[发明专利]一种具有三维隔离结构的导热绝缘高分子复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有三维隔离结构的导热绝缘高分子复合材料 及其制备方法，属于材料科学与工程领域。

背景技术

高分子材料以其优异的耐化学腐蚀性、电气绝缘性能、质轻、易 加工成型等突出优点，广泛应用于各个领域。

但是，大多数高分子材料的导热性能都较差，其本征导热系数一 般在0.2W/m·K左右，远不能满足绝缘散热及导热场合的使用要求。

目前提高高分子材料导热性能的主要方法是填充具有高热导率 的绝缘陶瓷填料，如氧化铝、氮化硼、氮化铝等，一般需要较高的填 料用量才能形成连续导热通路。如中国专利文献CN101067044A中， 导热绝缘填料占35～65％；中国专利文献CN101899209A中，导热绝 缘填料占40～85％。大量导热绝缘填料的加入，损失了高分子材料的 力学性能、电绝缘性能和加工成型性能。

在导电高分子复合材料研究中，调控导电填料在高分子材料中的 分布，设计制备具有隔离结构的导电高分子复合材料，是降低导电填 料含量的有效方法，受到研究者广泛关注。中国专利文献CN 104530521A的具有隔离结构的导电高分子复合材料中，导电粒子的 体积只有高分子材料/导电粒子共混料体积的1～10％。中国专利文 献CN102617918A的具有隔离结构的导电高分子复合材料中，导电填 料碳纳米管含量只有1～2％。因此，在具有隔离结构的导电高分子 复合材料中，导电填料含量较低，使复合材料具有优异的力学性能和 加工成型性能。

发明内容

发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本 发明的第一个目的在于公开一种具有三维隔离结构的导热绝缘高分 子复合材料。本发明的第二个目的在于公开一种具有三维隔离结构的 导热绝缘高分子复合材料的制备方法。

技术方案：一种具有三维隔离结构的导热绝缘高分子复合材料， 按照质量计，包括70～99％的高分子粉体和1～30％导热绝缘填料。

进一步地，所述高分子粉体为热塑性高分子粉体，所述高分子粉 体粒径为10～2000μm。

更进一步地，所述高分子粉体为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚 苯乙烯、聚氨酯的一种或几种。

更进一步地，所述高分子粉体为聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲基丙烯 酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲醛、 聚苯醚的一种或几种。

更进一步地，所述高分子粉体为聚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚 醚醚酮的一种或几种。

进一步地，所述导热绝缘填料为氧化铝、氮化硼、氮化铝、氮化 硅和碳化硅中的一种或几种，所述导热绝缘填料的粒径为0.01～ 100μm。

一种具有三维隔离结构的导热绝缘高分子复合材料的制备方法， 包括如下步骤：

(1)将1～30份导热绝缘填料与70～99份高分子粉体均匀混合， 再通过机械研磨制备导热绝缘填料高分子粉体核壳结构，研磨压力： 3～30MPa，研磨时间5～60min；

(2)将制备出的导热绝缘填料高分子粉体核壳结构置于模具中 通过热压成型，制备具有三维隔离结构的导热绝缘高分子复合材料， 成型压力为5～50MPa，成型温度为100℃～350℃，成型时间10～ 60min。

进一步地，所述高分子粉体为热塑性高分子粉体，所述高分子粉 体粒径为10～2000μm。

更进一步地，所述高分子粉体为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚 苯乙烯、聚氨酯的一种或几种。

更进一步地，所述高分子粉体为聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲基丙烯 酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲醛、 聚苯醚的一种或几种。

更进一步地，所述高分子粉体为聚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚 醚醚酮的一种或几种。

进一步地，所述导热绝缘填料为氧化铝、氮化硼、氮化铝、氮化 硅和碳化硅中的一种或几种，所述导热绝缘填料的粒径为0.01～ 100μm。

有益效果：本发明公开的一种具有三维隔离结构的导热绝缘高分 子复合材料及其制备方法具有以下有益效果：