[發明專利]一種導熱聚甲醛復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410158871.6
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN103897331A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 趙曉文;葉林
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L59/00
• 分類號: C08L59/00;C08K9/04;C08K7/00;C08K3/04;C08K5/134;C08K5/3492;C08K3/26
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一.技術領域

本發明涉及一種導熱熱塑性工程塑料的制備方法，屬于高分子材料加工領域。

二.背景技術

聚甲醛（POM）是以[-CH₂-O-]為主鏈、無支化、高熔點、高密度、高結晶熱塑性工程塑料，具有很高的強度和剛度、優秀的耐蠕變性、耐疲勞性、固有潤滑性、耐磨損性和耐化學藥品性等，是工程塑料中最接近金屬的品種，可用以代替銅、鋁、鋅等有色金屬及合金制品，廣泛應用于電子電氣、汽車、輕工、機械、化工、建材等領域。

POM和其它高分子材料一樣，本身屬于絕熱性材料，是熱的不良導體，導熱性能差，其常溫下導熱系數僅為0.4W/m·K，因此限制了其在眾多領域的應用。提高高分子材料導熱性能的方法主要有兩種：一種方法是合成具有高導熱系數的結構型導熱聚合物，但這種聚合物制備工藝復雜，難以實現規模化生產；另一種方法是采用高導熱系數填料填充制備聚合物基導熱復合材料，即以聚合物為基體、以導熱性物質為填料，經過共混分散復合而得到的具有一定導熱功能的多相復合體系。該類材料不僅具有導熱功能，還具有聚合物材料的許多優異特性，可以在較大范圍內調節材料的導電、導熱和力學性能，因而具有廣闊的應用前景，可以代替金屬和金屬合金應用于需要良好導熱性和優良耐腐蝕性能的環境，如換熱器、太陽能熱水器、蓄電池的冷卻器等；可用于制造電子電器工業中要求較高的導熱電路板；可用作輸送、盛裝、封閉、裝飾、埋嵌等材料；可以防止在動態情況下使用時，由材料的形變滯后效應所造成的體系溫升而導致材料的動態疲勞性能下降；還可滿足國防軍工領域對材料的特殊需求。

POM作為導熱功能復合材料的基體材料具有如下優勢：其自身導熱系數在高分子材料中相對較高；負荷熱變形溫度高，可在比較高的環境溫度下工作；POM結晶度高，結構規整度好，而高導熱填料多為高結晶無機物，因此具有晶體結構的物質復合將有利于制備導熱性能較好的復合材料；作為工程塑料POM力學性能優異；具有較高的性能價格比。因此，如能在保持POM材料原有優良性能的基礎上，大幅度提高其導熱性能，對于滿足市場對導熱工程塑料的需求和拓展POM材料的應用領域均具有重要意義。

目前，涉及采用導熱填料制備聚合物基導熱復合材料的專利技術已有不少，例如中國專利CN101250294A、CN101555347A、CN101275014A、CN101717579A、CN101845204A等，但此類專利制得的導熱塑料大多以PE、PA、PC、PET、PPS等為基體樹脂，而對于POM，由于其分子鏈規整，無極性，結晶度高，與其它樹脂或填料相容性差，其復合化和功能化困難，因此目前還沒有針對高性能的導熱POM復合材料的相關文獻報道。

三.發明內容

本發明的目的是提供一種具有良好力學性能的導熱POM復合材料及其制備方法，其特點是將POM與導熱性能優異的碳系填料復合，采用聚醚胺表面處理劑對碳系填料進行適當的表面修飾，通過對POM基體與碳系填料之間橋接分子結構的調控及表面改性工藝研究，改善POM/碳系填料界面相容性，提高界面粘合強度，實現在不降低甚至提高復合材料力學性能的同時，賦予POM導熱功能，獲得具有較高導熱性能和力學性能的POM導熱復合材料。

本發明的目的由以下技術措施實現，其中所述原料分數除特殊說明外，均為重量份數。具有良好力學性能及較高導熱系數的POM復合材料的配方組份按重量計為：

其中，抗氧劑為四[3-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯，N,N'-雙-[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基]己二胺，3-（4-羥基-3，5-二叔丁基苯基）丙酸十八醇酯，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的任一種；

甲醛吸收劑為三聚氰胺、雙氰胺、尿素、或酰肼中的任一種；

甲酸吸收劑為氧化鎂、硅酸鈣、甘油磷酸鈣、氫氧化鎂、或碳酸鈣中的任一種；

碳系填料為表面含羥基或羧基的碳黑、石墨、碳納米管、碳纖維中的任一種；

聚醚胺表面處理劑分子式為：

n=5～25，m=8～36；

碳系填料的表面改性：

將聚醚胺表面處理劑0.05～5份與碳系填料5～40份分散在體積比為1:9的水和乙醇混合溶液中，質量濃度5%，在50℃下超聲處理0.5～2h（頻率：20kHz，功率：400w），然后抽濾、干燥，得到表面改性碳系填料；

導熱聚甲醛復合材料的制備方法：