本發(fā)明屬于聚合物加工，具體涉及一種導熱pc材料和制備方法。

背景技術：

1、近年來，隨著研究的深入，輕質化材料和簡化生產工藝的填充型復合材料逐漸成為研究的焦點。聚碳酸酯(pc)作為一種高性能的工程塑料，因其輕質、耐腐蝕、卓越的力學性能以及便于加工生產等多重優(yōu)點，備受矚目，并在電子產品、醫(yī)療器械、汽車部件、航空航天等多個領域得到了廣泛應用。但pc材料本身熱導率僅為0.23w/m-1k-1,屬于導熱性較差的高分子材料，容易影響電子產品等物品的散熱效果、縮短使用壽命、增加安全隱患。

2、碳纖維本身具有優(yōu)異的導熱性能，其高導熱系數(shù)使得它成為增強聚碳酸酯導熱性的理想材料，當碳纖維被均勻地分散并嵌入到聚碳酸酯基體中時，可以形成有效的導熱網絡，促進熱量的快速傳遞。但聚碳酸酯即使在高溫時仍然具有較高的黏度，與表面呈惰性的碳纖維之間親和力較低，由二者混合而成的復合材料結合程度有限，仍存在導熱性等性能不佳的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決背景技術中pc材料仍存在導熱性等性能不佳的問題，本發(fā)明提供一種導熱pc材料和制備方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn)：

3、一種導熱pc材料，包括以下重量份原料：90-100份pc、20-25份改性碳纖維、0.5-1份鄰苯二甲酸二辛脂、1-2份抗氧劑、1-2份潤滑劑。

4、該導熱pc材料由以下步驟制成：

5、準確稱取pc、改性碳纖維、鄰苯二甲酸二辛脂、抗氧劑和潤滑劑，將上述原料在混合機中混合得到混合物；將混合物在雙螺桿擠出機中加工，擠出造粒，得到導熱pc材料。

6、進一步地，改性碳纖維由以下步驟制成：

7、步驟s1：將碳纖維與丙酮混合，超聲處理0.5h，得到處理后的混合液；將處理后的混合液放入燒瓶中，60℃下回流24h，去除碳纖維表面涂漿；取出去漿后的碳纖維，用去離子水和無水乙醇交替震蕩洗滌6次，80℃下烘干，得到去漿碳纖維；

8、其中，碳纖維與丙酮的用量比為30g：1.5l。

9、步驟s2：將去漿碳纖維加入到混酸溶液中,70℃反應4h,取出后用去離子水和無水乙醇反復震蕩洗滌，直至溶液為中性，80℃下烘干，得到酸氧化后的碳纖維；

10、其中，去漿碳纖維和混酸溶液的用量比為30g：1.5l；混酸溶液由質量分數(shù)為98％濃硫酸和質量分數(shù)為65％濃硝酸按照體積比為1:1混合而成。

11、步驟s3：將羧基化抗菌硅烷偶聯(lián)劑加入到90wt％乙醇水溶液中，得到羧基化抗菌硅烷偶聯(lián)劑溶液，之后將酸氧化后的碳纖維加入到羧基化抗菌硅烷偶聯(lián)劑溶液中超聲處理1h，80℃下回流4h，取出后用去離子水和無水乙醇交替震蕩清洗6次，80℃下烘干，得到改性碳纖維；

12、其中，羧基化抗菌硅烷偶聯(lián)劑、90wt％乙醇水溶液、酸氧化后的碳纖維的用量比為0.35g：1.75l：30-40g。

13、在上述反應中，由于上漿劑影響了碳纖維的表面處理及接枝，因此采用丙酮為碳纖維去漿；去漿碳纖維表面活性低，缺乏官能團，因此采用酸氧化法對碳纖維進行處理，在其表面引入羧基和羥基官能團，提高其表面活性；酸氧化后的碳纖維表面存在大量的羧基和羥基等含氧官能團，可以與羧基化抗菌硅烷偶聯(lián)劑進行偶聯(lián)反應，從而使羧基化抗菌硅烷偶聯(lián)劑接枝在酸氧化后的碳纖維表面。

14、進一步地，羧基化抗菌硅烷偶聯(lián)劑由以下步驟制成：

15、步驟a1：將4-溴-1-丁烯、無水甲苯、氯鉑酸溶液加入到三口燒瓶中，稱取三乙氧基硅烷置于恒壓漏斗中，通入氮氣，60℃下預熱60min，95℃下滴加三乙氧基硅烷，回流8h，反應結束后，將反應產物水洗，靜置分液，無水氯化鈣干燥，抽濾，旋蒸除去甲苯，得到溴代丁基三乙氧基硅烷；

16、其中，4-溴-1-丁烯、無水甲苯、氯鉑酸溶液、三乙氧基硅烷的用量比為6.5g：18g:100μl：9g；氯鉑酸溶液中氯鉑酸和異丙醇的用量比為0.25g:25ml。

17、步驟a2：將甲基丙烯酸二甲胺乙酯、溴代丁基三乙氧基硅烷、丙酮置于三口燒瓶中，通入氮氣，55℃下反應60h，減壓蒸餾去除丙酮，得到蒸餾液；將剩余的蒸餾液冷卻至室溫后加入乙醚，冷卻至0℃結晶，之后抽濾，用無水乙醚洗滌三次，45℃真空干燥24h，得到抗菌硅氧烷單體；

18、其中，甲基丙烯酸二甲胺乙酯、溴代丁基三乙氧基硅烷、丙酮的質量比為6：14.5：30。

19、步驟a3：將抗菌硅氧烷單體和丙烯酸加入四口燒瓶中，攪拌下通入氮氣，30min后升溫至65℃,將0.3wt％偶氮二異丁脒鹽酸鹽溶液分2批間隔15min滴入四口燒瓶，滴加完畢，65℃反應8h，得到反應液；將反應液冷卻至室溫后倒入丙酮中，抽濾得到白色塊狀固體；將白色塊狀固體抽濾粉碎，用丙酮浸泡洗滌3次，之后60℃真空干燥24h，得到羧基化抗菌硅烷偶聯(lián)劑；

20、其中，抗菌硅氧烷單體、丙烯酸、0.3wt％偶氮二異丁脒鹽酸鹽溶液的用量比為2-6g：30g：50ml。

21、在上述反應中，利用4-溴-1-丁烯和三乙氧基硅烷發(fā)生硅氫加成反應，得到溴代丁基三乙氧基硅烷，溴代丁基三乙氧基硅烷與甲基丙烯酸二甲胺乙酯進行季銨化反應合成抗菌硅氧烷單體，之后抗菌硅氧烷單體與丙烯酸發(fā)生聚合反應得到了羧基化抗菌硅烷偶聯(lián)劑。

22、進一步地，混合機的混合溫度為40-70℃、混合轉速為400-600rpm、混合時間為5-10min；雙螺桿擠出機包含六個溫區(qū)，其中各區(qū)溫度為：一區(qū)溫度220-240℃,二區(qū)溫度230-250℃,三區(qū)溫度240-260℃,四區(qū)溫度250-270℃,五區(qū)溫度260-280℃,六區(qū)溫度270-285℃；雙螺桿擠出機的機頭溫度為270-290℃，螺桿轉速為200-400r/min。

23、進一步地，抗氧劑為抗氧劑168、抗氧劑1076中的至少一種。

24、進一步地，潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸鋅中的至少一種。

25、本發(fā)明的有益效果：

26、1.本發(fā)明通過羧基化抗菌硅烷偶聯(lián)劑對碳纖維表面進行改性，該偶聯(lián)劑具有羧基官能團，能夠與聚碳酸酯材料表面的端羥基等活性基團發(fā)生酯化反應或形成穩(wěn)固的氫鍵結構，顯著增強了碳纖維與pc之間的界面結合力。此外，經過羧基化抗菌硅烷偶聯(lián)劑接枝處理的碳纖維表面，其粗糙度顯著提升，這一改變不僅優(yōu)化了纖維表面的微觀結構，還顯著增強了與聚碳酸酯基體之間的機械互鎖作用，從而進一步加強了兩者的界面結合強度。這種高強度的界面結合機制，在pc材料中構建了致密且高效的導熱網絡結構，顯著提升了材料的導熱性能，并且同步增強了整體的機械性能。

27、2.本發(fā)明制備的羧基化抗菌硅烷偶聯(lián)劑含有季銨鹽基團，使該偶聯(lián)劑在增強碳纖維在pc中分散性的同時還能夠提高該pc材料的抗菌性能。

技術特征：

1.一種導熱pc材料，其特征在于，包括以下重量份原料：90-100份pc、20-25份改性碳纖維、0.5-1份鄰苯二甲酸二辛脂、1-2份抗氧劑、1-2份潤滑劑。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種導熱pc材料，其特征在于，改性碳纖維由以下步驟制成：

3.根據(jù)權利要求2所述的一種導熱pc材料，其特征在于，羧基化抗菌硅烷偶聯(lián)劑、90wt％乙醇水溶液、酸氧化后的碳纖維的用量比為0.35g：1.75l：30-40g。

4.根據(jù)權利要求2所述的一種導熱pc材料，其特征在于，酸氧化后的碳纖維為濃硫酸和濃硝酸組成的混酸溶液處理后的去漿碳纖維。

5.根據(jù)權利要求2所述的一種導熱pc材料，其特征在于，羧基化抗菌硅烷偶聯(lián)劑由以下步驟制成：

6.根據(jù)權利要求5所述的一種導熱pc材料，其特征在于，步驟a1中，4-溴-1-丁烯、無水甲苯、氯鉑酸溶液、三乙氧基硅烷的用量比為6.5g：18g:100μl：9g，氯鉑酸溶液中氯鉑酸和異丙醇的用量比為0.25g:25ml。

7.根據(jù)權利要求5所述的一種導熱pc材料，其特征在于，步驟a2中，甲基丙烯酸二甲胺乙酯、溴代丁基三乙氧基硅烷、丙酮的質量比為6：14.5：30。

8.根據(jù)權利要求5所述的一種導熱pc材料，其特征在于，步驟a3中，抗菌硅氧烷單體、丙烯酸、0.3wt％偶氮二異丁脒鹽酸鹽溶液的用量比為2-6g：30g：50ml。

9.根據(jù)權利要求1-8任一項所述的一種導熱pc材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.根據(jù)權利要求9所述的一種導熱pc材料的制備方法，其特征在于，混合機的混合溫度為40-70℃、混合轉速為400-600rpm、混合時間為5-10min；雙螺桿擠出機包含六個溫區(qū)，其中各區(qū)溫度為：一區(qū)溫度220-240℃,二區(qū)溫度230-250℃,三區(qū)溫度240-260℃,四區(qū)溫度250-270℃,五區(qū)溫度260-280℃,六區(qū)溫度270-285℃；雙螺桿擠出機的機頭溫度為270-290℃，螺桿轉速為200-400r/min。

技術總結
本發(fā)明涉及一種導熱PC材料和制備方法，屬于聚合物加工技術領域，導熱PC材料包括以下重量份原料：90?100份PC、20?25份改性碳纖維、0.5?1份鄰苯二甲酸二辛脂、1?2份抗氧劑、1?2份潤滑劑。制備步驟如下：準確稱取PC、改性碳纖維、鄰苯二甲酸二辛脂、抗氧劑和潤滑劑，將上述原料在混合機中混合得到混合物；將混合物在雙螺桿擠出機中加工，擠出造粒，得到導熱PC材料。本發(fā)明制備的導熱PC材料以PC為主要原料，PC中含有碳纖維，碳纖維表面接枝了羧基化抗菌硅烷偶聯(lián)劑，可以有效提升導熱PC材料的抗菌性、導熱性以及力學性能。

技術研發(fā)人員：張軍
受保護的技術使用者：安徽坤涂新材料科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/12