[發明專利]一種導熱聚苯乙烯復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011104378.8
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112143120A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 許愛強;王次讓;王勝;郝艷明
• 申請（專利權）人: 江蘇中信國安新材料有限公司
• 主分類號: C08L25/06
• 分類號: C08L25/06;C08L83/07;C08L53/02;C08L23/08;C08K7/06;C08K3/28;C08K3/14;C08K5/14;C08K13/04;C09K5/14
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供一種導熱聚苯乙烯復合材料及其制備方法和應用，所述導熱聚苯乙烯復合材料按照重量份包括如下組分：聚苯乙烯80～100重量份，導熱填料40～60重量份，硅烷低聚物0.01～2重量份，乙烯基聚合物5～20重量份，有機過氧化物交聯劑0.01～1重量份，增容劑1～5重量份。所述導熱聚苯乙烯復合材料以乙烯基聚合物作為增韌組分，并添加了有機過氧化物交聯劑、硅烷低聚物和大量導熱填料，通過組分的篩選和復配，在聚合物體系中形成穩定的化學交聯網絡結構，顯著改善了聚苯乙烯材料的導熱性、韌性和抗沖擊性能，能夠充分滿足電子產品或家用電器的殼體材料對導熱聚合物材料的性能要求。

技術領域

本發明屬于聚合物材料技術領域，具體涉及一種導熱聚苯乙烯復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著半導體工業和電子元器件工業的飛速發展，電子產品和半導體器件朝著小型化、輕薄化的方向不斷優化，元件組裝密度越來越高，單位發熱量迅速上升，對材料散熱性能的要求也不斷提高，電子元器件的散熱問題逐漸成為影響技術進步的關鍵性問題，電子產品及家用電器等領域中迫切需要一種具有良好導熱性能的材料，以滿足實際應用中的散熱需求。

傳統的導熱散熱器以金屬材料為主，尤其是鋁制材料，其應用十分廣泛。但是，金屬材料密度高，質量大，使電子元器件的增重明顯；而且，金屬材料的加工成型難度較大，化學性質比較活潑，易被氧化或腐蝕，限制了其在電子產品中的應用。因此，采用具有導熱性能的聚合物材料來替換金屬材料，是研究人員已經達成的共識。

聚苯乙烯(Polystyrene，PS)是五大通用塑料之一，具有良好的加工性、尺寸穩定性、低吸水性和電絕緣性能，被廣泛應用于汽車、電子產品、家用電器和工業設備中。但是，聚苯乙烯作為聚合物材料，其本身的導熱性能并不理想；為了改善聚苯乙烯的導熱性能，通常需要向其中加入導熱填料。

CN107522961A公開了一種聚苯乙烯基高導熱復合材料及其制備方法，所述聚苯乙烯基高導熱復合材料由石墨烯納米片和聚苯乙烯復合而成，石墨烯納米片和聚苯乙烯的混合質量比為1:(10～100)；制備方法如：將石墨烯納米片和聚苯乙烯分別在室溫下溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，然后將兩種溶液混合并繼續攪拌至少30分鐘，直到溶劑揮發完全；將得到的復合材料經過熱壓成型，得到圓形的高導熱聚苯乙烯復合材料。該材料通過石墨烯納米片對聚苯乙烯進行導熱改性，但石墨烯的引入導致聚苯乙烯的韌性和強度降低，機械性能損失嚴重。

CN111647117A公開了一種高導熱性Al₂O₃-石墨烯改性的聚苯乙烯材料，制備方法包括：首先基于溶劑熱法制備出Al₂O₃-石墨烯復合水凝膠，然后將水凝膠與丙烯酸進行化學反應，生成丙烯酸修飾的Al₂O₃-石墨烯水凝膠；所述丙烯酸修飾的Al₂O₃-石墨烯水凝膠與苯乙烯在偶氮二異丁腈的引發下進行聚合，得到聚苯乙烯材料。該聚苯乙烯材料通過化學鍵的形式將Al₂O₃和石墨烯引入到聚合物基體中，提高了材料的導熱性能和力學性能，但是制備工藝復雜，難以實現工業化應用。

CN111635495A公開了一種籠型聚倍半硅氧烷-石墨烯改性的高導熱的聚苯乙烯及其制法，首先將硅烷化石墨烯和八聚乙烯基籠型倍半硅氧烷進行聚合，得到籠型聚倍半硅氧烷-石墨烯；所述籠型聚倍半硅氧烷-石墨烯、分散劑聚乙烯醇和苯乙烯在過氧化苯甲酰的引發下進行共聚，得到高導熱的聚苯乙烯。上述方法能夠提高材料的玻璃化轉變溫度、穩定性和導熱性；但是，該方法的工藝路線復雜，原料成本和生產能耗高，難以實現大規模的工業化應用；而且得到的聚苯乙烯材料的韌性和抗沖擊性能還有待提高。