[发明专利]一种纳米陶瓷颗粒/环氧树脂高导热绝缘复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种纳米陶瓷颗粒/环氧树脂高导热绝缘复合材料的制备方法，属于高导热复合材料制备领域。针对目前高导热绝缘高分子复合材料制备时，添加无机盐或金属填料，在提高导热效率的同时降低了产品的韧性和强度的问题，通过将硝酸铝和碳酸氢铵混合，添加氨水陈化，并和过硫酸铵混合制备凝胶，对其煅烧制备纳米氧化铝粉末，使其吸附于碱浸后的苘麻纤维上，随后对苘麻纤维进行改性，接枝偶联基团与聚丙烯树脂充分混合的方法，提高聚丙烯树脂强度和韧性。本发明通过苘麻吸附纳米氧化铝颗粒，随后偶联改性，拉伸强度可达130～15MPa，抗冲击强度提高3～5%；通过苘麻纤维和纳米氧化铝颗粒进行改性，绿色环保对环境无污染。

主权项

一种纳米陶瓷颗粒/环氧树脂高导热绝缘复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）选取苘麻纤维，将其置于纤维切割机中，将苘麻纤维切成长度为8～10mm的短切纤维，随后将短切纤维置于75～80℃的真空干燥箱中干燥2～3h，设置干燥箱真空度为‑0.1～0.1Pa，待真空干燥完成后，将其置于质量浓度为22%的氢氧化钠溶液中，使其浸泡2～3h，待其浸泡完成后，将其取出并用去离子洗涤3～5次至pH为7.0～7.2，随后静置晾干，制备得碱浸苘麻纤维备用；（2）在20～30℃下，将4g的0.05～0.07mol/L的硝酸铝溶液和1mL的聚乙二醇搅拌混合10～15min制备得硝酸铝混合液，并置于恒压漏斗中，再将3mol/L的氨水溶液置于另一恒压漏斗中，使硝酸铝混合液按10mL/min的速率，滴入装有2mol/L的15g的NH₄HCO₃溶液的四口烧瓶中，控制氨水滴加速度，调节其pH为8.5～9.5；（3）待硝酸铝混合液滴加完成后，停止滴加氨水溶液，并将其陈化反应8～10h后，加入25～30g的丙烯酰胺和5.5～6.0gN，N’‑亚甲基丙烯酰胺，随后在1200～1500r/min转速下，剧烈搅拌10～15min制备得反应溶液，随后将4.2～4.5g的过硫酸铵溶解至14～16mL的去离子水中，充分搅拌10～15min使其完全溶解，制备得过硫酸铵溶液；（4）待其完全溶解后，将反应溶液和过硫酸铵溶液搅拌混合5～8s形成凝胶，随后将凝胶置于60～80℃烘箱干燥2～3h后，将其转移至马弗炉中，在600～800℃下煅烧2～3h，随后停止加热静置冷却至20～30℃，制备得氧化铝纳米颗粒；（5）按质量比1:10，将三异硬脂酸钛酸异丙酯加入至无水乙醇中，搅拌10～15min使其充分溶解，随后将上述制得的氧化铝纳米颗粒加入上述溶液中，搅拌均匀，再将碱浸苘麻纤维浸入到该溶液中，充分浸润并搅拌20～30min后，用镊子取出附着氧化铝纳米颗粒的苘麻纤维，将其置于在自然环境下晾干，并置于60～80℃烘箱中干燥3～4h，制备得苘麻吸附氧化铝改性复合纤维；（6）按质量比1:20，将制备的苘麻吸附氧化铝改性复合纤维与聚丙烯树脂在开炼机中混炼8～10min，控制开炼温度为180～200℃，待聚丙烯树脂充分浸润改性复合纤维后，将其置于180～200℃、10～15MPa下的平板硫化机压制8～10min，即可制备得一种纳米陶瓷颗粒/环氧树脂高导热绝缘复合材料。