[發明專利]一種低膨脹系數高韌高導熱功能復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310253200.3
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN103289346A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 郭少云;吳宏;張先龍;陳光順
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L69/00
• 分類號: C08L69/00;C09K5/14;C08K9/06;C08K3/38;C08K3/22;C08K3/28;B29B9/06;B29C47/92;B29C45/78
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技術領域

本發明涉及一種低膨脹系數高韌高導熱功能復合材料及其制備方法，屬于功能復合材料技術領域。?

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背景技術

隨著現代科學技術的飛速發展，高分子材料與金屬、陶瓷等無機材料形成的復合材料越來越得到人們重視。但與無機材料相比，高分子材料的耐熱性相對較差，熱膨脹系數(CTE)也大得多，兩者復合后，隨著溫度的變化，將在復合材料內部產生熱應力而使高分子材料產生龜裂、翹曲、剝離等不良現象。同時隨著電子元器件小型化及高能化的發展，熱量的傳遞已成為影響電子產品的性能、運行速度、運行穩定以及進一步小型化能否實現的主要問題[Compos?Sci?Technol?2007,?67(11-12),?2493-9；Synth?Metals?2004,?145(2-3),?245-52；J?Appl?Polym?Sci?2007,?104(4),?2478-83.]。對于現代的許多微型電子元器件來說，聚合物材料因為其良好的加工成型性能、耐腐蝕性能和絕緣性能，常被用作電子產品的包裝材料（PP、PE、PA、ABS、PI等）。但這類聚合物包裝材料的導熱系數(0.10–0.25Wm^-1K^-1)?較低，并且隨著電子產品功能及性能的提高，其使用功率也逐漸增加，聚合物包裝材料已成為電子產品降溫的限制，具有高的導熱系數和高耐熱性能的電子產品包裝材料已成為對材料性能的迫切需求。

通過選擇適當分子結構的聚合物，也能降低聚合物的熱膨脹系數，同時具有高的耐熱溫度。研究表明：同時降低聚合物的熱膨脹系數以及提高聚合物材料導熱性能的有效方法之一是在聚合物中引入無機填料形成聚合物基功能復合材料，這能綜合聚合物和無機填料各自的優點，并且通過填料種類、形狀、顆粒尺寸以及填充量等選擇，可以制成具有不同熱膨脹系數、導熱性能、電性能以及力學性能的復合材料，滿足不同的需求(Macromol.?Mater.?Eng.?2007,?292,?295–301;?J?Am?Ceram?Soc?1992,?75(2),?2887-90;?Rev?Sci?Instrum?1994,?65(12),?3865-9;?Composites:?Part?A?2002,?33(2),?289-92)。然而，填料與聚合物在物理和化學性能上的明顯差異會使其在與聚合物復合時會帶來分散困難、加工性能變差和力學性能降低等問題，常常不能協調高強度和高韌性和高流動性的矛盾。

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發明內容

針對上述聚合物基功能復合材料現有技術存在的缺點，本發明的目的旨在提供一種具有低膨脹系數、高韌性、高導熱系數的功能復合材料及其制備方法，以實現聚合物基復合材料的高性能化和多功能化。

本發明實現上述發明目的所采用的技術方案是：本發明的低膨脹系數高韌高導熱功能復合材料是以聚碳酸酯為基體，為了滿足良好的加工性能聚碳酸酯可以選擇高熔體指數牌號的聚碳酸酯產品為基體，再添加以下組分及重量配比的原料制作而成的：

（1）添加該基體重量30～40%的導熱功能體，該導熱功能體添加前經過高溫煅燒，然后再經過偶聯劑處理，由此得到有機改性的導熱功能體，其目的是增加導熱功能體與聚碳酸酯之間的相互作用，減小熱阻，提高力學性能；

（2）添加該基體重量1～10%的相容劑，其目的也是為增強聚碳酸酯與導熱功能體之間的相互作用；另外，相容劑可以選擇彈性體的相容劑，如：乙烯-辛烯共聚物接枝馬來酸酐(POE-g-MAH)，氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝馬來酸酐（SEBS-g-MAHH）等；彈性體類的相容劑可根據低膨脹系數高韌高導熱功能復合材料的沖擊強度需要選擇合適相容劑的用量。

（3）添加該基體重量0～5%的加工助劑，選擇加工助劑的目的是使制品的表面光潔度更高，外觀漂亮等。此處加工助劑主要是為降低聚合物熔體與模具表面的摩擦的需要而加入。一般添加量較少，且對其它性能影響小。

在上述低膨脹系數高韌高導熱功能復合材料的原料配方中，可優先選用導熱功能體的添加量為聚碳酸酯基體重量的30%，相容劑的添加量為聚碳酸酯基體重量的5%，加工助劑的硅油類潤滑劑為聚碳酸酯基體重量的4%。

在上述低膨脹系數高韌高導熱功能復合材料的原料配方中，也可選用導熱功能體的添加量為聚碳酸酯基體重量30%，相容劑的添加量為聚碳酸酯基體重量的10%，加工助劑的季戊四醇類潤滑劑為聚碳酸酯基體重量的4%。