[发明专利]一种石墨烯-金属粉末复合导电导热塑料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯‑金属粉末复合导电导热塑料及其制备方法，该复合导热导电塑料中的各组分按重量百分比计分别是：导电填料0.1‑20%、主体塑料77‑99.8%、偶联剂0.1‑3%，填料是由金属粉末和片状石墨烯按1‑15:5‑19的质量比配比混合组成的混合物，使用金属粉末作为导热和导电填料，同时添加片状的石墨烯，利用片状石墨烯本身具备的良好柔韧性，使之能够与金属粉末和基体材料紧密接触，并在塑料基材中得以均匀分布，进而增强了塑料制品的导电性、导热性和机械性能，金属粉末和石墨烯在塑料基体中构筑起良好的导热和导电网络，使得最终制备出的复合型改性塑料具有优异的导热和导电性能。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种石墨烯-金属粉末复合导电导热塑料及其制备方法。

背景技术

随着智能电子设备的快速发展，设备的电磁辐射和散热问题也越来越突出，因而对导电导热复合材料的综合性能提出了越来越高的要求。例如用于通讯基站的复合材料，既要保证良好的电磁屏蔽性能，又要具有很好的导热性能；智能电脑中的CPU，其底部就需要具良好屏蔽性能的散热材料制成；传统的金属、陶瓷等材料显然己无法满足这些场合的需求。

塑料是一种具有化学性质稳定、质轻、力学性能好、耐腐蚀性能强等优势的材料，但是传统的塑料一般是热和电的不良导体，热传导率只有0.2 W/(m·K），因此不能满足导电/导热领域的要求，应用前景受到限制。因而，不同成分的导电/导电塑料被相继开发利用，该类塑料同时具有金属的导电、导热性和塑料的可加工性，能够满足导电/导热领域的特殊需求。

导电/导热塑料一般分为后加工型和复合型，后加工型导电塑料是本身具有导电性或经化学改性后具有导电性的塑料，这一类塑料具有生产成本高、长期稳定性差的缺点。复合型导热/导电塑料是指经物理改性后具有导电性的塑料，一般以某种树脂为基体，加入具有优异的导热/导电性能的填料后复合而成；它具有导热和导电性能好、易注塑成型、加工成本低并且导热和导电系数可调等优点。但现有技术中的复合型导电/导热塑料常因填料的导热和导电性能不够，或者添加量不足，而无法满足高端电子自动化设备在导热和导电方面的需求；如果一味通过加大导热和导电填料的添加量来改善相应的性能，又会造成机械性能的降低，限制其在精密电器元件中的大规模使用。

因此，亟需制备一种既具有良好的导热和导电性能，且方便注塑加工成型的复合塑料来解决现有技术中存在的不足，为高端精密电器元件的制备提供原料基础。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的不足，提供一种石墨烯-金属粉末复合导电导热塑料及其制备方法，制备时将金属粉末和二维片状石墨烯作为复合填料，均匀分散于塑料基体中，填料与基体塑料相容性好，塑料的导热系数和屏蔽效能均显著提高。

本发明的技术方案为：一种石墨烯-金属粉末复合导电导热塑料，各组分按重量百分比计，包括：

导电填料0 .1-20%；

主体塑料77-99.8%；

偶联剂 0.1-3%；

其中，导电填料是由金属粉末和片状石墨烯按1-15:5-19的质量比配比混合组成的混合物。

进一步地，金属粉末是直径为0.05-100 μm的金属材料，片状石墨烯是厚度为2-20nm、直径为1-500 μm的二维结构材料。

进一步地，金属粉末与片状石墨烯的质量比为1:2。

进一步地，金属粉末包括铁粉、铝粉、铜粉、锡粉、锌粉、镍粉中的一种或两种以上的混合物。

进一步地，主体塑料包括PP、PE、PA6、PA66、PC、ABS、PMMA、PC/ABS、PPS、PVC、PVA、PPO、PBT、LDPE、HDPE、PVDF、PPA、PEEK、PET、LCP 、PEI中的一种或两种以上的混合物。