[发明专利]一种聚酯-醚弹性体/碳纳米管复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备方法，尤其是涉及一种聚酯-醚弹性体/碳纳米管复合材料的制备方法。

背景技术

电子、电器和自动控制领域对导电、导热材料的要求日益提高，尽管金属银、铜、铝等金属具有很好的导电导热能力，但由于其比重大，价格贵等局限严重限制了其应用范围。聚合物具有低比重、易加工等优点，但其体积电阻率一般为10¹⁰-10²⁰Ω/cm之间，长期以来作为绝缘材料使用，虽然目前有少数共轭高分子如聚乙炔等在导电性能上和传统高分子相比有质的飞跃，其导电能力提高了一百万倍。但由于这类高分子本身合成方法复杂，成本较高且综合性能仍然不足以替代成熟的金属材料，因此在实际应用中受到很大限制。近20多年来，以聚合物为基体，一些导电、导热粒子如石墨、金属粉等为填充的复合材料引起了人们的关注。目前在导电聚合物复合材料的制备方法及理论研究方面已有较快发展，如溶液浇铸、熔融共混和原位聚合等制备方法和导电通道学说、隧道效应学说、电场发射学说等理论研究已经提出并得到认可。

在导电高分子领域，目前较多的是用碳黑或石墨粒子增加基体的导电性，如CN1438363，CN1255512，CN1242286，CN1584140，CN1903935，CN1903938等以及添加金属粒子如CN1605604。但这些都只有在高填充量时才具有较好的导电性，使价格升高，而且会造成整个复合材料综合力学性能降低如较大的脆性，这势必影响其应用范围。

电子信息材料及产品支撑着现代通信、计算机、信息网络技术、微机械智能系统、工业自动化和家电等现代高技术产业。随着电子产品逐渐走向高性能化、高频化、高速化与轻薄化的方向发展，同时芯片尺寸亦逐渐小型化，造成电子组件之发热密度(W/cm²)愈来愈高，因而散热(heat sink)问题变得越来越重要。正是在这样的背景下，导热高分子材料也成为现在研究的热点，但纯的高分子材料大都是热的不良导体，其导热系数很小，约为金属的1/500-1/600。目前大都以添加陶瓷纤维、石墨粉、碳黑、碳纤维、碳化硅、氮化铝或者金属粉的办法来提高高分子材料的导热性能。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种碳纳米管分散更均匀、导电导热性好、综合力学性能好的聚酯-醚弹性体/碳纳米管复合材料的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种聚酯-醚弹性体/碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)碳纳米管表面修饰：称取碳纳米管置于烧瓶中，加入由浓硫酸及浓硝酸按体积比3∶1配制成的混酸溶液，控制反应温度为80-160℃，磁力搅拌0.5-6h，再经稀释、过滤、洗涤、干燥得羧基化碳纳米管，将羧基化碳纳米管、二氯亚砜及N，N-二甲基甲酰胺置于装有回流冷凝管的烧瓶中，控制反应温度为80-100℃磁力搅拌24-48h，得酰氯化碳纳米管，加入浓度为40wt％的聚乙二醇甲苯溶液及三乙胺作为催化剂，控制反应温度为90-140℃磁力搅拌24-60h，得聚合物化的碳纳米管；

(2)酯交换：将对苯二甲酸二甲酯、二醇及第一催化剂混合，将得到的混合溶液置于带搅拌的反应釜中，开启搅拌，控制反应温度为140-205℃，进行酯交换反应；

(3)聚合：待酯交换蒸出理论值92％的甲醇后，向混合溶液中加入第二催化剂、热稳定剂及光稳定剂，然后向其中加入步骤(1)得到的聚合物化的碳纳米管，升高温度至240-270℃，调节真空度到40Pa以下进行缩聚反应，反应时间为4-6h，缩聚结束后控制温度为80℃真空干燥24-48h即得产物。

所述步骤(1)中的碳纳米管与混酸溶液的重量比为1∶(100-150)，所述步骤(1)中的羧基化碳纳米管、二氯亚砜及N，N-二甲基甲酰胺重量比为1∶(100-300)∶(0.5-3)，所述步骤(1)中的酰氯化碳纳米管、浓度为40wt％的聚乙二醇甲苯溶液及三乙胺的重量比为1∶(40-200)∶(0.5-10)。

所述步骤(1)中的三乙胺可经分子筛吸附除水，所述步骤(1)中聚乙二醇甲苯溶液可经共沸除水。

所述步骤(2)中的二醇为小分子二醇及聚二醇按重量比为1∶(0.25-1.5)的混合醇，所述的小分子二醇选自1，2-乙二醇、1，3-丙二醇或1，4-丁二醇中的一种或几种，所述的聚二醇选自聚乙二醇、聚丙二醇或聚四氢呋喃中的一种或几种，所述的对苯二甲酸二甲酯及二醇的摩尔比≤0.5。