[发明专利]一种纳米碳材料填充高导热树脂复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种纳米碳材料填充高导热树脂复合 材料及其制备方法。

背景技术

碳纳米材料以其出色的电学、力学、热学性能以及超高的比表面积，在复合材料改 性方面显示出广泛的应用前景。作为碳纳米填料，石墨烯和碳纳米等管在改善导热性方面 已经取得重要进展，然而由于制备工艺等的限制，复合材料的性能仍然与人们基于碳纳米 填料优异性能所产生的预期相距甚远。研究表明，碳纳米填料的增强效果与其在基体中的 分散性以及碳纳米填料/基体间的界面作用密切相关，纳米碳材料例如碳纤维、石墨、碳纳 米管以及石墨烯具有较高的导热率，而被广泛地应用于填充型导热复合材料中。但是，传统 的工艺中，由于纳米材料表面能高，易团聚，不能在基体中构成有效的导热通路，而且不均 匀分布致使制备的材料具有结构缺陷，最终严重影响材料的各项性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米碳材料填充高导热树脂复合材料及其制备方法，本 发明有效的解决了传统技术中纳米材料容易在基体中的团聚问题，增加导热通路，最大限 度的发挥碳纳米材料的导热性能，从而提高导热树脂复合物的导热性能。

一种纳米碳材料填充高导热树脂复合材料，按质量分数计，其配方如下：基体树脂 30-50份；纳米复合填料30-50份；无卤阻燃剂10-20份；硬脂酸锌1-5；抗氧剂10100.1-1 份，KH-5500.1-1份；POE1-8份。

按质量分数计，纳米复合填料配方如下：导热填料颗粒80-99份，纳米碳化物1-20 份。

导热填料颗粒为：石墨、金属粉末，金属氧化物，金属氮化物的一种或者一种以上 的混合颗粒，且颗粒粒径为0.1-100μm。

纳米碳材料为：碳纤维、石墨、碳纳米管，碳纳米角以及石墨烯等纳米碳材料中的 一种或者一种以上的混合材料。

基体材料为：碳链聚合物如聚乙烯、聚苯乙烯等；杂链聚合物如聚甲醛、聚酰胺、聚 砜、聚醚等；元素有机聚合物如有机硅等，其中的一种或者一种以上复合组成。

石墨颗粒必须满足一定的石墨化度，用下式定义石墨化度P：

其中,石墨（002）面的层间距由X射线衍射（XRD），根据

d（002）=λ/2sinθ;λ为X射线波长；θ为衍射角，石墨材料的石墨化度P值小于0.19。

一种纳米碳材料填充高导热树脂复合材料的制备方法，利用导热填料颗粒作为载 体，将纳米碳化物附着在载体颗粒表面，形成具有一定结合强度的复合粒子，以此复合粒子 作为导热填料填充在基体材料内形成高导热树脂复合材料。

所述纳米碳材料复合填料粒子为鳞片石墨（D50=1-55um）90-99份；碳纳米管CNTs 1-10份，所述纳米复合填料制备方法是将配方原料混合后加入机械融合机内，融合机刀距 0.5-2；转速1000-3000r/min；融合时间15-120min。

一种散热器件，其特征在于，该散热器件采用权利要求1所述的纳米碳材料填充高 导热树脂复合材料构成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明利用导热填料颗粒作为载体，将纳米碳化物附着在载体颗粒表面，形成具有 一定结合强度(无具体数值)的复合粒子，以此复合粒子作为导热填料使用，这样有效的解 决了以往技术中纳米材料在基体中的容易团聚问题，不能建立有效的导热通路，无法发挥 碳纳米材料优秀新能的问题。

2，本发明采用石墨材料的石墨化度P值作为石墨选材标准，有效的避免了以往技 术中不合适的石墨材料对对导热复合材料性能影响。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述：

纳米复合填料制备：将鳞片石墨置于烘箱内，经80℃，4h烘烤后，

A纳米复合填料：鳞片石墨（D50=1-55um）99.5份；碳纳米管CNTs0.5份。将上述材料混合 均匀后，加入机械融合机内，融合机刀距0.5；转速1800r/min；融合时间30min。

B纳米复合填料：鳞片石墨（D50=1-55um）99份；碳纳米管CNTs1份。将上述材料混 合均匀后，加入机械融合机内，融合机刀距0.5；转速1800r/min；融合时间30min。