[發明專利]一種熱塑性聚醚酰亞胺絕緣導熱復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810036655.2
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108250747B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 溫變英;赫達
• 申請（專利權）人: 北京工商大學
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08K9/06;C08K3/38;C08K7/08;C08K3/28;C08K3/34;C08K5/09;C08K3/22
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明公開了一種熱塑性聚醚酰亞胺絕緣導熱耐高溫復合材料及其制備方法。該絕緣導熱復合材料由熱塑性聚醚酰亞胺樹脂、導熱填料、輔助填料、加工助劑組成，其組成含有20～84質量份的聚醚酰亞胺、15～70質量份的導熱填料、1～20質量份的輔助填料、0～9質量份的加工助劑。本發明的聚醚酰亞胺絕緣導熱耐高溫復合材料具有良好的導熱性能、絕緣性能、耐高溫性能以及阻燃性能，在?150～200℃的寬廣范圍內均可保持良好的使用性能，在具有絕緣導熱耐高溫及阻燃要求的高端電子器件領域有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于高分子功能復合材料技術領域，具體涉及一種熱塑性聚醚酰亞胺絕緣導熱耐高溫復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著工業技術的進步，電子電器產品行業逐漸得到了長足的發展，高分子材料在電子電器中的應用也越來越廣，但因散熱不足而使得材料加速老化甚至燃燒的現象時有發生，對于材料導熱性和耐熱性的需求日益迫切，同時電子電器對于材料本身還有絕緣性以及力學性能的要求，這對于材料的構建無疑提出了新的挑戰，因此，開發絕緣導熱耐高溫復合材料對于電子電器產品行業意義重大。

現有技術多數以通用塑料或工程塑料為基體，經過改性后，這些材料雖然也能達到較高的熱導率，但卻損失了寶貴的力學強度，特別是在導熱改性體系中加入阻燃劑后，其力學性能更是急劇下降；更為重要的是，上述材料的熔點或軟化點不高，這大大限制了它們在耐高溫領域中的應用。

特種塑料在性能上以高熔點、高比強、高絕緣著稱，是繼通用塑料、工程塑料之后的第三代高分子材料，從滿足產品性能要求的角度出發，特種塑料是應用于高端電子電器導熱塑料的優質基體。在眾多特種工程塑料中，聚醚酰亞胺(PEI)以其熱塑性、可溶可熔性特征，在耐高溫聚合物基復合材料及其制品的方便制造方面占據優勢。熱塑性聚醚酰亞胺繼承了聚酰亞胺耐高溫、耐溶劑以及優良的力學性能等優點，其玻璃化轉變溫度為215℃，可在-150～200℃下保持穩定的物理性能，同時其直線型分子鏈結構賦予了它優良的加工特性，使得這種耐高溫材料可在330～365℃溫度區間內可以進行熔融加工處理，并且PEI自身具有很好的阻燃性能，其氧指數高達47％，燃燒等級為UL94-V-0級，以聚醚酰亞胺為基體制備絕緣導熱復合材料，一般無需加入阻燃劑，這不僅可以保持材料的力學性能，也為其成型加工創造了方便。

基于上述考慮，針對現有技術的不足，本發明提供了一種以聚醚酰亞胺為基體，以導熱系數高而絕緣性好的無機粉體為功能填料、輔以無機晶須材料作為輔助填料所制備的的絕緣導熱耐高溫復合材料材料及其制備方法。

對于導熱復合材料，在材料內部形成相應的導熱通路是提高復合材料導熱性能的重要手段，本發明采用無機晶須作為導熱輔助填料，通過填料形狀、粒徑和物理性質的搭配使混合填料在聚合物基體中形成了復雜的導熱結構，同時低成本的無機晶須還可以補強復合材料的力學性能。因此，本發明不僅提供了一種以熱塑性聚醚酰亞胺為基體、以絕緣導熱填料為填充劑的復合材料及其工業化制備方法，而且提供了一種基于填料物性補充、形狀和粒徑搭配、成本平衡等多方考慮的技術途徑。

CN102702742B提供了一種高性能導熱材料的制備方法，該發明以PEI與尼龍(PA)共混物為基體材料，選用石墨、碳化硅、氮化鋁、氧化鈹為導熱填料，以玻纖、碳纖維為增強材料，通過九段控溫雙螺桿擠出工藝，制備了平衡導熱與力學性能的復合材料。這種方法采用PA與PEI兩種高聚物作為基體材料，PA玻璃化轉變溫度低于PEI玻璃化轉變溫度150℃以上，且PA的力學性能遠低于PEI，PA的加入不可避免地會造成PEI/PA復合體系力學性能、阻燃性能和耐熱溫度的下降，同時該體系中加入碳纖維后無法保證材料的絕緣性能，并且成本較高，與本發明存在較大差別。