[发明专利]一种聚芳醚酮/碳纳米管复合材料及其制备方法和聚芳醚酮/碳纳米管复合材料薄膜

说明书

本发明涉及高分子材料领域，本发明提供了一种聚芳醚酮/碳纳米管复合材料及其制备方法和聚芳醚酮/碳纳米管复合材料薄膜。本发明提供的聚芳醚酮/碳纳米管复合材料具有较好的导热性能。本发明采用原位聚合的方式将碳纳米管填充到聚芳醚酮基体中，碳纳米管与聚合物分子链中的芴共轭结构形成π‑π堆积作用，有利于碳纳米管在聚芳醚酮基体中分散，进而使制备得到的聚芳醚酮/碳纳米管复合材料具有较好的导热性能。实施例结果表明，本发明提供的聚芳醚酮/碳纳米管复合材料的导热系数为0.13～0.40W/(m·K)。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种聚芳醚酮/碳纳米管复合材料及其制备方法和聚芳醚酮/碳纳米管复合材料薄膜。

背景技术

近代科学技术与全球化经济的快速发展，使得高分子材料的应用范围越来越广。高分子材料具有质轻，耐化学腐蚀，易加工成型等优点，但是大部分高分子材料导热性能较差，这就限制了其在某些领域的应用，因此，改善高分子材料的导热性能极其重要。

改善高分子材料导热系数一般有两种途径，一是通过分子结构设计改善其本征导热性能，发明专利CN103183964A将PVA与聚合物基体通过挤出机共混制备了含有共轭双键碳链结构的导热复合材料，该复合材料表现出良好的导热性能；二是通过填加高导热系数填料改善高分子材料导热性能。碳纳米管作为高导热填料，理论上可以大幅提高高分子材料的导热性。然而碳纳米管之间的范德华力、毛细作用及静电效应使碳纳米管在基体树脂中难以分散均匀。因此，如何实现碳纳米管在基体树脂中的有效分散是提高复合材料导热性能的关键。

发明内容

本发明提供了一种聚芳醚酮/碳纳米管复合材料及其制备方法和聚芳醚酮/碳纳米管复合材料薄膜，本发明提供的聚芳醚酮/碳纳米管复合材料导热性较好，导热系数为0.13～0.40W/(m·K)。

本发明提供了一种聚芳醚酮/碳纳米管复合材料，所述碳纳米管分散在聚芳醚酮基体中，所述聚芳醚酮具有式I所示结构：

优选的，所述聚芳醚酮/碳纳米管复合材料中碳纳米管的质量分数为0.1％～30％。

本发明提供了上述技术方案所述聚芳醚酮/碳纳米管复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳纳米管、双酚芴、4,4’-二氟二苯甲酮、双酚A、催化剂、脱水剂和有机溶剂混合，得到混合料液；所述催化剂为碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸氢钠和氢氧化钠中的一种或多种；

(2)在氩气保护下，将所述步骤(1)得到的混合料液进行共沸脱水，然后去除脱水剂，得到聚芳醚酮/碳纳米管复合材料。

优选的，所述步骤(1)中双酚芴和双酚A的总摩尔数与4,4’-二氟二苯甲酮的摩尔数之间的比值为0.9～1.2:0.9～1.2。

优选的，所述步骤(1)中碳纳米管的质量通过最终制备得到的聚芳醚酮/碳纳米管复合材料中碳纳米管的质量分数确定。

优选的，所述步骤(1)中混合料液的固含量为15％～35％。

优选的，所述步骤(2)中共沸脱水的温度为120～140℃，时间为1～3h。

优选的，所述步骤(2)采用回流的方式去除脱水剂，所述回流的温度为150～170℃。

优选的，所述步骤(2)去除脱水剂后，还包括将反应产物出料于去离子水中，析出固体，所述固体经洗涤和干燥，得到聚芳醚酮/碳纳米管复合材料。

本发明还提供了上述技术方案所述聚芳醚酮/碳纳米管复合材料薄膜，所述薄膜中的聚芳醚酮/碳纳米管复合材料为上述技术方案所述聚芳醚酮/碳纳米管复合材料，或者为上述技术方案所述方法制备得到的聚芳醚酮/碳纳米管复合材料