[发明专利]一种高导热高强度纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了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0.1～1.0wt％，2)高密度聚乙烯99.0～99.9wt％。本发明还公开了其制备方法，通过原位自聚合法，在球状石墨烯中添加多巴胺进行原位自聚合；在高密度聚乙烯中添加聚多巴胺修饰石墨烯，进行填料与基体的二次共混和拉丝而得到，该方法使低填料量聚多巴胺修饰石墨烯均匀分散在基体中，以降低界面热阻，综合成本低。本发明提供的纳米复合材料导热及机械性能优异，可广泛应用于汽车、计算机、LED等的散热领域。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，具体涉及一种高导热高强度纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

随着电子器件的高频、高速以及集成电路技术的迅速发展，电子器件对散热的要求越来越高，快速有效的热扩散成为材料开发中非常关键的技术。高聚物以其易制备、轻质、低成本使其成为理想的热管理材料。

高密度聚乙烯具有优良的力学性能、较好的电性能以及耐磨、耐油、耐溶剂、自润滑、耐腐蚀和良好的加工性能，产量约占全球塑料总产量的1/4，广泛应用于汽车、电子电器、机械、航空航天工业领域及日常生活中。但高密度聚乙烯本身的结构特点决定了其为热的不良导体，限制了其在导热材料领域中的应用，采用导热填料对高密度聚乙烯进行改性是提高高密度聚乙烯及其它高分子材料热导率的有效途径。石墨烯作为一种新型的二维碳纳米材料，具有层状的石墨层晶体结构，不仅具有优良的导电性、化学稳定性、较低的热膨胀系数，同时展现出优异的热导率，是一种优异的导热填料。

中国专利申请公开号为CN10675177A公开了一种尼龙6—石墨烯导热功能母粒及其制备方法，该方法没有经过填料功能化和二次共混并拉丝，直接将石墨烯和尼龙6进行熔融挤出，使得石墨烯在基体中分散不均匀，导热性能提升效果不明显，同时由于导热填料添加量较多，且石墨烯材料价格较高，造成材料整体成本较高。因此，研究一种低填料量、综合性能好、制备容易且成本低的新型导热高强度复合材料，具有较大的实用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种低填料量的高导热高强度纳米复合材料，通过对石墨烯进行功能化，增强填料与基体间的相互作用，以显著降低界面热阻，并采用二次共混-拉丝技术使复合材料获得更好的导热和力学取向，从而使得复合材料同时具备高导热性能和良好的力学性能；

本发明还提供一种制备上述高导热高强度纳米复合材料的方法，采用易得的组分、大幅降低复合材料的成本；其工艺合理、步骤紧凑、易于产业化。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

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 0.1～1.0wt％

2)高密度聚乙烯 99.0～99.9wt％

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；所述的聚多巴胺单体为3-羟酪胺。

所述的高密度聚乙烯为纯高密度聚乙烯。

一种制备前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32wt％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；