[發(fā)明專利]一種非連續(xù)纖維增強聚六氫三嗪樹脂基導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011527110.5
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112694630B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁彥超;麻樂;趙建青;劉述梅
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C08J5/24
• 分類號: C08J5/24;C08G12/08;C08L61/22;C08K3/38;C08K7/06;C08K3/34;C08K3/04;C08K3/08;C08L79/04;C08L77/10
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

本發(fā)明屬于熱固性樹脂基復(fù)合材料領(lǐng)域，公開了一種非連續(xù)纖維增強聚六氫三嗪樹脂基導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法，該方法為將甲醛和芳香胺均勻溶于水/非質(zhì)子溶劑混合溶液中，所得反應(yīng)液進行預(yù)聚，獲得預(yù)聚物溶液，將導(dǎo)熱填料和非連續(xù)纖維均勻混合于預(yù)聚物溶液中，加入溶劑進行沉淀，過濾、干燥后獲得預(yù)浸料；或?qū)⒓兹┖头枷惆吩诜琴|(zhì)子/水混合溶劑中預(yù)聚，再加溶劑沉淀，干燥后獲得粉狀預(yù)聚物，將其與導(dǎo)熱填料和非連續(xù)纖維混合均勻，獲得預(yù)浸料；將預(yù)浸料熱壓固化成型，即得到復(fù)合材料；所述芳香胺為至少含有一種具有芳香酰胺或芳香酯結(jié)構(gòu)的芳香二胺。該復(fù)合材料具有優(yōu)良的機械和導(dǎo)熱性能，且制備工藝簡單，制得的復(fù)合材料可以回收再利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱固性樹脂基復(fù)合材料領(lǐng)域，具體是一種可循環(huán)回收利用的非連續(xù)纖維增強聚六氫三嗪導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

熱固性聚合物基復(fù)合材料具有優(yōu)異的機械強度、耐腐蝕性能好、絕緣性能優(yōu)良等特點，被廣泛的應(yīng)用在微電子封裝、航空航天、軍事國防等領(lǐng)域。但熱固性樹脂基體導(dǎo)熱性能較差，常用的環(huán)氧樹脂熱導(dǎo)率約0.2W/(m·K)，導(dǎo)致復(fù)合材料整體導(dǎo)熱性能不高。此外，在復(fù)合材料制備過程中，基體樹脂分子或者分子鏈間形成不可逆轉(zhuǎn)變的交聯(lián)網(wǎng)狀或體型交聯(lián)的結(jié)構(gòu)，具有加熱不能熔融塑化，也不溶于溶劑的特點。因此熱固性聚合物樹脂及其復(fù)合材料無法像熱塑性樹脂一樣通過溶解和熔融的方式回收利用。其廢棄物通常通過掩埋或者焚燒處理，不僅對資源造成巨大的浪費，而且對環(huán)境和生態(tài)安全具有極大的威脅。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種可循環(huán)回收利用的非連續(xù)纖維增強聚六氫三嗪導(dǎo)熱復(fù)合材料，通過甲醛與芳香胺在水/非質(zhì)子溶劑混合溶液中預(yù)聚制備預(yù)聚物溶液，將導(dǎo)熱填料和非連續(xù)纖維均勻混合于預(yù)聚物溶液中，加入溶劑進行沉淀，過濾、干燥后獲得預(yù)浸料A，或?qū)⒓兹┖头枷惆吩谒?非質(zhì)子溶劑混合溶液中預(yù)聚，再加溶劑沉淀，干燥后獲得粉狀預(yù)聚物，將其與導(dǎo)熱填料和非連續(xù)纖維混合均勻，獲得預(yù)浸料B。將預(yù)浸料A或B放入模具中熱壓成型，脫模后得到復(fù)合材料。

本發(fā)明利用六氫三嗪結(jié)構(gòu)在強酸/非質(zhì)子溶劑混合溶液中能夠解聚的特點實現(xiàn)纖維、導(dǎo)熱填料和主要原料芳香胺循環(huán)回收利用的目的。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種非連續(xù)纖維增強聚六氫三嗪樹脂基導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將甲醛和芳香胺均勻溶于水/非質(zhì)子溶劑混合溶液中，所得反應(yīng)液在30～100℃攪拌反應(yīng)5～120分鐘進行預(yù)聚，獲得預(yù)聚物溶液，將導(dǎo)熱填料和非連續(xù)纖維均勻混合于預(yù)聚物溶液中，加入溶劑進行沉淀，過濾、干燥后獲得預(yù)浸料A；

或?qū)⒓兹┖头枷惆吩谒?非質(zhì)子溶劑混合溶液中預(yù)聚，再加溶劑沉淀，干燥后獲得粉狀預(yù)聚物，將其與導(dǎo)熱填料和非連續(xù)纖維混合均勻，獲得預(yù)浸料B；

所述芳香胺為至少含有芳香酰胺或芳香酯結(jié)構(gòu)的芳香二胺；

(2)將預(yù)浸料A或B熱壓固化成型，即得到復(fù)合材料。

所述的熱壓固化成型工藝為：以5～20℃/分鐘升溫速率升溫到140～180℃，保溫0.5～1小時，加壓到0.5～7MPa，排氣1～2次，保持壓力不變，以1～10℃/分鐘升溫速率升溫到190～250℃保溫0.5～3小時，以1～5℃/分鐘速率冷卻至100℃以下脫模。

所述的非連續(xù)纖維為長度為10-25mm的長纖維、長度為2-3mm的短切纖維和長度小于2mm的粉末纖維中的任意一種或兩種以上。

所述纖維種類包括碳纖維、石墨纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、石英纖維、玄武巖纖維、陶瓷纖維、聚苯并噁唑纖維、聚苯并咪唑纖維的中的一種或兩種以上。