[發明專利]一種導熱改性環氧樹脂基復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201911260969.1
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN111040380A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 彭雄奇;王珂珂
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L71/10;C08K3/04;C09K5/14
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發明涉及一種導熱改性環氧樹脂基復合材料及其制備方法，以環氧樹脂/熱塑性樹脂不相容兩相雙逾滲結構共混物為基體，添加與兩相樹脂基體相容的導熱填料，得到環氧樹脂/熱塑性樹脂/導熱填料三相雙逾滲結構導熱改性復合材料。與現有技術相比，本發明復合材料與純環氧樹脂相比可以在達到相同導熱率前提下明顯降低導熱填料量，同時還可以顯著提高環氧樹脂的耐高溫性和熱穩定性。

技術領域

本發明涉及一種添加導熱填料，以環氧樹脂/熱塑性樹脂不相容兩相共混物為基體的導熱改性環氧樹脂基復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著工業生產的不斷發展，對導熱材料的綜合熱機械性能提出了越來越高的要求，以銅為代表的傳統金屬導熱材料密度高，易腐蝕，機械性能低，熱變形大，不能滿足某些特殊場合的使用要求。添加高導熱填料的聚合物基復合材料可以有效克服金屬導熱材料的上述缺點。然而，這些復合材料中聚合物基體的導熱性很差，因此在對導熱性有更高要求的情況下，它們作為金屬替代物的潛力受到限制。通常，可以通過增加填料量來增強復合材料的導熱性能，向樹脂基體中添加的導熱填料的量越多，所得復合材料的導熱性越好。但是，填料量的增加不可避免地導致復合材料成本的增加和機械性能的降低。因此，當前亟需解決的問題在于如何在較低填料含量下獲得較高導熱性能的聚合物基復合材料。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種填料含量低、導熱性能好的基于雙逾滲效應的導熱改性環氧樹脂基復合材料。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種導熱改性環氧樹脂基復合材料，其特征在于，以環氧樹脂/熱塑性樹脂不相容兩相雙逾滲結構共混物為基體，添加與兩相樹脂基體相容的導熱填料，得到環氧樹脂/熱塑性樹脂/導熱填料三相雙逾滲結構導熱改性復合材料。該復合材料與純環氧樹脂相比可以在達到相同導熱率前提下明顯降低導熱填料量，同時還可以顯著提高環氧樹脂的耐高溫性和熱穩定性。

用于與環氧樹脂共混形成雙逾滲結構的熱塑性樹脂可以是任意一種可以溶于液態環氧樹脂而高溫固化時與環氧樹脂不相容，從而從環氧樹脂中分離出的熱塑性樹脂。作為本發明的進一步優選，所述的熱塑性樹脂為酚酞聚芳醚酮、聚醚酰亞胺、聚丙烯中的一種。

所述的環氧樹脂在25℃下黏度小于100Pa·s。

通過調整環氧樹脂和熱塑性樹脂的重量配比和固化溫度、時間從而使環氧樹脂/熱塑性樹脂/導熱填料復合材料形成雙逾滲結構。

進一步優選，所述的環氧樹脂與熱塑性樹脂的質量比為50～84:50～16。

進一步優選，所述的導熱填料選自石墨烯、納米碳管中的一種，其添加量為基體質量的0.1～5wt％。

上述導熱改性環氧樹脂基復合材料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

(a)邊攪拌邊將熱塑性樹脂加入溶劑中，將其完全溶解，然后，將導熱填料添加到溶液體系中，并分散，再將環氧樹脂加入溶液系統中并攪拌5～10分鐘，然后將溶液系統分散；

(b)將混合物放置在真空烘箱中除去溶劑，然后將真空烘箱壓力調整為空氣壓力，打開真空烘箱拿出材料，迅速添加固化劑并充分攪拌，然后，在真空烘箱中將溫度升至150℃，壓力調整為0.1MPa真空度下并保持約15分鐘以繼續脫泡；

(c)將混合物倒入預熱的模具中進行固化，固化條件為：150℃/0.1MPa真空度/2小時+180℃/0.1MPa真空度/2小時，然后將混合物隨爐冷卻至室溫，開模，即取得所需產品。

步驟a兩次分散采用的儀器為超聲分散儀，其功率為75W，振動頻率為22±1KHz，分散時間為1～2h。

步驟a采用的溶劑是任意一種可以同時溶解環氧樹脂和熱塑性樹脂且沸點為60～70℃的溶劑。作為本發明的進一步優選，所述溶劑為四氫呋喃、丙酮、三氯甲烷中的一種。