一种高导热聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种高导热聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着电子技术进步，现有电子单机载荷上集成的电子学器件越来越密集，单机的功耗也越来越高，集成度和功率密度不断增大，芯片工作时产生的热量越来越多，严重影响最终电子元件的使用性能、可靠性和寿命。仅通过热管理设计，难以实现热量的快速散除，新型的高导热材料具有非常高的市场需求。同时，在光伏、冶炼、航空、航天等领域，对高导热材料均有高的需求。

2、目前，复合材料的导热性受导热填料的添加量影响较大，随着导热填料用量增加，复合材料的导热性增加，但其力学性能会显著降低。复合材料在填料配合比设计上往往需要考虑复合材料导热性以及力学性能的平衡，限制了高导热性复合材料的发展。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供一种高导热聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种高导热聚醚醚酮复合材料，由以下重量份组份：聚醚醚酮48份～52份、树脂0.5份～1.5份、石墨烯20份～28份、碳纤维20份～28份混合制备而成；

4、其中所述树脂为酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂中任一种。

5、进一步地，所述高导热聚醚醚酮复合材料包括以下重量份组份：聚醚醚酮50份、酚醛树脂1份、石墨烯24.5份、碳纤维24.5份。

6、进一步地，所述石墨烯的片层厚度为1-5nm，片成直径10-50μm。

7、在一些具体实施例中，优选的，所述石墨烯的片层厚度为3nm，片层直径25μm。

8、进一步地，所述碳纤维的直径为5-50μm，长度为0.3-12mm。

9、在一些具体实施例中，优选的，所述碳纤维的直径为10μm，长度为6mm。

10、在一些具体实施例中，优选的，所述树脂为酚醛树脂。

11、一种制备上述复合材料的方法，包括以下步骤：

12、将树脂、石墨烯按比例混合均匀，在惰性气体氛围、温度400～550℃条件下，处理10～30min，涂覆到碳纤维表面得导热增强型碳纤维；

13、将导热增强型碳纤维、石墨烯、聚醚醚酮混合均匀，混合条件为，双螺杆挤出机，设定螺杆、口模温度330～395℃、螺杆转速200-300rpm即得。

14、在一些具体实施例中，优选的，设定螺杆温度360℃、螺杆转速250rpm。

15、上所述复合材料在制备工程零部件上的应用。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

17、(1)本发明制备的高导热聚醚醚酮复合材料导热系数大于35w/(m·k)、拉伸强度大于300mpa、23℃条件下冲击强度大于60(kj/m2)，综合性能良好，能广泛应用于工程零部件的制作中。

18、(2)本发明通过对peek进行合理改进，确定合理物料种类及配比，选用高导热系数的石墨烯纳米片，进行纤维上浆，选用树脂作为粘结剂中间体，辅助高导热系数纳米片负载到碳纤维表面，最终形成具有高导热性、高力学性能的复合材料。

19、(3)本发明制备的高导热聚醚醚酮复合材料原料易得、工艺简单、性能稳定，适合推广应用。

技术特征：

1.一种高导热聚醚醚酮复合材料，其特征在于，由以下重量份组份：聚醚醚酮48份～52份、树脂0.5份～1.5份、石墨烯20份～28份、碳纤维20份～28份混合制备而成；

2.根据权利要求1所述的高导热聚醚醚酮复合材料，其特征在于，包括以下重量份组份：聚醚醚酮50份、酚醛树脂1份、石墨烯24.5份、碳纤维24.5份。

3.根据权利要求1或2所述的高导热聚醚醚酮复合材料，其特征在于，所述石墨烯的片层厚度为1-5nm，片层直径10-50μm。

4.根据权利要求3所述的高导热聚醚醚酮复合材料，其特征在于，所述石墨烯的片层厚度为3nm，片层直径25μm。

5.根据权利要求1或2所述的高导热聚醚醚酮复合材料，其特征在于，所述碳纤维的直径为5-50μm，长度为0.3-12mm。

6.根据权利要求4所述的高导热聚醚醚酮复合材料，其特征在于，所述碳纤维的直径为10μm，长度为6mm。

7.根据权利要求1所述的高导热聚醚醚酮复合材料，其特征在于，所述树脂为酚醛树脂。

8.一种权利要求1-7任一项所述复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述螺杆温度360℃、螺杆转速250rpm。

10.权利要求1-7任一项所述复合材料在制备工程零部件上的应用。

技术总结
本发明提供一种高导热聚醚醚酮复合材料，所述复合材料由以下重量份组份：聚醚醚酮48份～52份、树脂0.5份～1.5份、石墨烯20份～28份、碳纤维20份～28份混合制备而成；其中所述树脂为酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂中任一种。将树脂、石墨烯混合均匀后，经高温碳化处理，形成负载石墨烯的碳纤维；再将负载石墨烯的碳纤维与石墨烯、聚醚醚酮按比例混合均匀，混合条件为，挤出机设定螺杆、口模温度300～395℃、螺杆转速200‑600rpm、造粒，即得高导热聚醚醚酮复合材料。本发明制备的高导热聚醚醚酮复合材料导热系数大于35W/(m·k)、拉伸强度大于300Mpa、23℃条件下冲击强度大于60(KJ/m2)，综合性能良好，原料易得、工艺简单、性能稳定，适合推广应用。

技术研发人员：郑毅杭
受保护的技术使用者：苏州楠汛新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22