[发明专利]一种应用改性碳材料的导热塑料及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种导热塑料及其制备方法，尤其涉及一种应用改性碳材料的导热塑料及其制备方法，属于无机非金属材料技术领域。

【背景技术】

高分子材料具有绝缘、质轻、耐腐蚀、抗疲劳和易成型等特点，现普遍应用于电子信息领域。不过单纯的高分子材料由于其比较低的导热性能，在一定程度上制约了在一些领域的广泛应用。尤其是日益发展的电子信息工业，越来越轻巧的电子产品造成了越来越紧密的内部结构，这就对其内部填充的高分子材料的散热性能提出了非常高的要求。

碳材料尤其是具有纳米结构的碳材料，因其特殊的结构所以不仅具有较高的导热系数而且还具有质轻、结构稳定等特点被广泛应用于航天、汽车、金属、陶瓷、纺织和化工领域。但是碳材料本身表面是惰性的、疏水的，所以它无法和其他诸如金属氧化物，金属氮化物，高分子塑料等充分均匀混合，这就导致了所挤出的导热塑料内部结构不均一，导热性能分布不均等，极大的影响了材料的导热效果。

一般处理碳材料表面的方法有物理分离法、液相氧化法、高分子修饰法等。其中物理分离法即把碳材料粗分散在水中，加入表面活性剂然后长时间超声，最后过滤、洗涤、层析。不过用这种方法无法去除碳材料表面的无定型碳和金属催化剂，而且长时间的超声也会对一些具有纳米性质的碳材料(如碳纳米管)的结构起到一定的破坏。

液相氧化法则是将碳材料在强氧化性溶液中加热、搅拌。通常是在浓酸中进行，这可以使碳材料表面富含一些含氧官能团，增加其亲水性，有助于包覆金属氧化物，不过在强氧化剂的作用下也会对一些纳米碳材料的结构造成破坏。

中国专利申请号：200710044603.1介绍了一种碳纤维改性塑料的方法，用其方法制作出的改性塑料在各项物理强度上都有明显的提高，但是因为只添加了偶联剂，所以改变碳纤维表面性能的效果不佳，导致了局部位置混合不均的情况。

中国专利申请号：200810010571.8介绍了一种新型的高分子导热塑料的合成方法，但是由于其中没有加入偶联剂，或者对碳材料表面进行修饰，所以合成效果不佳，内部碳材料聚积严重。

中国专利申请号：200810014694.9介绍了一种碳纤维的改性方法，具体是用电解表面来起到减少毛丝，增加力学性能的目的。不过经过实际测试，这种方式处理的碳纤维表面比较光滑不易包覆任何物质。

现今的大部分塑料的制作都是将各种物料充分混入挤出机内，利用挤出机内的螺旋送样通道进行加热共混的，不过纳米碳材料由于其特殊的纳米性能，普通的、未经处理的共混是不可能将纳米碳材料充分混匀，这往往会导致制作的塑料局部导热效果优异，局部导热效果差这一现象的出现。

【发明内容】

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种应用改性碳材料的导热塑料，该改性碳材料易于和主体塑料相容，使得挤出的塑料内部结构均一，性能稳定。

本发明的另一目的是为了提供上述导热塑料的制备方法。

本发明为了实现上述目的，采用以下技术方案：

一种应用改性碳材料的导热塑料，其特征在于包括以下质量百分比组分：

上述各组的重量百分比之和为100％；

其中所述改性碳材料由以下重量份组分组成：

本发明中的基碳料为石墨、炭黑、碳纤维其中的一种。

本发明中的表面活性剂为阴离子表面活性剂，可以为十二烷基苯磺酸钠或硬脂酸等。

本发明中的氧化镁与氮化硼的粒径均为微米级。

本发明中的主体塑料为尼龙66。

本发明导热塑料中的偶联剂与改性碳材料中的偶联剂均选自硅烷偶联剂。

本发明中的分散剂为聚乙烯基吡咯烷酮。

一种上述应用改性碳材料的导热塑料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a、制备改性碳材料：

将水：基碳料：氯化钠：表面活性剂：偶联剂按质量比100:1:1:0.5:1于常温下混合均匀为预混合物，再放入超声清洗器内于200-300W的超声频率范围内进行超声，在超声过程中缓慢加入聚阳离子型高聚物，继续超声30-60min后再搅拌20-24h，然后过滤烘干，即得改性碳材料；

b、制备应用改性碳材料的导热塑料：

将步骤a制得的改性碳材料与氧化镁，氮化硼，尼龙66，聚阴离子型高聚物和分散剂与偶联剂共混后用双螺杆挤出机挤出造粒即可。

其中双螺杆挤出机的挤出温度为200-270℃，熔体加工扭矩30-70N·m。