，电子材料领域的发展日新月异，电子与电力设备逐渐向高度集成化、大功率化方向发展，随之而来的便是十分严峻的器件散热问题，所以寻找一种有效、可靠、轻质且低成本的导热材料迫在眉睫。填充型导热高分子由于原料选择丰富、制备工艺简单、成本低廉而被广泛应用，逐渐成为电子器件领域导热材料的研究重点，但现有的填充型导热高分子材料需要掺杂大量填料，不仅增加了制备成本和成型难度，还会牺牲整体材料的力学性能。双逾渗结构可以提高导热填料的有效浓度，更高效地搭建导热网络，赋予复合材料更优异的综合性能。
通常，纳米导热填料拥有较完善的声子导热途径，其导热性能优异，但纳米材料易团聚，且作为无机材料和聚合物基体间的相容性有限，界面粘接性差，进而影响了复合材料的机械性能和导热性能，所以导热填料的表面改性成为其应用的重要一环。
现有技术中也有使用高分子材料和纳米导热填料共混制得导热复合材料，但该类材料并未进行结构设计，纳米填料在高分子基体中呈无序分布，填料使用量很大，如CN109867951A使用43wt％以上的填料才能在复合材料中形成导热通路，既不符合环保要求，也会损失复合材料的机械性能。此外，现有技术中也有采用酚醛树脂、聚氯乙烯粉和碳纤维制备三相双逾渗导热复合材料，但该复合材料的力学性能一般，拉伸强度仅30MPa左右，力学性能的降低严重限制了其应用范围。因此，亟需研发一种导热填料含量低、制备工艺简单、力学性能优异的导热材料。
发明内容
本发明的目的之一在于解决现有导热复合材料无法实现导热性能和机械性能良好兼顾的问题，同时为了提高纳米导热填料的利用效率，设计了一种三相双逾渗结构的导热复合材料。
本发明的目的之二在于提供一种导热复合材料的制备方法。
本发明的目的之三在于提供一种导热复合材料在电子领域中的应用。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
本发明的第一个方面在于提供一种导热复合材料，该复合材料包括以下重量份数的制备原料：尼龙80～120份；液晶高分子43～233份；纳米导热填料0.5～50份；抗氧剂0～0.5份；所述纳米导热填料分布在尼龙中。本发明的复合材料中，纳米导热填料选择性地分布在尼龙材料中，实现了在低添加量的情况下，双逾渗复合材料中的导热网络比未进行结构设计的材料更紧密有效。
优选地，所述复合材料中，尼龙的重量份数为90～110；进一步优选地，所述复合材料中，尼龙的重量份数为95～105。
优选地，所述复合材料中，液晶高分子的重量份数为66.67～150份；进一步优选地，所述复合材料中，液晶高分子的重量份数为80～140份；更进一步优选地，所述复合材料中，液晶高分子的重量份数为90～120份。
优选地，所述复合材料中，纳米导热填料的重量份数为10～40份；进一步优选地，所述复合材料中，纳米导热填料的重量份数为16～30份；再进一步优选地，所述复合材料中，纳米导热填料的重量份数为18～25份。
优选地，以所述复合材料的总质量计，纳米导热填料的质量百分数为5～15％。进一步优选地，以所述复合材料的总质量计，纳米导热填料的质量百分数为8～10％。本发明中采用较低含量的纳米导热填料，以所述复合材料的总质量为100％计，纳米导热填料的质量百分比为8～10％时，可以实现较好的导热性能，同时纳米导热填料对复合材料的机械性能影响也较小。
优选地，所述尼龙包括尼龙66、尼龙6、尼龙12，尼龙46，尼龙610、尼龙612、尼龙1010、尼龙1212、尼龙6T、尼龙12T中的至少一种。
优选地，所述纳米导热填料为功能化改性的导热材料；所述功能化改性的导热材料为胺化改性的导热材料、环氧化改性的导热材料或硅烷功能化改性的导热材料。
优选地，所述导热材料包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、氮化硼、氮化硅、碳化硅、氮化铝、氧化铝、氧化锌、氧化镁中的至少一种；进一步优选地，所述导热材料包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯中的至少一种；再进一步优选地，所述导热材料包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯中的至少一种。
优选地，所述液晶高分子包括主链聚酯型液晶高分子、主链聚酰胺型液晶高分子、侧链聚丙烯酸酯型液晶高分子、侧链聚甲基丙烯酸酯型液晶高分子、侧链聚苯乙烯型液晶高分子、侧链聚硅氧烷型液晶高分子中的至少一种。进一步优选的，所述液晶高分子包括主链聚酯型液晶高分子、侧链聚丙烯酸酯型液晶高分子、侧链聚甲基丙烯酸酯型液晶高分子中的至少一种。
优选地，所述抗氧剂包括抗氧剂B215；进一步优选的，所述抗氧剂B215为亚磷酸酯类抗氧剂168与酚类抗氧剂1010按质量比2:1配制得到。
本发明的第二个方面提供了本发明第一个方面提供的导热复合材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
S1：将导热材料与功能化改性剂混合反应制得纳米导热填料；
S2：将各原料混合后挤出造粒制得所述导热复合材料。
优选地，所述导热材料与功能化改性剂的质量比为1：(0.5～2)；进一步优选地，所述导热材料与功能化改性剂的质量比为1：(0.8～1.5)。
优选地，所述步骤S1中还包括加入水参与反应的步骤。
优选地，所述导热材料与水的质量比为1:40～100；优选地，所述导热材料与水的质量比为1:40～80；进一步优选地，所述导热材料与水的质量比为1:40～60。
优选地，所述功能化改性剂为氨基化合物、环氧基化合物或硅烷偶联剂化合物。
优选地，所述氨基化合物包括乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,6-己二胺、1,8-辛二胺、1,12-二氨基十二烷中的至少一种。
优选地，所述环氧基化合物包括新癸酸缩水甘油酯、辛基缩水甘油醚、乙二醇缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、双酚A二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚、1.7-辛二烯二环氧化合物中的至少一种。
优选地，所述硅烷偶联剂化合物包括3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、n-辛基三甲氧基硅烷中的至少一种。
优选地，所述步骤S1具体为：将导热材料、水和功能化改性剂混合反应，离心洗涤后干燥，研磨，制得所述纳米导热填料。
优选地，所述研磨步骤为将所得产物纳米导热填料研磨至微米级粉末。
优选地，所述步骤S1中的混合反应时间为12～24h；进一步优选地，所述步骤S1中的混合反应时间为16～20h。
优选地，所述步骤S1中的干燥步骤中的干燥温度为80～100℃。
优选地，所述步骤S1中的干燥时间为12～24h。
优选地，所述步骤S1中的干燥步骤采用真空干燥。
优选地，所述挤出造粒步骤采用双螺杆挤出机。
优选地，所述双螺杆挤出机的挤出机温度为250℃～310℃，喂料螺杆转速为28rpm～30rpm，主螺杆转速为180rpm～200rpm；进一步优选地，所述双螺杆挤出机的挤出机温度为280℃～300℃，喂料螺杆转速为28rpm～30rpm，主螺杆转速为180rpm～200rpm。
优选地，所述步骤S2具体为：将尼龙、液晶高分子鼓风干燥后，同纳米导热填料、抗氧剂预先在高速混合机中混合均匀，再通过双螺杆挤出机挤出造粒，水冷切粒后干燥，得到所述三相双逾渗高导热材料。
本发明的第三个方面在于提供本发明第一个方面中的导热复合材料在电子领域中的应用。
本发明的有益效果是：本发明中的导热复合材料具有三相双逾渗结构，使纳米导热填料选择性定位于尼龙基体中，尼龙基体中的浓度高于复合材料中的平均浓度，从而实现在更低的填料含量下形成导热网络。此外，本发明中的导热复合材料引入了液晶高分子，其分子链呈刚性棒状结构，这种结构在加工的过程中极易取向，由此产生的取向增强会在冷却成型后固定下来，赋予复合材料“自增强”特性，从而使复合材料具有高的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量，进而使导热复合材料同时兼具优异的导热性能和机械性能。
本发明中的制备方法采用步骤S1对纳米导热填料进行了表面处理，使纳米导热填料中含有含氧功能基团，同时提高了纳米导热填料的极性，使纳米导热填料与尼龙以氢键结合，从而使纳米导热填料选择定位于尼龙基体中，并提高了纳米导热填料在尼龙中的分散能力，有利于改善复合材料的力学性能。同时，步骤S1中的表面处理工艺简单，可操作性强，低污染，成本低。此外，通过步骤S2中的熔融挤出生产工艺制备三相双逾渗高导热材料，使液晶高分子材料在制备过程中取向，实现复合材料的自增强特性，且该生产工艺简单，效率高，设备成本低，适合工业大规模生产。
附图说明
图1为液晶高分子和对比例1的复合材料的轴向纵切面的扫描电镜图。
图2为实施例1中复合材料的淬断面的扫描电镜图和超薄切片的透射电镜图。
图3为实施例2中复合材料的淬断面的扫描电镜图和超薄切片的透射电镜图。
图4为实施例3中复合材料的淬断面的扫描电镜图和超薄切片的透射电镜图。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本发明的具体实施作进一步详细说明，但本发明的实施和保护不限于此。需要指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。
实施例1
本例中的三相双逾渗高导热复合材料是由以下原料按照质量份数配比而成：尼龙66：100份；主链聚酯型液晶高分子：100份；胺化改性的多壁碳纳米管20份；抗氧剂B215：0.3份。
本例中的三相双逾渗高导热复合材料采用以下制备方法制得，该制备方法包括以下步骤：
(1)纳米导热填料的表面改性：将多壁碳纳米管与去离子水、1,6-己二胺按质量比1：50：1混合均匀，反应16小时，反应结束后对反应样品进行多次离心洗涤，直至洗涤液为中性，然后在80℃下真空干燥后研磨，研磨至粉末达到微米级，得到胺化改性的多壁碳纳米管。
(2)三相双逾渗高导热复合材料的制备：将尼龙66、液晶高分子在80℃下干燥16小时后，与步骤(1)中制得的胺化改性的多壁碳纳米管、抗氧剂B215预先在高速混合机中混合均匀，再通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机温度为280℃～300℃，喂料螺杆转速为30rpm，主螺杆转速为200rpm，水冷切粒后干燥，得到本例中的三相双逾渗高导热复合材料。
实施例2
本例中的三相双逾渗高导热复合材料是由以下原料按照质量份数配比而成：尼龙66：100份；主链聚酯型液晶高分子：66.67份；胺化改性的多壁碳纳米管16.67份；抗氧剂B215：0.3份。
本例中的三相双逾渗高导热复合材料采用以下制备方法制得，该制备方法包括以下步骤：
(1)纳米导热填料的表面改性：将多壁碳纳米管与去离子水、1,6-己二胺按质量比1：50：1混合均匀，反应16小时，反应结束后对样品进行多次离心洗涤，直至洗涤液为中性，然后在80℃下真空干燥后研磨，研磨至粉末达到微米级，得到胺化改性的多壁碳纳米管。
(2)三相双逾渗高导热复合材料的制备：将尼龙66、液晶高分子在80℃下干燥16小时后，与步骤(1)中制得的胺化改性的多壁碳纳米管、抗氧剂B215预先在高速混合机中混合均匀，再通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机温度280℃～300℃，喂料螺杆转速为30rpm，主螺杆转速为200rpm，水冷切粒后干燥，得到本例中的三相双逾渗高导热复合材料。
实施例3
本例中的三相双逾渗高导热复合材料是由以下原料按照质量份数配比而成：尼龙66：100份；主链聚酯型液晶高分子：150份；胺化改性的多壁碳纳米管25份；抗氧剂B215：0.3份。
本例中的三相双逾渗高导热复合材料采用以下制备方法制得，该制备方法包括以下步骤：
(1)纳米导热填料的表面改性：将多壁碳纳米管与去离子水、1,6-己二胺按质量比1：50：1混合均匀，反应16小时，反应结束后对样品进行多次离心洗涤，使之洗涤液直至中性，在80℃下真空干燥后研磨，研磨至粉末达到微米级，制得胺化改性的多壁碳纳米管。
(2)三相双逾渗高导热复合材料的制备：将尼龙66、液晶高分子在80℃下干燥16小时后，与步骤(1)中制得的胺化改性的多壁碳纳米管、抗氧剂B215预先在高速混合机中混合均匀，再通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机温度为280℃～300℃，喂料螺杆转速为30rpm，主螺杆转速为200rpm，水冷切粒后干燥，得到本例中的三相双逾渗高导热复合材料。
实施例4
本例中的三相双逾渗高导热复合材料是由以下原料按照质量份数配比而成：尼龙66：100份；主链聚酯型液晶高分子：100份；胺化改性的多壁碳纳米管20份；抗氧剂B215：0.3份。
本例中的三相双逾渗高导热复合材料采用以下制备方法制得，该制备方法包括以下步骤：
(1)纳米导热填料的表面改性：将多壁碳纳米管与去离子水、乙二胺按质量比1：50：1.5混合均匀，反应16小时，反应结束后对样品进行多次离心洗涤，使之洗涤液直至中性，在80℃下真空干燥后研磨，研磨至粉末达到微米级，得到胺化改性的多壁碳纳米管。
(2)三相双逾渗高导热复合材料的制备：将尼龙66、液晶高分子在80℃下干燥16小时后，与步骤(1)中制得的胺化改性的多壁碳纳米管、抗氧剂B215预先在高速混合机中混合均匀，再通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机温度为280℃～300℃，喂料螺杆转速为30rpm，主螺杆转速为200rpm，水冷切粒后干燥，得到本例中的三相双逾渗高导热复合材料。
实施例5
本例中的三相双逾渗高导热复合材料是由以下原料按照质量份数配比而成：尼龙66：100份；主链聚酯型液晶高分子：100份；硅烷功能化改性的多壁碳纳米管20份；抗氧剂B215：0.3份。
本例中的三相双逾渗高导热复合材料采用以下制备方法制得，该制备方法包括以下步骤：
(1)纳米导热填料的表面改性：将多壁碳纳米管与去离子水、γ-氨丙基三乙氧基硅烷按质量比1：50：1混合均匀，反应16小时，反应结束后对样品进行多次离心洗涤，使之洗涤液直至中性，在80℃下真空干燥后研磨，研磨至粉末达到微米级，得到硅烷功能化改性的多壁碳纳米管。
(2)三相双逾渗高导热复合材料的制备：将尼龙66、主链聚酯型液晶高分子在80℃下干燥16小时后，与步骤(1)中制得的硅烷功能化改性的多壁碳纳米管、抗氧剂B215预先在高速混合机中混合均匀，再通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机温度为280℃～300℃，喂料螺杆转速为30rpm，主螺杆转速为200rpm，水冷切粒后干燥，得到本例中的三相双逾渗高导热复合材料。
对比例1
本例中的复合材料是由以下原料按照质量份数配比而成：尼龙66：100份；液晶高分子：100份；抗氧剂B215：0.3份。
本例中的复合材料采用以下制备方法制得，该制备方法具体为：
将尼龙66和液晶高分子干燥后，与抗氧剂B215混合，经高速共混机混合均匀，再通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机温度为250℃～270℃，喂料螺杆转速为30rpm，主螺杆转速为200rpm，水冷切粒后干燥，得到本例中的复合材料。
对比例2
本例中的复合材料是由以下原料按照质量份数配比而成：尼龙66：100份；胺化改性的多壁碳纳米管10份；抗氧剂B215：0.3份。
本例中的复合材料采用以下制备方法制得，该制备方法具体为：
(1)纳米导热填料的表面改性：将多壁碳纳米管与去离子水、1,6-己二胺按质量比1：50：0.5混合均匀，反应16小时，反应结束后对样品进行多次离心洗涤，使之洗涤液直至中性，在80℃下真空干燥后研磨，研磨至粉末达到微米级，得到胺化改性的多壁碳纳米管。
(2)尼龙66干燥后，将所有原料经高速共混机混合均匀，再通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机温度为250℃～270℃，喂料螺杆转速为30rpm，主螺杆转速为200rpm，水冷切粒后干燥，得到本例中的复合材料。
性能测试：
(1)形貌测试
液晶高分子和对比例1中的样品的轴向纵切面扫描电镜图如图1所示，其中，图1(a)为液晶高分子的轴向纵切面扫描电镜图；图1(b)为对比例1中的样品的轴向纵切面扫描电镜图。本发明实施例1～3中样品的淬断面扫描电镜图和超薄切片透射电镜图分别如图2～4所示，其中，图2(a)、图3(a)和图4(a)分别为实施例1、实施例2和实施例3中样品的淬断面扫描电镜图；图2(b)、图3(b)和图4(b)分别为实施例1、实施例2和实施例3中样品的超薄切片透射电镜图。由图1可知：液晶高分子呈现明显的“成纤现象”，纤维沿着成型应力方向规整排列；对比例1中这种取向仍然被保持，可以起到分散应力载荷、增强复合材料机械强度的作用。由图2至图4中圆圈圈中的部位可知：实施例1～3中的复合材料中的胺化改性多壁碳纳米管选择性定位于尼龙66中，可以实现在更低的填料含量下形成导热网络，极大的降低了导热填料的使用量，较低的导热填料使用量符合环保的要求。本发明中的胺化改性的多壁碳纳米管均选择性定位于尼龙66中，其原因为：与复合材料中另一相(液晶高分子)相比，胺化改性的多壁碳纳米管和PA66的极性更相近，且两者均具有含氧功能基团，两者的功能基团之间可以形成氢键，使复合材料的结构在热力学上更稳定，使功能化改性的多壁碳纳米管有足够的动力分布于PA66组分中。
(2)热导率和维卡软化温度测试
将对比例1～2和实施例1～5中制得的复合材料参照“GB/T 17037.1-1997热塑性塑料材料注塑试样的制备”标准中记载的方法注塑成标准样条，再进行热导率和维卡软化温度测试，具体测试方法为：
热导率测试方法：按GB T32064-2015测试各样品的热导率，使用各向同性模式、单面法进行测量，测试温度为25℃，设置加热功率为15mW，测量时间10s；
维卡软化温度测试方法：按GB/T1633-2000测试各样品的维卡软化温度，样品厚度为4mm，温度上限260℃，升温速率120℃/h，负荷50N，实验介质为二甲基硅油。
对比例1～2和实施例1～5的复合材料的热导率和维卡软化温度的测试结果如下表1所示：
表1对比例1～2和实施例1～5的复合材料的热导率和维卡软化温度的测试结果
测试项目 热导率(W·m-1·K-1) 维卡软化温度(℃)
对比例1 0.47±0.04 186.4
对比例2 0.51±0.02 92.1
实施例1 0.72±0.03 183.6
实施例2 0.69±0.05 177.9
实施例3 0.75±0.02 185.2
实施例4 0.69±0.02 182.0
实施例5 0.67±0.04 182.7
由上表1可知，实施例1～5与对比例1相比：复合材料中引入功能化改性的多壁碳纳米管等导热填料，构建起导热网络，复合材料的热导率显著上升。实施例1～5与对比例2相比：复合材料中引入液晶高分子，实现了三相双逾渗结构，使纳米导热填料选择性定位于尼龙基体中，复合材料的热导率更高；同时液晶高分子可以显著提高复合材料的热变形温度。
(3)机械性能测试
将对比例1和实施例1～5中制得的复合材料参照“GB/T 17037.1-1997热塑性塑料材料注塑试样的制备”标准中记载的方法注塑成标准样条，再进行拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量的测试，具体测试方法为：
拉伸强度测试方法：按GB/T1040.1-2018测试各样品的拉伸强度和断裂伸长率，拉伸速率为50mm/min。
弯曲强度测试方法：按GB/T9341-2018测试各样品的弯曲性能，试验速度为2mm/min。
弯曲模量测试方法：按GB/T1843-2008测试各样品的悬臂梁缺口冲击强度，缺口为V型，摆锤冲击能为5.5J。
按照上述测试方法测试所得的测试结果如下表2所示：
表2对比例1和实施例1～5中制得的复合材料的机械性能测试结果
由表2可知，与对比例1相比，实施例1～5通过引入低含量的导热填料可以提高复合材料的机械性能，尤其是提高了复合材料的弯曲强度和弯曲模量，使复合材料的机械性能更佳，使复合材料可以适用于对强度要求较高的散热环境。此外，通过对比实施例1～5和对比例2可知，实施例1～5引入了液晶高分子，其分子链呈刚性棒状结构，这种结构在加工的过程中极易取向，由此产生的取向增强会在冷却成型后被固定下来，赋予复合材料“自增强”特性，引入液晶高分子使复合材料的拉伸强度获得了提高，弯曲强度和弯曲模量损失不大，复合材料的机械性能更佳。
上面对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种导热复合材料，其特征在于：该复合材料包括以下重量份数的制备原料：尼龙80～120份；液晶高分子43～233份；纳米导热填料0.5～50份；抗氧剂0～0.5份；所述纳米导热填料分布在尼龙中。
2.根据权利要求1所述的导热复合材料，其特征在于：所述纳米导热填料为功能化改性的导热材料；所述功能化改性的导热材料为胺化改性的导热材料、环氧化改性的导热材料或硅烷功能化改性的导热材料。
3.根据权利要求2所述的导热复合材料，其特征在于：所述导热材料包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、氮化硼、氮化硅、碳化硅、氮化铝、氧化铝、氧化锌、氧化镁中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的导热复合材料，其特征在于：以所述复合材料的总质量计，纳米导热填料的质量百分数为5～15％。
5.根据权利要求1所述的导热复合材料，其特征在于：所述液晶高分子包括主链聚酯型液晶高分子、主链聚酰胺型液晶高分子、侧链聚丙烯酸酯型液晶高分子、侧链聚甲基丙烯酸酯型液晶高分子、侧链聚苯乙烯型液晶高分子、侧链聚硅氧烷型液晶高分子中的至少一种。
6.权利要求2～4任一项所述的导热复合材料的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：
S1：将导热材料与功能化改性剂混合反应制得纳米导热填料；
S2：将各原料混合后挤出造粒制得所述导热复合材料。
7.根据权利要求6所述的导热复合材料的制备方法，其特征在于：所述导热材料与功能化改性剂的质量比为1：(0.5～2)。
8.根据权利要求6所述的导热复合材料的制备方法，其特征在于：所述功能化改性剂为氨基化合物、环氧基化合物或硅烷偶联剂化合物。
9.根据权利要求6所述的导热复合材料的制备方法，其特征在于：所述挤出造粒步骤采用双螺杆挤出机，挤出机温度为250℃～310℃，喂料螺杆转速为28rpm～30rpm，主螺杆转速为180rpm～200rpm。
10.权利要求1～5任一项所述的导热复合材料在电子领域中的应用。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103862589A (zh) * 2012-12-18 2014-06-18 杭州千石科技有限公司 一种熔融共混制备聚酰胺基导热复合材料的方法
CN104559145A (zh) * 2014-12-16 2015-04-29 惠州力王佐信科技有限公司 一种高韧性高导热高分子材料及其制备方法
CN104559148A (zh) * 2014-12-16 2015-04-29 惠州力王佐信科技有限公司 一种高热扩散系数高分子材料及其制备方法
CN108587155A (zh) * 2018-05-25 2018-09-28 郑州智锦电子科技有限公司 一种导热聚酰胺复合材料及其制备方法
CN113150541A (zh) * 2021-04-02 2021-07-23 浙江工业大学 一种高强度高导热尼龙复合材料及其制备方法
WO2022104949A1 (zh) * 2020-11-23 2022-05-27 中国科学院深圳先进技术研究院 导热复合材料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103862589A (zh) * 2012-12-18 2014-06-18 杭州千石科技有限公司 一种熔融共混制备聚酰胺基导热复合材料的方法
CN104559145A (zh) * 2014-12-16 2015-04-29 惠州力王佐信科技有限公司 一种高韧性高导热高分子材料及其制备方法
CN104559148A (zh) * 2014-12-16 2015-04-29 惠州力王佐信科技有限公司 一种高热扩散系数高分子材料及其制备方法
CN108587155A (zh) * 2018-05-25 2018-09-28 郑州智锦电子科技有限公司 一种导热聚酰胺复合材料及其制备方法
WO2022104949A1 (zh) * 2020-11-23 2022-05-27 中国科学院深圳先进技术研究院 导热复合材料及其制备方法
CN113150541A (zh) * 2021-04-02 2021-07-23 浙江工业大学 一种高强度高导热尼龙复合材料及其制备方法

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