[发明专利]一种聚苯硫醚基导热复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚苯硫醚基导热复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

随着近年来工业发展对导热材料耐腐蚀性、机械强度、电绝缘性能和加工性能等的要求，传统导热材料如金属等在某些领域已满足不了应用的需求。高分子材料具有质轻、耐化学腐蚀、成型加工性能优良、电绝缘性能优异、力学及疲劳性能优良等特点，但高分子材料本身多是热的不良导体，热量容易在局部区域集中并持续增多，且在高分子材料不同区域间的传递很少，长时间如此，会导致高分子材料件失效。倘若能赋予高分子材料一定导热性，则会克服高分子材料的一些缺陷，并且拓宽高分子材料的应用领域，尤其在导热领域的应用。

目前聚合物导热材料的往往是通过将具有较高导热性的填料直接与聚合物基体混合制备成导热复合材料的方法制备的，该方法往往需要向聚合物基体中加入大量的导热填料，这不仅会大副提高材料的成本，同时材料的力学性能、可加工性也会明显下降。

聚苯硫醚(PPS)是热塑性塑料中稳定程度最高的树脂之一，被认为是一种仅次于聚四氟乙烯的良好耐化学腐蚀材料，且其具有高强度、高刚度、出色的耐疲劳性能和抗蠕变性能。但是，聚苯硫醚本身导热性能不好，其导热系数约为0.2W/(m.K)，在保持PPS原有优良综合性能的基础上提高其导热性能，对扩展其应用领域意义重大。中国发明专利申请CN101113240A公开了在聚苯硫醚中，加入氧化镁、玻纤制得了导热系数为0.85W/(m.K)的导热绝缘聚苯硫醚，但相对纯玻纤增强聚苯硫醚，力学性能明显下降，拉伸强度下降20%，缺口冲击强度下降30%。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供了一种聚苯硫醚基导热复合材料，其在添加较少导热填料的情况下具有较高的导热系数，同时能够保证复合材料的力学性能符合使用要求。

本发明的技术方案为：

一种聚苯硫醚基导热复合材料，其特征在于，其原料包括聚苯硫醚、聚酰胺、导热填料M和导热填料N；聚苯硫醚与聚酰胺形成双连续相结构，导热填料M分布在聚苯硫醚相中，导热填料N分布在聚酰胺相中，形成两个独立的导热网络；以质量份数计，各组分用量如下：

聚苯硫醚               20-30份

聚酰胺                 15-30份

导热填料M+导热填料N    10-50份；

其中，导热填料M与导热填料N不同。

进一步，所述聚苯硫醚基导热复合材料，其原料还包括增容剂，以质量份数计，各原料用量如下：

更进一步地，所述聚苯硫醚基导热复合材料，其原料还包括偶联剂，以质量份数计，各原料用量如下：

优选的，所述聚苯硫醚基导热复合材料，以质量份数计，各原料用量如下：

更优选的，以质量份数计，各原料用量如下：

更优选的，以质量份数计，各原料用量如下：

所述聚酰胺为PA6T及其共聚物、PA6或PA66中的至少一种；

所述导热填料为石墨烯、Si₃N₄、AlN、BN、碳纤维、Al₂O₃、石墨、碳纳米管、炭黑或铜粉中的至少一种；

所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的至少一种。

所述增容剂为聚芳硫醚酰胺及其共聚物、氨基化聚苯硫醚或羧基化聚苯硫醚中的至少一种。

上述聚苯硫醚基导热复合材料制备方法，包括如下步骤和工艺条件：

(1)导热填料M与聚苯硫醚熔融共混制得导热母料A，熔融温度为290℃-320℃；

(2)导热填料N与聚酰胺熔融共混制得导热母料B，熔融温度为230-330℃；

(3)最后将导热母料A和导热母料B熔融共混制得聚苯硫醚基导热复合材料，熔融温度为290-330℃。

所述聚苯硫醚基导热复合材料制备方法，所述步骤(1)中的导热填料先用偶联剂进行表面处理，再将导热填料和聚苯硫醚熔融共混；所述步骤(2)中的另一种导热填料先用偶联剂进行表面处理，再将另一种导热填料和聚酰胺熔融共混；其中，所述导热填料为石墨烯、Si₃N₄、AlN、BN、碳纤维、Al₂O₃、石墨、碳纳米管、炭黑或铜粉中的至少一种；所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的至少一种。