低填料含量高导热三元纳微结构环氧复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种低填料含量高导热三元纳微结构环氧复合材料的制备方法，包括以下步骤：通过硅烷偶联剂γ-APS改性，在Al₂O₃及h-BN表面引入氨基；以接枝的氨基为活性位点，在初步改性填料表面接枝超支化芳香族聚酰胺（HBP），得到改性填料Al₂O₃-HBP及BN-HBP；将两种改性填料以一定配比和含量与环氧树脂基体充分混合；通过两步分步升温固化的方法，制得三元纳微结构环氧复合材料。本发明提供的环氧复合材料的导热性能表现出明显协同效应，体系导热系数可通过改变填料配比进行调节，在低填料含量下具有高导热系数，保持了聚合物复合材料良好力学及加工性能，并大幅降低成本。

主权项

一种低填料含量高导热三元纳微结构环氧复合材料的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：步骤(1)，导热填料Al₂O₃、导热填料BN表面接枝硅烷偶联剂γ‑APS称取1～10g Al₂O₃，在50～500mL有机溶剂中充分分散后加入1～10wt％硅烷偶联剂γ‑APS并搅拌，在回流条件下进行偶联剂改性反应1或2h；反应结束后，分离，获得的沉淀产物用有机溶剂洗涤2～3次并在50～100℃下真空干燥1～10d，即得偶联剂改性填料Al₂O₃‑APS；BN在接枝硅烷偶联剂前经过两步预处理：首先，称取1～10g BN，在50～500mL、1～30wt％的盐酸溶液中搅拌分散，50～100℃下反应1～10h后，过滤并用去离子水洗涤2～3次；其次，将预酸化BN加入50～500mL、1～30wt％的双氧水中，50～75℃下反应1～10h后，继续升温至75～100℃反应1～10h，然后分离，获得的产物在50～100℃下真空干燥1～10d；预处理BN接枝γ‑APS方法与Al₂O₃相同并记为BN‑APS；步骤(2)，Al₂O₃、BN表面接枝超支化芳香族聚酰胺分别称取1～10g Al₂O₃‑APS及3,4‑二氨基苯甲酸加入50～500mL有机溶剂中，搅拌至DABA充分溶解；然后分别加入5～50mL吡啶和亚磷酸三苯酯并在50～100℃氮气氛围下反应1～10h；反应结束后，分离，获得的沉淀产物用有机溶剂溶解洗涤2～3次，在50～100℃下真空干燥1～10d，即得Al₂O₃‑HBP；BN‑APS接枝HBP方法与Al₂O₃‑APS相同并记为BN‑HBP；步骤(3)，三元纳微结构环氧复合材料的制备称取0.1～10wt％促进剂与环氧树脂在50～100℃下充分混合得到溶液A；分别称取0～1g Al₂O₃‑HBP及BN‑HBP，室温下在1～100mL有机溶剂中超声分散后，加入1～10g所述溶液A，并在50～100℃下分别搅拌、超声1～10h，得到均一、除去有机溶剂的溶液B；称取占环氧树脂质量10～100％的固化剂，与所述溶液B充分混合并真空脱泡1～10h；将混合液倒入模具，100～125℃下预固化1～10h后，升温至125～150℃继续固化1～10h，冷却脱模即得填料含量20或33wt％环氧复合材料，其中BN‑HBP在复配填料中质量分数为50％、80％或90％；所述偶联剂改性反应的温度为0～200℃；步骤(1)和步骤(2)中所述分离采用高速离心、真空抽滤、常压过滤或倾倒的方法；步骤(1)、(2)和(3)中，所述有机溶剂为四氢呋喃、丙酮、二恶烷、二氯甲烷、三氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺、N‑甲基吡咯烷酮或乙腈。