[发明专利]一种高导热聚四氟乙烯复合膜材料的制备方法有效

专利信息
申请号: 201810981556.1 申请日: 2018-08-27
公开(公告)号: CN109181178B 公开(公告)日: 2021-05-07
发明(设计)人: 陈蓉;张瑶;郭少云 申请(专利权)人: 四川大学
主分类号: C08L27/18 分类号: C08L27/18;C08K9/06;C08K3/38;C08J5/18
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 610065 四川*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 导热 聚四氟乙烯 复合 材料 制备 方法
【说明书】:

发明是一种制备高导热聚四氟乙烯复合膜材料的方法,其主要内容是通过填料改性、高速混合、冷压成坯、烧结成型、车削成膜、压延定向的方法制备一种导热填料填充改性聚四氟乙烯的复合膜材料,并通过提高导热填料的含量,对多种兼具不同功能导热填料进行化学结构设计和成型工艺调控制备出填料分散形态和膜结构可控、力学性能、导电性能、耐腐蚀和耐磨损性能优良的高导热聚四氟乙烯基复合膜材料。本发明的高导热聚四氟乙烯复合膜材料具有膜结构可控、力学性能优良、功能性灵活可调、设备工艺简单、适合产业化的优点,在高性能化、功能化的PTFE复合膜材料领域具有显著的研究价值和应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高导热聚四氟乙烯复合膜材料的制备方法,更具体的说是涉及一种导热填料分散形态及复合膜结构可控,力学性能优良、低线性热膨胀系数、优良导热功能、设备工艺简单、可产业化的高导热聚四氟乙烯复合膜材料的制备方法,属于高性能聚四氟乙烯复合膜材料技术领域。

背景技术

聚四氟乙烯(PTFE)是一种特殊的工程塑料,由于其独特的化学分子结构,具有使用温度范围宽广、介电性能、耐腐蚀和耐化学性能优异的优点,能耐“王水”,因此有“塑料王”之称[1]。目前,PTFE的制品主要有管材、棒材、板材和薄膜等,其中PTFE薄膜可广泛应用于密封衬垫、电容器介质等,也可制成胶带应用于轻工、军工、油田等领域。然而PTFE的导热性较差,热导率仅为0.19~0.27 W/(m·K),不能满足其作为高效换热器和断路器等的导热散热要求,同时,其线性热膨胀系数大,导致材料的稳定性和收缩性较差。因此,如何制备高导热、低线性热膨胀系数PTFE薄膜是当今材料学科与工程领域关注的热点之一。

研究指出,要实现PTFE材料的高导热性,必须添加高导热系数的金属材料或无机材料,如铝粉、铜粉、炭黑和石墨等对PTFE进行填充改性。谢文谦[2]等将PTFE和石墨烯共混,通过粉末冶金的工艺制备了石墨烯/PTFE复合材料,当石墨烯含量为2.0wt%时,其导热系数为0.48 W/(m·K),提高了1倍左右。Chen Pan[3]等加入氮化硼对PTFE进行改性,当氮化硼含量为30vol%时,其导热系数提高至0.722W/(m·K)以上,但其介电性能却大幅度下降。解挺[4]等,通过混料﹑压制﹑烧结的工艺制备了 含5%~60%铜粉颗粒的PTFE基复合材料,结果表明,加入重量百分比为20%铜粉的PTFE基复合材料的导热系数为纯PTFE的2倍,而铜粉加入量为60%时,复合材料的导热系数为PTFE的5倍多。这些方法虽能提高PTFE的导热性能,然而却并未涉及到PTFE薄膜材料的制备,且填料形态、种类单一,当填料量较少时,无法形成有效的网络搭接,PTFE复合材料导热性能提升有限,热导率多低于1W/(m·K),而提高填料含量后,复合材料的其他性能却会变差,难以满足实际应用需求。因此,发展具有多种不同功能和形态的导热填料填充改性PTFE,并通过设计调控化学结构和成型工艺以获得性能满足要求的高导热PTFE复合膜材料具有广阔的应用前景。

国内制备PTFE复合膜材料的方法主要为车削法。Shi Xue-bo[5]等采用冷压烧结制坯后车削的方法制备了填充量为0.5~2wt%,厚度为0.05~0.15mm的SiO2/PTFE复合薄膜,研究了不同含量SiO2填充PTFE对复合材料耐蠕变性能的影响。赵晖[6]等将PTFE悬浮细粉和2~20wt%的纳米级的高纯超细硅微粉或钛白粉进行捣碎、混合、搅拌、过筛、压制成型,再经烧结、车削获得了一系列介电常数可调,厚度为0.02~0.5mm的PTFE复合薄膜。

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