[發(fā)明專利]一種應(yīng)用改性碳材料的導(dǎo)熱塑料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410165212.5
• 申請(qǐng)日: 2014-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103937234A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐常威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山市永威新材料有限公司
• 主分類號(hào): C08L77/06
• 分類號(hào): C08L77/06;C08L101/00;C08K13/06;C08K9/06;C08K3/04;C08K3/22;C08K3/38;C08K7/06;B29C47/92
• 代理公司: 中山市捷凱專利商標(biāo)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 44327
• 代理人: 石仁

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種導(dǎo)熱塑料及其制備方法，尤其涉及一種應(yīng)用改性碳材料的導(dǎo)熱塑料及其制備方法，屬于無(wú)機(jī)非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】

高分子材料具有絕緣、質(zhì)輕、耐腐蝕、抗疲勞和易成型等特點(diǎn)，現(xiàn)普遍應(yīng)用于電子信息領(lǐng)域。不過(guò)單純的高分子材料由于其比較低的導(dǎo)熱性能，在一定程度上制約了在一些領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。尤其是日益發(fā)展的電子信息工業(yè)，越來(lái)越輕巧的電子產(chǎn)品造成了越來(lái)越緊密的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這就對(duì)其內(nèi)部填充的高分子材料的散熱性能提出了非常高的要求。

碳材料尤其是具有納米結(jié)構(gòu)的碳材料，因其特殊的結(jié)構(gòu)所以不僅具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)而且還具有質(zhì)輕、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于航天、汽車、金屬、陶瓷、紡織和化工領(lǐng)域。但是碳材料本身表面是惰性的、疏水的，所以它無(wú)法和其他諸如金屬氧化物，金屬氮化物，高分子塑料等充分均勻混合，這就導(dǎo)致了所擠出的導(dǎo)熱塑料內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均一，導(dǎo)熱性能分布不均等，極大的影響了材料的導(dǎo)熱效果。

一般處理碳材料表面的方法有物理分離法、液相氧化法、高分子修飾法等。其中物理分離法即把碳材料粗分散在水中，加入表面活性劑然后長(zhǎng)時(shí)間超聲，最后過(guò)濾、洗滌、層析。不過(guò)用這種方法無(wú)法去除碳材料表面的無(wú)定型碳和金屬催化劑，而且長(zhǎng)時(shí)間的超聲也會(huì)對(duì)一些具有納米性質(zhì)的碳材料(如碳納米管)的結(jié)構(gòu)起到一定的破壞。

液相氧化法則是將碳材料在強(qiáng)氧化性溶液中加熱、攪拌。通常是在濃酸中進(jìn)行，這可以使碳材料表面富含一些含氧官能團(tuán)，增加其親水性，有助于包覆金屬氧化物，不過(guò)在強(qiáng)氧化劑的作用下也會(huì)對(duì)一些納米碳材料的結(jié)構(gòu)造成破壞。

中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?00710044603.1介紹了一種碳纖維改性塑料的方法，用其方法制作出的改性塑料在各項(xiàng)物理強(qiáng)度上都有明顯的提高，但是因?yàn)橹惶砑恿伺悸?lián)劑，所以改變碳纖維表面性能的效果不佳，導(dǎo)致了局部位置混合不均的情況。

中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?00810010571.8介紹了一種新型的高分子導(dǎo)熱塑料的合成方法，但是由于其中沒(méi)有加入偶聯(lián)劑，或者對(duì)碳材料表面進(jìn)行修飾，所以合成效果不佳，內(nèi)部碳材料聚積嚴(yán)重。

中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?00810014694.9介紹了一種碳纖維的改性方法，具體是用電解表面來(lái)起到減少毛絲，增加力學(xué)性能的目的。不過(guò)經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，這種方式處理的碳纖維表面比較光滑不易包覆任何物質(zhì)。

現(xiàn)今的大部分塑料的制作都是將各種物料充分混入擠出機(jī)內(nèi)，利用擠出機(jī)內(nèi)的螺旋送樣通道進(jìn)行加熱共混的，不過(guò)納米碳材料由于其特殊的納米性能，普通的、未經(jīng)處理的共混是不可能將納米碳材料充分混勻，這往往會(huì)導(dǎo)致制作的塑料局部導(dǎo)熱效果優(yōu)異，局部導(dǎo)熱效果差這一現(xiàn)象的出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用改性碳材料的導(dǎo)熱塑料，該改性碳材料易于和主體塑料相容，使得擠出的塑料內(nèi)部結(jié)構(gòu)均一，性能穩(wěn)定。

本發(fā)明的另一目的是為了提供上述導(dǎo)熱塑料的制備方法。

本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案：

一種應(yīng)用改性碳材料的導(dǎo)熱塑料，其特征在于包括以下質(zhì)量百分比組分：

上述各組的重量百分比之和為100％；

其中所述改性碳材料由以下重量份組分組成：

本發(fā)明中的基碳料為石墨、炭黑、碳纖維其中的一種。

本發(fā)明中的表面活性劑為陰離子表面活性劑，可以為十二烷基苯磺酸鈉或硬脂酸等。

本發(fā)明中的氧化鎂與氮化硼的粒徑均為微米級(jí)。

本發(fā)明中的主體塑料為尼龍66。

本發(fā)明導(dǎo)熱塑料中的偶聯(lián)劑與改性碳材料中的偶聯(lián)劑均選自硅烷偶聯(lián)劑。

本發(fā)明中的分散劑為聚乙烯基吡咯烷酮。

一種上述應(yīng)用改性碳材料的導(dǎo)熱塑料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

a、制備改性碳材料：

將水：基碳料：氯化鈉：表面活性劑：偶聯(lián)劑按質(zhì)量比100:1:1:0.5:1于常溫下混合均勻?yàn)轭A(yù)混合物，再放入超聲清洗器內(nèi)于200-300W的超聲頻率范圍內(nèi)進(jìn)行超聲，在超聲過(guò)程中緩慢加入聚陽(yáng)離子型高聚物，繼續(xù)超聲30-60min后再攪拌20-24h，然后過(guò)濾烘干，即得改性碳材料；

b、制備應(yīng)用改性碳材料的導(dǎo)熱塑料：

將步驟a制得的改性碳材料與氧化鎂，氮化硼，尼龍66，聚陰離子型高聚物和分散劑與偶聯(lián)劑共混后用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒即可。

其中雙螺桿擠出機(jī)的擠出溫度為200-270℃，熔體加工扭矩30-70N·m。