[发明专利]一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料化学技术领域，具体涉及一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料及其制备方法。

背景技术

近些年来, 随着工业生产及科学技术的进步, 人们对导热材料提出了更高的性能要求。如处理工业废水的传热管道，既需要材料有较高的导热性能，同时也要求材料耐化学腐蚀。另一方面，随着电子器件的小型化，同时也要求散热模具、散热片逐步小型化。然而传统的导热性能较好的材料，多为金属材料及无机非金属材料，这些材料或不耐腐蚀，或加工成型的工艺复杂或两者兼具。对于新时代对新材料诉求，高分子材料具有优良的耐腐蚀性能和力学性能, 逐渐进入人们的视野, 但纯的高分子材料一般是不能胜任的, 因为高分子材料大多是热的不良导体。

塑料导热系数很小, 现有的提高塑料导热性能的方法主要有两种, 一是合成具有高导热系数的结构塑料。如具有良好导热性能的聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等 , 更多的研究则是集中在用高导热填料对塑料进行填充,利用两种或两种以上材料之间的协同效应得到的导热塑料价格低廉、易加工成型,经过适当的工艺处理可以应用于某些特殊领域。然而对于传统的用高导热填料对塑料进行填充的方法，由于大部分高导热填料均为金属材料或为无机非金属材料，其与有机聚合物树脂材料的界面结合常常不尽人意。近年来出现的石墨烯，由于高的导热率，热导率高达3000~6 000 W/(m•K)，逐渐引起人们的注意。然而石墨烯制备工艺复杂、合成成本高，难以大批量合成。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种简单易得且能批量生产的一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的第一个技术方案的基础方案为：一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料的制备方法，包括挤出成型步骤，所述的挤出成型步骤之前还包括有碳化步骤：先由聚合物树脂和小分子化合物混合、搅匀后，加入水，微波加热后再干燥。

采用本发明技术方案的一种利用微波处理的碳掺杂导热塑料的制备方法，小分子化合物在微波的作用下容易进行碳化，生成的碳点导热性能好，可作为导热填料，且聚合物树脂中一些小分子量的聚合物也会在微波的作用也进行部分碳化，改善聚合物与碳点之间的界面的结合，增强热传导性能，同时不断增加小分子填料的填充比，使得生成的碳点在聚合物基体中形成导热网链。另外，聚合物树脂与小分子化合物在微波作用下共同碳化的同时，生成的碳点容易将聚合物树脂包裹在内部，形成内部为聚合物基体、外部为碳点包覆的结构，使得物料初步混匀，有利于后续的共挤出。通过微波将小分子先进行碳化，再与聚合物共混挤出，该方法与现有碳掺杂导热塑料的制备方法而言，其制备方法简单易得，且能批量生产。

第一个技术方案的优选方案一，在基础方案之上，所述的小分子化合物包括柠檬酸、三聚氰胺、二氰二胺、尿素中的其中一种或尿素与柠檬酸的混合物。

第一个技术方案的优选方案二，在基础方案之上，所述的聚合物树脂包括聚乙烯、聚氯乙烯、尼龙66、聚苯乙烯中的其中一种或者聚丙烯和涤纶的混合物。

第一个技术方案的优选方案三，在基础方案或优选方案一或优选方案二之上，所述的聚合物树脂与小分子化合物混合后的混合物中，小分子化合物的比例至少为10%。

第一个技术方案的优选方案四，在基础方案或优选方案三之上，所述的聚合物树脂与小分子化合物混合后的混合物中，小分子化合物的比例为20%。

第一个技术方案的优选方案五，在优选方案四之上，所述的碳化步骤中微波加热的时间为7~15min，干燥是放置于12℃的烘箱中干燥。

第一个技术方案的优选方案六，在优选方案四之上，所述的聚合物树脂与水的加入量比例为：100g：10~20ml。

本发明提供的第二个技术方案的基础方案，在第一个技术方案的基础方案、优选方案一至优选方案六中其中一个的基础之上，利用微波处理的碳掺杂导热塑料的制备方法制成的导热塑料。利用本微波处理的碳掺杂导热塑料的制备方法制成的导热塑料，对于变压器电感、电子元器件散热、特种电缆、电子封装、导热灌封等领域具有很好的应用价值。

附图说明

图1为本发明实施例一制备的成品导热系数示意图。

图2为本发明实施例二制备的成品导热系数示意图。

图3为本发明实施例三制备的成品导热系数示意图。

图4为本发明实施例四制备的成品导热系数示意图。

图5为本发明实施例五制备的成品导热系数示意图。

具体实施方式

实施例一：