[發明專利]一種導熱絕緣聚砜復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410384837.0
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104151825A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 楊文彬;范敬輝;李明;唐小紅;張凱
• 申請（專利權）人: 西南科技大學;中國工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類號: C08L81/06
• 分類號: C08L81/06;C08K7/00;C08K3/22;C08K3/38;C08K3/28;C08K3/34;C08K7/10;C08K7/08
• 代理公司: 四川君士達律師事務所 51216
• 代理人: 芶忠義

技術領域

本發明涉及一種導熱絕緣聚砜復合材料及其制備方法，屬于導熱絕緣功能高分子材料制備領域。

背景技術

特種工程塑料皆具有較好的耐熱性能，廣泛應用于國民經濟和國防工業中的各個領域。聚砜是一類非結晶的熱塑性特種工程塑料，主要有雙酚A型聚砜、聚芳砜、聚醚砜三種類型，具有優良的耐熱性、耐蠕變等特性，在150℃下可長期使用，電絕緣性能優異。自開發以來，在精密機械加工、汽車制造、電子電氣以及航空航天、軍事設備中得到廣泛應用。但是，其熱導率僅0.26W·m^-1·K^-1，無法滿足在高溫工作條件下及時散熱的工業要求，因而在一定程度上限制了其應用。

目前提高高分子材料導熱性能的主要方法是填充具有高熱導率的絕緣陶瓷填料，如氧化鋁、氮化硼、氮化鋁等，一般需要達到很高的填料填充量才能形成導熱通路，提高熱導率。同時由于聚砜的大分子鏈上有大量共軛苯環，分子鏈剛性大，熔融時流動性較差，大量無機填料的加入使其加工成型困難。

發明內容

針對現有技術的缺點與不足，本發明的目的在于提供一種導熱絕緣聚砜復合材料及其制備方法，采用本發明方法制備的聚砜復合材料具有較高的熱導率，同時還保持有優異的電絕緣性能，可應用于高溫條件下對電絕緣有較高要求的特殊場所。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種導熱絕緣聚砜復合材料，包含如下按質量百分比計的組分：聚砜樹脂粉末35～70％，片狀導熱絕緣填料15～50％，針狀或纖維狀導熱絕緣填料5～20％，偶聯劑0.5～2.5％，抗氧劑0.3～1％。

所述的聚砜樹脂粉末優選為雙酚A型聚砜(PSF)、聚芳砜(PASF)和聚醚砜(PES)中的一種，粒徑優選為0.1～10μm。

所述的聚砜樹脂粉末由相轉化法制得，該方法優選包括如下步驟：

(1)將聚砜顆粒溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，聚砜濃度為1～10g/100mL，溶解溫度30～60℃；

(2)將聚砜/DMF溶液滴入60～90℃去離子水中，邊滴加邊攪拌，得到白色沉淀；

(3)將得到的白色沉淀抽濾、洗滌、干燥，即得到聚砜樹脂粉末。

所述的片狀導熱絕緣填料優選為氧化鋁、氮化硼、氮化鋁和碳化硅中的一種或幾種。優選的，所述的片狀導熱絕緣填料粒徑為0.1～50μm，徑厚比≥20。

所述的針狀或纖維狀導熱絕緣填料優選為碳化硅晶須、氮化硅晶須和四針狀氧化鋅晶須中的一種或幾種。優選的，所述的針狀或纖維狀導熱絕緣填料直徑為0.1～10μm，長徑比≥20。

所述的偶聯劑優選為硅烷類偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑和鋁酸酯類偶聯劑中的一種或幾種。

所述的抗氧劑優選為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑CA、抗氧劑264或抗氧劑DNP中的一種或幾種。

上述導熱絕緣聚砜復合材料由聚砜樹脂粉末、片狀導熱絕緣填料、針狀或纖維狀導熱絕緣填料、偶聯劑和加工助劑(抗氧劑)等通過粉末混合法模壓成型制得，其制備方法具體包括如下步驟：

(1)將偶聯劑溶于乙醇質量分數為75～95％的乙醇-水溶液中，配制成偶聯劑濃度為5～30wt％的偶聯劑乙醇-水溶液。

(2)將片狀導熱絕緣填料、針狀或纖維狀導熱絕緣填料加入雙錐回轉真空干燥機，采用噴霧法將偶聯劑乙醇-水溶液加入到導熱絕緣填料中，噴霧的同時進行對導熱絕緣填料攪拌，偶聯劑乙醇-水溶液加入完畢后繼續攪拌10～30min，然后在80～120℃條件下干燥3～6h，得到表面均勻包覆一層偶聯劑的導熱絕緣填料。

(3)將(2)得到的導熱絕緣填料與聚砜樹脂粉末、抗氧劑混合均勻，然后將混合物料置于模具中進行冷壓成型，成型壓力5～20MPa，持續時間15～30s，反復冷壓3～5次，最后升溫至280～320℃進行高溫成型，升溫速率5～10℃/min，成型壓力5～20MPa，持續時間30～60min，冷卻，即得導熱絕緣聚砜復合材料成品。

本發明相對于現有技術具有如下優點和效果：