[发明专利]一种高导热高强度纳米复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高导热高强度纳米复合材料，其特征在于，其由如下原料组分经聚合、共混、出料、二次共混、拉丝制成，其按重量百分比计为：

1）聚多巴胺修饰石墨烯复合材料 0.1~1.0 wt%

2）高密度聚乙烯 99.0~99.9 wt%；

所述的聚多巴胺修饰石墨烯是多巴胺在石墨烯表面进行自聚合后得到；该高导热高强度纳米复合材料为聚多巴胺修饰石墨烯/高密度聚乙烯复合材料，其中的聚多巴胺修饰棒状石墨烯材料，在高密度聚乙烯内呈立体分布，而且形成了相互交错、搭接的三维立体空间结构，大幅提高了该材料的导热性能和机械强度。

2.根据权利要求1所述的高导热高强度纳米复合材料，其特征在于，所述的聚多巴胺单体为3-羟酪胺。

3.根据权利要求1所述的高导热高强度纳米复合材料，其特征在于，所述的高密度聚乙烯为纯高密度聚乙烯。

4.一种制备权利要求1~ 3之一所述高导热高强度纳米复合材料的方法，其特征在于，采用原位自聚合和二次共混-拉丝技术，使低填料量的聚多巴胺修饰石墨烯均匀分散在基体中，以降低界面热阻，其包括如下步骤：

（1）制备聚多巴胺修饰石墨烯复合材料：通过原位自聚合法，在石墨烯中添加重量百分比为32 wt%的多巴胺，进行多巴胺的原位自聚合，从而制备出聚多巴胺修饰石墨烯；

（2）熔融共混：在高密度聚乙烯中添加重量百分比为0.1~1.0 wt%的聚多巴胺修饰石墨烯，在160~180℃的转矩流变仪中熔融共混，密炼复合4小时，出料后即得高导热高强度聚多巴胺修饰石墨烯/高密度聚乙烯共混物；

（3）制备聚多巴胺修饰石墨烯/高密度聚乙烯复合材料：通过二次共混-拉丝法，将高导热高强度聚多巴胺修饰石墨烯/高密度聚乙烯共混物粉碎后进行填料与基体的二次共混和拉丝，通过和表面官能团之间的氢键作用，使聚多巴胺修饰石墨烯在集体中分散更加均匀，从而制备出低填料量聚多巴胺修饰石墨烯/高密度聚乙烯复合材料，即高导热高强度纳米复合材料。

5.根据权利要求4所述高导热高强度纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1），具体包括如下步骤：

（1-1）制备聚多巴胺修饰石墨烯：以石墨烯与多巴胺为原料，通过原位自聚合法制备聚多巴胺修饰石墨烯：将0.39g石墨烯粉末分散于含有0.225g缓冲溶液、19.5 mL 95 vol%乙醇和186 mL 去离子水的混合溶液中，在200W、25℃下超声处理30分钟，使用4mol/L盐酸溶液将上述混合液PH调节至8.5，加入9.6g多巴胺，在60℃下搅拌反应4小时，在60℃下洗涤、干燥，即可制得聚多巴胺修饰石墨烯粉末。

6.根据权利要求4所述高导热高强度纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（2），具体包括如下步骤：

（2-1）制备共混物：将聚多巴胺修饰石墨烯和高密度聚乙烯混合，并在160~180℃的转矩流变仪中熔融共混，密炼复合4小时，形成共混物。

7.根据权利要求4所述高导热高强度纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（3），具体包括如下步骤：

（3-1）制备二次共混物：将共混物在60℃下真空干燥3小时后，在160~180℃下在微型双螺杆挤出机中进行共混并拉丝，形成二次共混物，即得聚多巴胺修饰石墨烯/高密度聚乙烯复合材料。