一种PBT碳纤维导热复合材料的制备方法

摘要

本发明提供一种PBT碳纤维导热复合材料的制备方法，本发明用纳米氮化铝包覆在碳纤维表面，纳米氮化铝的润滑性好、散热性好，提高了碳纤维的散热性和分散均匀性，与PBT的结合更均匀，同时减小了碳纤维的各向异性，提高了散热的均匀性。用硅烷偶联剂kh-550对改性碳纤维进行改性，提高了碳纤维与PBT的相容性，提高了复合材料的力学性能，提高了强度、韧性。

权利要求

1.一种PBT碳纤维导热复合材料的制备方法，其特征在于，步骤为：（1）将碳纤维进行彻底干燥，再分散在DMF中，超声分散均匀，再加入聚乙二醇，分散均匀，再加入纳米氮化铝，分散均匀，在75-80℃下反应22-24小时，过滤、干燥，研磨，得到改性碳纤维；

（2）将乙醇加热至70-75℃，加入硅烷偶联剂kh-550，搅拌均匀，加入改性碳纤维，保温并搅拌10-11min，静置2-2.5h，用吸管吸去上层清液，剩余沉淀物放入干燥箱，在80-82℃下干燥2-2.5h，得到混合物料；

（3）将PBT充分干燥，与混合物料、抗氧剂加入哈克密炼机中，温度为230-235℃，转速为

30-35r/min，混合10-12分钟，加入双螺杆挤出机中造粒，即得PBT碳纤维导热复合材料。

2.如权利要求1所述PBT碳纤维导热复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中聚乙二醇：DMF：碳纤维：纳米氮化铝的质量比为2-2.3:30-34:8-9:3-3.5。

3.如权利要求1所述PBT碳纤维导热复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述干燥为冷冻干燥。

4.如权利要求1所述PBT碳纤维导热复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中乙醇：硅烷偶联剂kh-550：改性碳纤维的质量比为30-35:1-1.5:13-15。

5.如权利要求1所述PBT碳纤维导热复合材料的制备方法，其特征在于，将步骤（3）PBT：混合物料：抗氧剂40-42:53-56:2.5-3。

说明书

一种PBT碳纤维导热复合材料的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及PBT塑料领域，尤其涉及一种PBT碳纤维导热复合材料的制备方法。

背景技术

[0002] 聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)是五大工程塑料之一，因其优异的强度和硬度、低温高韧性、高抗应力开裂，高耐油耐溶剂，低热膨胀系数和良好的加工性[1]，广泛应用于发光二极管、电子封装，节能灯，热交换器、热障涂层等领域。但PBT本身的热导率比较低，限制了其应用范围，需要对其进行导热改性。

[0003] 目前对PBT的改性主要集中于增强改性和阻燃改性，如PBT/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)体系、PBT/聚碳酸酯(PC)体系等，PBT的卤系、氮系、磷系元素或无机阻燃剂的阻燃改性等；但是，PBT的导热改性研究报道较少。李国林等在PBT/聚酰胺(PA)体系中加入MgO，在改善阻燃性的同时，提高了体系的热导率。但是在MgO含量比较高时，热导率低于0.8W/(m．K)，对热导率的改善不太明显。

[0004] 碳纤维(CF)是一种质轻、强度高、耐热、具有较高热导率和电导率的纤维，将CF加入聚合物中，能够在一定范围内提高聚合物力学性能的同时，还能够提高聚合物的导热和导电性能，是一种理想的导热填料。但是，CF具有一定的方向性，当在PBT中加入CF后，PBT/CF复合材料的热导率可能具有一定的方向性，不同方向的热导率可能不一样，因此《PBT/CF 导热复合材料的制备与研究》笔者测定了PBT/CF复合材料的层间方向和层内方向的热导率。同时，利用Lewis-Nielsen模型对PBT/CF复合材料的热导率进行模拟，期望既可以预测不同CF含量时PBT/CF复合材料的热导率，又可以通过该模型中表征CF方向性的参数，验证CF在PBT基体中具有方向性。

[0005] 碳纤维具有导热的各向异性，容易造成散热的不均匀，需要改进。

发明内容

[0006] 本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种PBT碳纤维导热复合材料的制备方法。

[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种PBT碳纤维导热复合材料的制备方法，步骤为：
（1）将碳纤维进行彻底干燥，再分散在DMF中，超声分散均匀，再加入聚乙二醇，分散均匀，再加入纳米氮化铝，分散均匀，在75-80℃下反应22-24小时，过滤、干燥，研磨，得到改性碳纤维；
（2）将乙醇加热至70-75℃，加入硅烷偶联剂kh-550，搅拌均匀，加入改性碳纤维，保温并搅拌10-11min，静置2-2.5h，用吸管吸去上层清液，剩余沉淀物放入干燥箱，在80-82℃下干燥2-2.5h，得到混合物料；
（3）将PBT充分干燥，与混合物料、抗氧剂加入哈克密炼机中，温度为230-235℃，转速为
30-35r/min，混合10-12分钟，加入双螺杆挤出机中造粒，即得PBT碳纤维导热复合材料。

[0008] 步骤（1）中聚乙二醇：DMF：碳纤维：纳米氮化铝的质量比为2-2.3:30-34:8-9:3-3.5。

[0009] 步骤（1）所述干燥为冷冻干燥。

[0010] 步骤（2）中乙醇：硅烷偶联剂kh-550：改性碳纤维的质量比为30-35:1-1.5:13-15。

[0011] 将步骤（3）PBT：混合物料：抗氧剂40-42:53-56:2.5-3。

[0012] 本发明的优点是：本发明用纳米氮化铝包覆在碳纤维表面，纳米氮化铝的润滑性好、散热性好，提高了碳纤维的散热性和分散均匀性，与PBT的结合更均匀，同时减小了碳纤维的各向异性，提高了散热的均匀性。用硅烷偶联剂kh-550对改性碳纤维进行改性，提高了碳纤维与PBT的相容性，提高了复合材料的力学性能，提高了强度、韧性。

具体实施方式

[0013] 一种PBT碳纤维导热复合材料的制备方法，步骤为：（1）将碳纤维进行彻底干燥，再分散在DMF中，超声分散均匀，再加入聚乙二醇，分散均匀，再加入纳米氮化铝，分散均匀，在75℃下反应23小时，过滤、干燥，研磨，得到改性碳纤维；
（2）将乙醇加热至70℃，加入硅烷偶联剂kh-550，搅拌均匀，加入改性碳纤维，保温并搅拌10min，静置2h，用吸管吸去上层清液，剩余沉淀物放入干燥箱，在80℃下干燥2h，得到混合物料；
（3）将PBT充分干燥，与混合物料、抗氧剂加入哈克密炼机中，温度为230℃，转速为30r/min，混合10分钟，加入双螺杆挤出机中造粒，即得PBT碳纤维导热复合材料。

[0014] 步骤（1）中聚乙二醇：DMF：碳纤维：纳米氮化铝的质量比为2:30:8:3。

[0015] 步骤（1）所述干燥为冷冻干燥。

[0016] 步骤（2）中乙醇：硅烷偶联剂kh-550：改性碳纤维的质量比为30:1:13。

[0017] 将步骤（3）PBT：混合物料：抗氧剂40:53:2.5。