[发明专利]一种导热绝缘聚砜复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导热绝缘聚砜复合材料及其制备方法，属于导热绝缘功能高分子材料制备领域。

背景技术

特种工程塑料皆具有较好的耐热性能，广泛应用于国民经济和国防工业中的各个领域。聚砜是一类非结晶的热塑性特种工程塑料，主要有双酚A型聚砜、聚芳砜、聚醚砜三种类型，具有优良的耐热性、耐蠕变等特性，在150℃下可长期使用，电绝缘性能优异。自开发以来，在精密机械加工、汽车制造、电子电气以及航空航天、军事设备中得到广泛应用。但是，其热导率仅0.26W·m^-1·K^-1，无法满足在高温工作条件下及时散热的工业要求，因而在一定程度上限制了其应用。

目前提高高分子材料导热性能的主要方法是填充具有高热导率的绝缘陶瓷填料，如氧化铝、氮化硼、氮化铝等，一般需要达到很高的填料填充量才能形成导热通路，提高热导率。同时由于聚砜的大分子链上有大量共轭苯环，分子链刚性大，熔融时流动性较差，大量无机填料的加入使其加工成型困难。

发明内容

针对现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种导热绝缘聚砜复合材料及其制备方法，采用本发明方法制备的聚砜复合材料具有较高的热导率，同时还保持有优异的电绝缘性能，可应用于高温条件下对电绝缘有较高要求的特殊场所。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种导热绝缘聚砜复合材料，包含如下按质量百分比计的组分：聚砜树脂粉末35～70％，片状导热绝缘填料15～50％，针状或纤维状导热绝缘填料5～20％，偶联剂0.5～2.5％，抗氧剂0.3～1％。

所述的聚砜树脂粉末优选为双酚A型聚砜(PSF)、聚芳砜(PASF)和聚醚砜(PES)中的一种，粒径优选为0.1～10μm。

所述的聚砜树脂粉末由相转化法制得，该方法优选包括如下步骤：

(1)将聚砜颗粒溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，聚砜浓度为1～10g/100mL，溶解温度30～60℃；

(2)将聚砜/DMF溶液滴入60～90℃去离子水中，边滴加边搅拌，得到白色沉淀；

(3)将得到的白色沉淀抽滤、洗涤、干燥，即得到聚砜树脂粉末。

所述的片状导热绝缘填料优选为氧化铝、氮化硼、氮化铝和碳化硅中的一种或几种。优选的，所述的片状导热绝缘填料粒径为0.1～50μm，径厚比≥20。

所述的针状或纤维状导热绝缘填料优选为碳化硅晶须、氮化硅晶须和四针状氧化锌晶须中的一种或几种。优选的，所述的针状或纤维状导热绝缘填料直径为0.1～10μm，长径比≥20。

所述的偶联剂优选为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂和铝酸酯类偶联剂中的一种或几种。

所述的抗氧剂优选为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂264或抗氧剂DNP中的一种或几种。

上述导热绝缘聚砜复合材料由聚砜树脂粉末、片状导热绝缘填料、针状或纤维状导热绝缘填料、偶联剂和加工助剂(抗氧剂)等通过粉末混合法模压成型制得，其制备方法具体包括如下步骤：

(1)将偶联剂溶于乙醇质量分数为75～95％的乙醇-水溶液中，配制成偶联剂浓度为5～30wt％的偶联剂乙醇-水溶液。

(2)将片状导热绝缘填料、针状或纤维状导热绝缘填料加入双锥回转真空干燥机，采用喷雾法将偶联剂乙醇-水溶液加入到导热绝缘填料中，喷雾的同时进行对导热绝缘填料搅拌，偶联剂乙醇-水溶液加入完毕后继续搅拌10～30min，然后在80～120℃条件下干燥3～6h，得到表面均匀包覆一层偶联剂的导热绝缘填料。

(3)将(2)得到的导热绝缘填料与聚砜树脂粉末、抗氧剂混合均匀，然后将混合物料置于模具中进行冷压成型，成型压力5～20MPa，持续时间15～30s，反复冷压3～5次，最后升温至280～320℃进行高温成型，升温速率5～10℃/min，成型压力5～20MPa，持续时间30～60min，冷却，即得导热绝缘聚砜复合材料成品。

本发明相对于现有技术具有如下优点和效果：