[发明专利]一种导热耐磨填料及其制备方法与含有该导热耐磨填料的导热耐磨塑料基复合材料

说明书

本发明提供的一种导热耐磨填料及其制备方法，导热耐磨填料由2~15份碳纳米管与100份立方氮化硼经混合、超声分散处理、球磨、烧结、粉碎制备而成。同时还提供了含有该导热耐磨填料的导热耐磨塑料基复合材料。本发明将碳纳米管与立方氮化硼复合制备出导热耐磨填料－碳纳米管‑立方氮化硼复合材料，并将其用于塑料中，能显著提高导热耐磨塑料基复合材料的导热、耐磨性能。使制备的导热耐磨塑料基复合材料能广泛应用于电子电气、汽车、航空、国防等领域。

技术领域：

本发明涉及碳纳米管复合材料技术领域，尤其涉及一种导热耐磨填料及其制备方法与含有该导热耐磨填料的导热耐磨塑料基复合材料。

背景技术：

碳纳米管（Cabon Nanotubes，简称CNTs），又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，其径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口，主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。碳纳米管具有质轻、超高力学性能以及优良的电性能，近年来被广泛应用于复合材料的增强、增韧以及导热、导电领域，其导热系数高达2800~4000W/(m*K)以及电导率高达260~300S/m。所以将其应用于塑料基复合材料中，可显著提高塑料的导热、导电以及耐磨性能，但由于其价格昂贵以及不易分散使得其应用受到限制。

立方氮化硼（简称CBN）其晶体结构类似金刚石，硬度略低于金刚石（注：金刚石的莫氏硬度为10，立方氮化硼的莫氏硬度为9.5，刚玉的莫氏硬度为9.0），常用作磨料和刀具材料。将其用于塑料基中增强塑料基复合材料的耐磨性能，至今为止尚未见报道。

本发明通过特殊的方法将碳纳米管与立方氮化硼制备出碳纳米管-立方氮化硼复合材料，将其粉末用于塑料基复合材料中，可显著提高塑料基复合材料的导热性能和耐磨性能，这种碳纳米管-立方氮化硼复合材料粉末用于塑料基以提高导热和耐磨性能，至今为止尚未见报道。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种新型的导热耐磨填料及其制备方法，将碳纳米管与立方氮化硼复合制备出碳纳米管-立方氮化硼复合材料。

本发明的第三个目的是提供一种含有该导热耐磨填料的导热耐磨塑料基复合材料，显著提高塑料的导热、耐磨性能。

本发明的技术方案如下：

本发明的第一个目的是提供一种导热耐磨填料，由下述组份按重量份制备而成：

碳纳米管 2~15份，

立方氮化硼 100份。

进一步，所述碳纳米管为未经表面处理、表面羟基化或表面羧基化的单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或双壁碳纳米管。

所述单壁碳纳米管的外径为1~2纳米、长度为5~30微米、纯度＞90wt%。

所述多壁碳纳米管的外径＜8纳米、长度为10~30微米、纯度＞98wt%。

所述双壁碳纳米管外径为2~4纳米、长度为5~15微米、纯度＞60wt%。

所述立方氮化硼的粒径为800~1500目。

本发明的第二个目的是提供前述导热耐磨填料的制备方法，包括如下步骤：

（1）按配比将碳纳米管与立方氮化硼经高速混合机混合10~30分钟；

（2）将（1）混合物浸于无水乙醇中进行超声分散处理60~120分钟；

（3）将（2）中分散好的溶液放入球磨机中进行球磨5~8小时；

（4）将球磨好的浆料进行冷冻干燥、研磨、过400目筛后放入石墨磨具中，在1560℃温度下烧结60~120分钟得到碳纳米管与立方氮化硼的烧结体；