[发明专利]一种高导热树脂基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种高导热树脂基复合材料及其制备方法，其组成及含量为：改性的热塑性树脂65‑90wt％，石墨烯5‑20wt％，导热短切碳纤维5‑15wt％；其中，所述改性的热塑性树脂为单宁酸‑Fe³⁺络合物包覆的热塑性树脂，具体由单宁酸(TA)和FeCl₃·6H₂O改性热塑性树脂获得。本发明解决了复合材料树脂基体中纳米碳填料分散不均匀及导热通路不连续等难题，制备的复合材料表现出优异的导热性能。该树脂颗粒界面改性方法具有一定的普适性，适用于不同种类的树脂基体材料，且反应条件温和，效率高，原材料价格低廉，易于大规模生产制备。

技术领域

本发明具体涉及一种高导热树脂基复合材料及其制备方法，属于复合材料领域。

背景技术

高性能热塑性树脂，如热塑性聚酰亚胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)，聚醚酮(PEK)等，因其优异的力学强度、耐热性(长期使用温度可在200℃以上)、阻燃性等优点，在航空、航天和电子电气等高新技术领域具有广阔的应用前景。随着设备的高性能化及电子器件的小型化，对结构的散热防护需求也越来越迫切。与金属及陶瓷类材料相比，高分子的导热系数一般较低(0.2-0.5W/mK)，这极大限制了它们在导热领域的应用。因此开发出具有高导热的高性能热塑性树脂基复合材料十分有必要。

目前，利用高导热填料对高分子聚合物进行共混改性是提高导热性能的有效途径。而石墨烯因其极大的比表面积和独特的π电子离域体系，具有超高的热导率，面内热导率最高可达5300W/(mK)，是目前已知热导率最高的材料，是最常见的高导热填料之一。现有技术中，聚合物与石墨烯多采用溶液共混法、熔融共混法及原位聚合等方法进行复合。然而，尽管上述方法在一定程度上可以提高高分子材料的导热性，但是也存在以下问题：一方面，由于石墨烯片层的较难分散性以及石墨烯与聚合物间的较弱结合力，导致界面热阻抗较大，复合材料的导热性能难以得到有效大幅度提升，另一方面，尽管可通过石墨烯表面改性的方法可以提高其在树脂中的分散性，但也会造成石墨烯导热性能不同程度的下降，最终导致复合材料的导热性能提高不大。

发明内容

鉴于现有技术中的不足，提供了一种高导热树脂基复合材料及其制备方法，本发明的制备方法在保证导热填料石墨烯自身导热性能的前提下，且实现了其均匀分散，在树脂基复合材料中构建了均匀连续的三维导热网络，所得到的树脂基复合材料具有优异的导热性能，并兼具良好的耐热性能和力学性能。

本发明的技术解决方案：

一方面，本发明提供了一种树脂基复合材料，其组成及含量为：改性的热塑性树脂65-90wt％，石墨烯5-20wt％，导热短切碳纤维5-15wt％；其中，所述改性的热塑性树脂为单宁酸-Fe³⁺络合物包覆的热塑性树脂，具体由单宁酸(TA)和FeCl₃·6H₂O改性热塑性树脂获得。

进一步的，所述的热塑性树脂优选为热塑性聚酰亚胺、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮中(PEKK)的至少一种。

进一步的，所述热塑性树脂粉体颗粒的直径优选为30um-300um之间。

进一步的，所述导热短切碳纤维优选为中间相沥青基碳纤维中的一种或几种。

进一步的，所述导热短切碳纤维的长度范围优选在0.2-2mm之间。

另一方面，本发明还提供一种树脂基复合材料的制备方法，通过以下步骤实现：

步骤1、改性热塑性性树脂A的制备，