CN110483995A - 一种石墨烯导热塑料及其制备方法 - Google Patents

一种石墨烯导热塑料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯导热塑料及其制备方法，包括以下步骤：首先将到晶须状的导热填料与表面处理剂进行搅拌混合，使表面处理剂完成对导热填料的表面处理，处理完成后在加热环氧胶粘剂，得到混合物料，将得到的混合物料与石墨烯和偶联剂混合，得到导热混合物料，将得到的导热混合物料与塑料基材和增塑剂进行混合，并在混料机内混合均匀，之后将其送入到双螺杆挤出机内挤出造粒，得到石墨烯导热塑料。该石墨烯导热塑料及其制备方法，由石墨烯良好的导热性和导热填料所具备的导热性能，其有效的增加了制备导热塑料的导热性能，达到使用的导热性能需求，同时晶须状的导热填料在与石墨烯和塑料基材混合时，还增加了导热填料的导热系数。

Description

一种石墨烯导热塑料及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料材料制备技术领域，具体涉及一种石墨烯导热塑料及其制备方法。
背景技术
塑料作为一种重要的高分子化合物材料，应用范围非常广泛。与金属材料的加工难度大，成本费用高，生产效率低等缺点不同，塑料具有设计自由度高，易加工成型，成本低等优点，因此国际上使用塑料代替金属的应用不断扩大。但是，塑料也存在着不足之处，和金属的高导热性相比，其导热性能普遍较差，这限制了塑料在导热散热领域的应用。
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，所以又叫做单原子层石墨，且随着石墨烯自2004年被发现以来，由于其独特的二维结构以及优异的热学、力学和电学性能，已经成为材料科学领域备受关注的研究热点之一。但是目前应用于石墨烯混合制备导热塑料的方法较少，且如何使制备的导热塑料其能够优良的继承石墨烯的性能，并进一步提高自身的导热性能是现如今发展的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯导热塑料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种石墨烯导热塑料及其制备方法，所述石墨烯导热塑料由以下质量份的原料制成：导热填料20～50份、石墨烯4～10份、塑料基材40-80份、表面处理剂0.5～1.5份、环氧胶黏剂0.3～1.2份、偶联剂0.2～0.5份、增塑剂0.1-1份。
优选的，所述石墨烯导热塑料由以下质量份的原料制成：导热填料35份、塑料基材60份、石墨烯7份、表面处理剂1.0份、环氧胶黏剂0.8份、偶联剂0.4份、增塑剂0.6份。
优选的，所述塑料基材包括PPS、PA6/PA66、LCP、TPE、PC、PP、PPA、PEEK中的任一种，所述石墨烯为烷基化石墨烯、氨基化石墨烯、巯基化石墨烯或氧化石墨烯中的一种或多种混合。
优选的，所述表面处理剂优选乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝钛偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种，包括KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171。
优选的，所述导料填料选用晶须状的氧自化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅中的任一种。
优选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸甲苯基丁和邻苯二甲酸二乙酯的一种或几种。
一种石墨烯导热塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：首先将到晶须状的导热填料与表面处理剂进行搅拌混合，使表面处理剂完成对导热填料的表面处理，处理完成后在加热环氧胶粘剂，得到混合物料；
S2：将S1得到的混合物料与石墨烯和偶联剂混合，得到导热混合物料；
S3：将S2中得到的导热混合物料与塑料基材和增塑剂进行混合，并在混料机内混合均匀，之后将其送入到双螺杆挤出机内挤出造粒，得到石墨烯导热塑料。
优选的，S1中，晶须状的导热填料优选SiC晶须，其制备包括以下步骤：
A：取碳源和硅源制成前驱体；
B：所得前驱体压制成片后，埋入石英砂中，进行微波烧结合成反应，即得。
本发明的技术效果和优点：该石墨烯导热塑料及其制备方法，通过增加石墨烯和导热填料与塑料基材的混合制备，其由石墨烯良好的导热性和导热填料所具备的导热性能，其有效的增加了制备导热塑料的导热性能，达到使用的导热性能需求，同时晶须状的导热填料其在与石墨烯和塑料基材的制备混合时，还增导热填料使用的导热系数，并配个导热填料在开始前进行表面处理后使用环氧胶黏剂进行填充环氧，其与未进行表面处理后填充环氧相比，热导率提高了10％，进而使制备的导热塑料的导热性能更加突出，最后本制备方法简单易行，易于操作，适合产业化，得到的所述石墨烯导热塑料具有良好的导热性能，具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面将结合本发明的内容，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的内容仅仅是本发明一部分内容，而不是全部的内容。基于本发明中的内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他内容，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供了一种石墨烯导热塑料及其制备方法，所述石墨烯导热塑料由以下质量份的原料制成：导热填料20～50份、石墨烯4～10份、塑料基材40-80份、表面处理剂0.5～1.5份、环氧胶黏剂0.3～1.2份、偶联剂0.2～0.5份、增塑剂0.1-1份。
具体的，所述石墨烯导热塑料由以下质量份的原料制成：导热填料35份、塑料基材60份、石墨烯7份、表面处理剂1.0份、环氧胶黏剂0.8份、偶联剂0.4份、增塑剂0.6份。
具体的，所述塑料基材包括PPS、PA6/PA66、LCP、TPE、PC、PP、PPA、PEEK中的任一种，所述石墨烯为烷基化石墨烯、氨基化石墨烯、巯基化石墨烯或氧化石墨烯中的一种或多种混合。
具体的，所述表面处理剂优选乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝钛偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种，包括KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171。
具体的，所述导料填料选用晶须状的氧自化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅中的任一种。
具体的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸甲苯基丁和邻苯二甲酸二乙酯的一种或几种。
一种石墨烯导热塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：首先将到晶须状的导热填料与表面处理剂进行搅拌混合，使表面处理剂完成对导热填料的表面处理，处理完成后在加热环氧胶粘剂，得到混合物料；
S2：将S1得到的混合物料与石墨烯和偶联剂混合，得到导热混合物料；
S3：将S2中得到的导热混合物料与塑料基材和增塑剂进行混合，并在混料机内混合均匀，之后将其送入到双螺杆挤出机内挤出造粒，得到石墨烯导热塑料。
具体的，S1中，晶须状的导热填料优选SiC晶须，其制备包括以下步骤：
A：取碳源和硅源制成前驱体；
B：所得前驱体压制成片后，埋入石英砂中，进行微波烧结合成反应，即得。
实施例2
一种石墨烯导热塑料及其制备方法，所述石墨烯导热塑料由以下质量份的原料制成：导热填料20～50份、石墨烯4～10份、塑料基材40-80份、表面处理剂0.5～1.5份、环氧胶黏剂0.3～1.2份、偶联剂0.2～0.5份、增塑剂0.1-1份。
具体的，所述石墨烯导热塑料由以下质量份的原料制成：导热填料35份、塑料基材60份、石墨烯7份、表面处理剂1.0份、环氧胶黏剂0.8份、偶联剂0.4份、增塑剂0.6份。
具体的，所述塑料基材包括PPS、PA6/PA66、LCP、TPE、PC、PP、PPA、PEEK中的任一种，所述石墨烯为烷基化石墨烯、氨基化石墨烯、巯基化石墨烯或氧化石墨烯中的一种或多种混合。
具体的，所述表面处理剂优选乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝钛偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种，包括KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171。
具体的，所述导料填料选用晶须状的氧自化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅中的任一种。
具体的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸甲苯基丁和邻苯二甲酸二乙酯的一种或几种。
一种石墨烯导热塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：首先将到晶须状的导热填料与表面处理剂进行搅拌混合，使表面处理剂完成对导热填料的表面处理，处理完成后在加热环氧胶粘剂，得到混合物料；
S2：将S1得到的混合物料与石墨烯和偶联剂混合，得到导热混合物料；
S3：将S2中得到的导热混合物料与塑料基材和增塑剂进行混合，并在混料机内混合均匀，之后将其送入到双螺杆挤出机内挤出造粒，得到石墨烯导热塑料。
具体的，S1中，晶须状的导热填料优选SiC晶须，其制备包括以下步骤：
A：取碳源和硅源制成前驱体；
B：所得前驱体压制成片后，埋入石英砂中，进行微波烧结合成反应，即得。
实施例3
一种石墨烯导热塑料及其制备方法，所述石墨烯导热塑料由以下质量份的原料制成：导热填料20～50份、石墨烯4～10份、塑料基材40-80份、表面处理剂0.5～1.5份、环氧胶黏剂0.3～1.2份、偶联剂0.2～0.5份、增塑剂0.1-1份。
具体的，所述石墨烯导热塑料由以下质量份的原料制成：导热填料35份、塑料基材60份、石墨烯7份、表面处理剂1.0份、环氧胶黏剂0.8份、偶联剂0.4份、增塑剂0.6份。
具体的，所述塑料基材包括PPS、PA6/PA66、LCP、TPE、PC、PP、PPA、PEEK中的任一种，所述石墨烯为烷基化石墨烯、氨基化石墨烯、巯基化石墨烯或氧化石墨烯中的一种或多种混合。
具体的，所述表面处理剂优选乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝钛偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种，包括KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171。
具体的，所述导料填料选用晶须状的氧自化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅中的任一种。
具体的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸甲苯基丁和邻苯二甲酸二乙酯的一种或几种。
一种石墨烯导热塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：首先将到晶须状的导热填料与表面处理剂进行搅拌混合，使表面处理剂完成对导热填料的表面处理，处理完成后在加热环氧胶粘剂，得到混合物料；
S2：将S1得到的混合物料与石墨烯和偶联剂混合，得到导热混合物料；
S3：将S2中得到的导热混合物料与塑料基材和增塑剂进行混合，并在混料机内混合均匀，之后将其送入到双螺杆挤出机内挤出造粒，得到石墨烯导热塑料。
具体的，S1中，晶须状的导热填料优选SiC晶须，其制备包括以下步骤：
A：取碳源和硅源制成前驱体；
B：所得前驱体压制成片后，埋入石英砂中，进行微波烧结合成反应，即得。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种石墨烯导热塑料，其特征在于：所述石墨烯导热塑料由以下质量份的原料制成：导热填料20～50份、石墨烯4～10份、塑料基材40-80份、表面处理剂0.5～1.5份、环氧胶黏剂0.3～1.2份、偶联剂0.2～0.5份、增塑剂0.1-1份。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯导热塑料，其特征在于：所述石墨烯导热塑料由以下质量份的原料制成：导热填料35份、塑料基材60份、石墨烯7份、表面处理剂1.0份、环氧胶黏剂0.8份、偶联剂0.4份、增塑剂0.6份。
3.根据权利要求1～2任一项所述的一种石墨烯导热塑料，其特征在于：所述塑料基材包括PPS、PA6/PA66、LCP、TPE、PC、PP、PPA、PEEK中的任一种，所述石墨烯为烷基化石墨烯、氨基化石墨烯、巯基化石墨烯或氧化石墨烯中的一种或多种混合。
4.根据权利要求1～2任一项所述的一种石墨烯导热塑料，其特征在于：所述表面处理剂优选乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝钛偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种，包括KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171。
5.根据权利要求1～2任一项所述的一种石墨烯导热塑料，其特征在于：所述导料填料选用晶须状的氧自化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅中的任一种。
6.根据权利要求1～2任一项所述的一种石墨烯导热塑料，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸甲苯基丁和邻苯二甲酸二乙酯的一种或几种。
7.根据权利要求1～2任一项所述的一种石墨烯导热塑料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：首先将到晶须状的导热填料与表面处理剂进行搅拌混合，使表面处理剂完成对导热填料的表面处理，处理完成后在加热环氧胶粘剂，得到混合物料；
S2：将S1得到的混合物料与石墨烯和偶联剂混合，得到导热混合物料；
S3：将S2中得到的导热混合物料与塑料基材和增塑剂进行混合，并在混料机内混合均匀，之后将其送入到双螺杆挤出机内挤出造粒，得到石墨烯导热塑料。
8.根据权利要求7所述的一种石墨烯导热塑料的其制备方法，其特征在于：S1中，晶须状的导热填料优选SiC晶须，其制备包括以下步骤：
A：取碳源和硅源制成前驱体；
B：所得前驱体压制成片后，埋入石英砂中，进行微波烧结合成反应，即得。
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