[发明专利]一种低膨胀系数高韧高导热功能复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低膨胀系数高韧高导热功能复合材料及其制备方法，属于功能复合材料技术领域。 

 

背景技术

随着现代科学技术的飞速发展，高分子材料与金属、陶瓷等无机材料形成的复合材料越来越得到人们重视。但与无机材料相比，高分子材料的耐热性相对较差，热膨胀系数(CTE)也大得多，两者复合后，随着温度的变化，将在复合材料内部产生热应力而使高分子材料产生龟裂、翘曲、剥离等不良现象。同时随着电子元器件小型化及高能化的发展，热量的传递已成为影响电子产品的性能、运行速度、运行稳定以及进一步小型化能否实现的主要问题[Compos Sci Technol 2007, 67(11-12), 2493-9；Synth Metals 2004, 145(2-3), 245-52；J Appl Polym Sci 2007, 104(4), 2478-83.]。对于现代的许多微型电子元器件来说，聚合物材料因为其良好的加工成型性能、耐腐蚀性能和绝缘性能，常被用作电子产品的包装材料（PP、PE、PA、ABS、PI等）。但这类聚合物包装材料的导热系数(0.10–0.25Wm^-1K^-1) 较低，并且随着电子产品功能及性能的提高，其使用功率也逐渐增加，聚合物包装材料已成为电子产品降温的限制，具有高的导热系数和高耐热性能的电子产品包装材料已成为对材料性能的迫切需求。

通过选择适当分子结构的聚合物，也能降低聚合物的热膨胀系数，同时具有高的耐热温度。研究表明：同时降低聚合物的热膨胀系数以及提高聚合物材料导热性能的有效方法之一是在聚合物中引入无机填料形成聚合物基功能复合材料，这能综合聚合物和无机填料各自的优点，并且通过填料种类、形状、颗粒尺寸以及填充量等选择，可以制成具有不同热膨胀系数、导热性能、电性能以及力学性能的复合材料，满足不同的需求(Macromol. Mater. Eng. 2007, 292, 295–301; J Am Ceram Soc 1992, 75(2), 2887-90; Rev Sci Instrum 1994, 65(12), 3865-9; Composites: Part A 2002, 33(2), 289-92)。然而，填料与聚合物在物理和化学性能上的明显差异会使其在与聚合物复合时会带来分散困难、加工性能变差和力学性能降低等问题，常常不能协调高强度和高韧性和高流动性的矛盾。

 

发明内容

针对上述聚合物基功能复合材料现有技术存在的缺点，本发明的目的旨在提供一种具有低膨胀系数、高韧性、高导热系数的功能复合材料及其制备方法，以实现聚合物基复合材料的高性能化和多功能化。

本发明实现上述发明目的所采用的技术方案是：本发明的低膨胀系数高韧高导热功能复合材料是以聚碳酸酯为基体，为了满足良好的加工性能聚碳酸酯可以选择高熔体指数牌号的聚碳酸酯产品为基体，再添加以下组分及重量配比的原料制作而成的：

（1）添加该基体重量30～40%的导热功能体，该导热功能体添加前经过高温煅烧，然后再经过偶联剂处理，由此得到有机改性的导热功能体，其目的是增加导热功能体与聚碳酸酯之间的相互作用，减小热阻，提高力学性能；

（2）添加该基体重量1～10%的相容剂，其目的也是为增强聚碳酸酯与导热功能体之间的相互作用；另外，相容剂可以选择弹性体的相容剂，如：乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)，氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐（SEBS-g-MAHH）等；弹性体类的相容剂可根据低膨胀系数高韧高导热功能复合材料的冲击强度需要选择合适相容剂的用量。

（3）添加该基体重量0～5%的加工助剂，选择加工助剂的目的是使制品的表面光洁度更高，外观漂亮等。此处加工助剂主要是为降低聚合物熔体与模具表面的摩擦的需要而加入。一般添加量较少，且对其它性能影响小。

在上述低膨胀系数高韧高导热功能复合材料的原料配方中，可优先选用导热功能体的添加量为聚碳酸酯基体重量的30%，相容剂的添加量为聚碳酸酯基体重量的5%，加工助剂的硅油类润滑剂为聚碳酸酯基体重量的4%。

在上述低膨胀系数高韧高导热功能复合材料的原料配方中，也可选用导热功能体的添加量为聚碳酸酯基体重量30%，相容剂的添加量为聚碳酸酯基体重量的10%，加工助剂的季戊四醇类润滑剂为聚碳酸酯基体重量的4%。