各向异性导热聚合物复合材料及其制备方法与流程

文档序号:13685320阅读:来源:国知局
技术特征:
1.一种各向异性导热聚合物复合材料,其组成包括:聚合物和导热填料,其特征是:所述的聚合物作为基体材料,所述的聚合物基体材料质量分数为50~99.9%,所述的导热填料是具有磁响应性高导热无机粒子,所述的具有磁响应性高导热无机粒子添加量为0.1~50wt.%。2.根据权利要求1所述的各向异性导热聚合物复合材料,其特征是:所述的聚合物基体材料为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯或其组合。3.根据权利要求1所述的各向异性导热聚合物复合材料,其特征是:所述的高导热无机粒子为石墨烯、石墨片、纳米石墨微片、碳纤维、碳纳米管或他们与石墨烯、石墨片、纳米石墨微片、碳纳米管、碳纤维、氧化铝、氮化硼、、炭黑、氮化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锌、碳化硅、铜粉、铝粉、镁粉中的至少一种的组合。4.一种权利要求1-3之一所述的各向异性导热聚合物复合材料的制备方法,其特征是:该方法步骤如下:采用熔融共混法制备复合材料,将热塑性聚合物基体、导热填料在所选聚合物基体按一定比例在熔点以上分解温度以下的温度进行机械熔融共混复合材料,将混合后的复合材料在平板硫化机下压制成型得到复合材料,磁场诱导导热粒子取向排列,将复合材料和模具放入磁场发生器中,调整磁头至压紧试样和模具温度设定为所选聚合物基体的熔点以上分解温度以下,在强磁场强度下保持一定时间,清除磁头温度,待试样温度达到室温后,降低磁感应强度至零,并取出试样,得到各向异性结构的导热聚合物复合材料。5.根据权利要求4所述的各向异性导热聚合物复合材料的制备方法,其特征是:所述的熔融共混法制备复合材料所涉及的设备有流变仪、挤出机、炼塑机、平板硫化机中的一种或它们的组合。6.根据权利要求4所述的各向异性导热聚合物复合材料的制备方法,其特征是:所述的强磁场强度为1T以上。7.根据权利要求4或5或6所述的各向异性导热聚合物复合材料的制备方法,其特征是:首先制备复合材料:将4g石墨烯薄片与40g纳米氧化铝粉(Al2O3,20-30nm)放入行星式球磨机中球磨2h,得到复合粉体,将复合粉体与60gLLDPE在转矩流变仪中,温度135℃,转速45转/s,熔融共混至转矩恒定,得到复合材料;将复合材料在开放式炼塑机中进一步混合,温度125℃;将混合后的复合材料在平板硫化机中150℃、10MPa条件下压制成型,得到复合材料试样;将复合材料试样和环氧树脂模具一同放入稳恒磁场发生器的磁头间,磁头温度设定为150℃;调整磁头至压紧试样和模具;调整磁极线圈电流使磁感应强度达到1.5T,保持30min;清除磁头温度,待试样温度达到室温后,降低磁感应强度至零,得到磁场处理后复合材料;采用Sirion200型扫面电子显微镜研究确定了复合材料中纳米石墨微片的取向行为,通过TC-7000H型激光热常数测试仪测试样品的热扩散系数;经磁场处理后,当GNP填充量为4.0wt.%时,复合材料热扩散系数提高了13.4%。8.根据权利要求7所述的各向异性导热聚合物复合材料的制备方法,其特征是:所述的首先制备复合材料是将0.4g石墨烯薄片与40g纳米氧化铝粉(Al2O3,20-30nm)放入行星式球磨机中球磨2h,得到复合粉体,将复合粉体与60gLLDPE在转矩流变仪中,温度135℃,转速45转/s,熔融共混至转矩恒定,得到复合材料;将复合材料在开放式炼塑机中进一步混合(125℃);将混合后的复合材料在平板硫化机中150℃、10MPa条件下压制成型,得到复合材料试样;将复合材料试样和环氧树脂模具一同放入稳恒磁场发生器的磁头间,磁头温度设定为150℃;调整磁头至压紧试样和模具;调整磁极线圈电流使磁感应强度达到1.5T,保持30min;清除磁头温度,待试样温度达到室温后,降低磁感应强度至零,得到磁场处理后复合材料;采用Sirion200型扫面电子显微镜研究确定了复合材料中纳米石墨微片的取向行为,通过TC-7000H型激光热常数测试仪测试样品的热扩散系数;经磁场处理后,当GNP填充量为0.4wt.%时,复合材料热扩散系数提高了7%。
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