[發(fā)明專利]一種含特殊結(jié)構(gòu)碳納米管填料的導(dǎo)熱絕緣塑料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310438245.8
• 申請(qǐng)日: 2013-09-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103554900A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐睿杰;雷彩紅;胡冰;石文強(qiáng);蔡啟;莫海彬;陳昌濱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L77/02
• 分類號(hào): C08L77/02;C08L77/06;C08L71/12;C08L81/02;C08L67/02;C08L55/02;C08K9/02;C08K9/06;C08K7/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于導(dǎo)熱絕緣塑料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含特殊結(jié)構(gòu)碳納米管填料的導(dǎo)熱絕緣塑料及其制備方。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)導(dǎo)熱材料的要求有了進(jìn)一步的提高，質(zhì)輕、易加工成型，抗沖擊，耐化學(xué)腐蝕，耐熱疲勞、優(yōu)良的電絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性等都是人們對(duì)導(dǎo)熱材料的新要求。相較于金屬材料而言，高分子材料具有價(jià)格低廉、耐腐蝕、易成型、力學(xué)性能良好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能通過(guò)注塑的方式制成各種形狀的產(chǎn)品且無(wú)須二次成型及表面處理，大大降低了電子電器制品的成本。但高分子材料是熱的不良導(dǎo)體，這大大限制了聚合物在導(dǎo)熱領(lǐng)域的應(yīng)用，通過(guò)在塑料中添加各類填料是最常用的制備導(dǎo)熱塑料的方法。

選用金屬，碳系填料是常用的導(dǎo)熱填料，通過(guò)擠出造粒的方法可以制備具有導(dǎo)熱性能的復(fù)合材料。如專利CN?102746576A，CN?101469109B，CN?1605604都提及使用金屬粉末、金屬纖維能制備具有高熱導(dǎo)率的復(fù)合材料，專利CN?1438363，CN1242286，CN?1584140都提及采用碳材料制備導(dǎo)熱材料。此類導(dǎo)熱材料多具有較高的熱導(dǎo)率，但存在不絕緣的缺陷，大大限制了其使用范圍。

選用不導(dǎo)電的無(wú)機(jī)填料制備導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料是常用的方法，常見(jiàn)的有各類金屬氧化物如氧化鋁，氧化鎳，氧化鎂等，氮化物如氮化鎂，氮化硼等，碳化物如碳化硼，碳化鈦等。專利CN?10735612B，CN?101558577B，CN?101899209B等均提及了使用此類無(wú)機(jī)填料制備的導(dǎo)熱絕緣塑料，但此類導(dǎo)熱材料具有熱導(dǎo)率較低，平均熱導(dǎo)率低于2W/m·k；復(fù)合材料需要在高填充量下才能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱，復(fù)合材料的流動(dòng)性差，力學(xué)性能低的缺陷。

為解決現(xiàn)有困難，科研人員采用了多種手段來(lái)改善導(dǎo)熱絕緣塑料的性能。如專利CN?101280108A中提及采用普通填料與長(zhǎng)玻纖混雜制備高力學(xué)性能的導(dǎo)熱材料，專利CN?1333801A?介紹利用高的長(zhǎng)徑比碳纖維與低的長(zhǎng)徑比粉體填料按照一定比例進(jìn)行混雜制備導(dǎo)熱材料。這些利用不同長(zhǎng)徑比的材料進(jìn)行混雜的填充方法雖能在一定程度上改善復(fù)合材料的力學(xué)性能，但對(duì)導(dǎo)熱性能的影響有限。同時(shí)大量研究者力圖使用碳納米管改善復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。碳納米管作為新興的納米材料，其作為導(dǎo)熱填料的使用已被各類文獻(xiàn)廣泛報(bào)道，特別是在低填充量下，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率能得到極大的提升而受到研究的關(guān)注。雖然此類導(dǎo)熱塑料具有較高的熱導(dǎo)率，但仍存在導(dǎo)電性高，高填充量下力學(xué)性能不足，價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)。

基于以上，采用金屬，碳材料作為導(dǎo)熱填料雖能實(shí)現(xiàn)塑料基復(fù)合材料的高導(dǎo)熱性，但無(wú)法克服非絕緣性帶來(lái)的缺陷，大大限制了此類導(dǎo)熱復(fù)合材料的應(yīng)用范圍；采用無(wú)機(jī)填料作為導(dǎo)熱填料，雖能實(shí)現(xiàn)電絕緣，但導(dǎo)熱效果較差，力學(xué)性能不足。未來(lái)，開(kāi)發(fā)一種能實(shí)現(xiàn)高熱導(dǎo)率的導(dǎo)熱絕緣材料已成為發(fā)展的重要方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種含特殊結(jié)構(gòu)碳納米管填料的導(dǎo)熱絕緣塑料，其原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成為：聚合物樹(shù)脂?100份；無(wú)機(jī)粉末?40～180份；特殊結(jié)構(gòu)碳納米管2～6份，偶聯(lián)劑1～3?份；潤(rùn)滑劑0.2～10?份；抗氧劑0.1～0.2?份。

所述的聚合物樹(shù)脂是：尼龍6（PA6）、尼龍66（PA66）、尼龍46（PA46）、聚苯醚（PPO）、聚苯硫醚（PPS）、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)?、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)。

所述的無(wú)機(jī)粉末是金屬氧化物、氮化物、碳化物中的一種或幾種的混合物；所述的金屬氧化物是氧化鋁(Al₂O₃)、氧化鎂(MgO)、氧化鋯(ZrO₂)中的一種或幾種的混合物；所述的氮化物是氮化鋁（AlN）、氮化硅（Si₃N₄）、氮化硼(BN)中的一種或幾種的混合物；所述的碳化物是碳化硅(SiC)、碳化硼(B₄C)中的一種或幾種的混合物；所述的無(wú)機(jī)粉體的平均粒徑在5～20μm。

所述的特殊結(jié)構(gòu)碳納米管為一種以炭黑為內(nèi)核，碳納米管為外側(cè)延伸物的多導(dǎo)熱點(diǎn)的星形導(dǎo)熱填料。其制備方法按照中國(guó)專利CN?102911402A所述。

所述的偶聯(lián)劑是γ-?縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH-560）、3-?氨基丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、二硬脂酰氧異丙基鋁酸酯（F-1）、單烷氧基脂肪酸鈦酸酯（NDZ-131）中的一種。

所述潤(rùn)滑劑是聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、石蠟、二硫化鉬中的一種或幾種；

所述抗氧劑是抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑B215?中的一種或幾種；