[发明专利]一种热塑性聚醚酰亚胺绝缘导热复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种热塑性聚醚酰亚胺绝缘导热耐高温复合材料及其制备方法。该绝缘导热复合材料由热塑性聚醚酰亚胺树脂、导热填料、辅助填料、加工助剂组成，其组成含有20～84质量份的聚醚酰亚胺、15～70质量份的导热填料、1～20质量份的辅助填料、0～9质量份的加工助剂。本发明的聚醚酰亚胺绝缘导热耐高温复合材料具有良好的导热性能、绝缘性能、耐高温性能以及阻燃性能，在‑150～200℃的宽广范围内均可保持良好的使用性能，在具有绝缘导热耐高温及阻燃要求的高端电子器件领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子功能复合材料技术领域，具体涉及一种热塑性聚醚酰亚胺绝缘导热耐高温复合材料及其制备方法。

背景技术

随着工业技术的进步，电子电器产品行业逐渐得到了长足的发展，高分子材料在电子电器中的应用也越来越广，但因散热不足而使得材料加速老化甚至燃烧的现象时有发生，对于材料导热性和耐热性的需求日益迫切，同时电子电器对于材料本身还有绝缘性以及力学性能的要求，这对于材料的构建无疑提出了新的挑战，因此，开发绝缘导热耐高温复合材料对于电子电器产品行业意义重大。

现有技术多数以通用塑料或工程塑料为基体，经过改性后，这些材料虽然也能达到较高的热导率，但却损失了宝贵的力学强度，特别是在导热改性体系中加入阻燃剂后，其力学性能更是急剧下降；更为重要的是，上述材料的熔点或软化点不高，这大大限制了它们在耐高温领域中的应用。

特种塑料在性能上以高熔点、高比强、高绝缘著称，是继通用塑料、工程塑料之后的第三代高分子材料，从满足产品性能要求的角度出发，特种塑料是应用于高端电子电器导热塑料的优质基体。在众多特种工程塑料中，聚醚酰亚胺(PEI)以其热塑性、可溶可熔性特征，在耐高温聚合物基复合材料及其制品的方便制造方面占据优势。热塑性聚醚酰亚胺继承了聚酰亚胺耐高温、耐溶剂以及优良的力学性能等优点，其玻璃化转变温度为215℃，可在-150～200℃下保持稳定的物理性能，同时其直线型分子链结构赋予了它优良的加工特性，使得这种耐高温材料可在330～365℃温度区间内可以进行熔融加工处理，并且PEI自身具有很好的阻燃性能，其氧指数高达47％，燃烧等级为UL94-V-0级，以聚醚酰亚胺为基体制备绝缘导热复合材料，一般无需加入阻燃剂，这不仅可以保持材料的力学性能，也为其成型加工创造了方便。

基于上述考虑，针对现有技术的不足，本发明提供了一种以聚醚酰亚胺为基体，以导热系数高而绝缘性好的无机粉体为功能填料、辅以无机晶须材料作为辅助填料所制备的的绝缘导热耐高温复合材料材料及其制备方法。

对于导热复合材料，在材料内部形成相应的导热通路是提高复合材料导热性能的重要手段，本发明采用无机晶须作为导热辅助填料，通过填料形状、粒径和物理性质的搭配使混合填料在聚合物基体中形成了复杂的导热结构，同时低成本的无机晶须还可以补强复合材料的力学性能。因此，本发明不仅提供了一种以热塑性聚醚酰亚胺为基体、以绝缘导热填料为填充剂的复合材料及其工业化制备方法，而且提供了一种基于填料物性补充、形状和粒径搭配、成本平衡等多方考虑的技术途径。

CN102702742B提供了一种高性能导热材料的制备方法，该发明以PEI与尼龙(PA)共混物为基体材料，选用石墨、碳化硅、氮化铝、氧化铍为导热填料，以玻纤、碳纤维为增强材料，通过九段控温双螺杆挤出工艺，制备了平衡导热与力学性能的复合材料。这种方法采用PA与PEI两种高聚物作为基体材料，PA玻璃化转变温度低于PEI玻璃化转变温度150℃以上，且PA的力学性能远低于PEI，PA的加入不可避免地会造成PEI/PA复合体系力学性能、阻燃性能和耐热温度的下降，同时该体系中加入碳纤维后无法保证材料的绝缘性能，并且成本较高，与本发明存在较大差别。