一种高分子复合材料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种高分子复合材料及其制备方法 (Polymer composite material and preparation method thereof ) 是由 江芳 杨雷 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明属于高分子技术领域,具体涉及一种高分子复合材料,由高性能材料改性发泡珠粒和树脂制备而成,并提供了详细的制备方法。本发明以高性能改性的发泡珠粒为复合材料,其自身的多孔、轻质、易缓冲的特性,确保其在树脂基体内构建连续的立体网络结构,可实现性能可控的高分子复合材料的制备；该制备方法具有很强的可设计性,其过程易于实施和控制,成本低,所获得材料在导热、导电材料等方面具有广阔的应用前景。(The invention belongs to the technical field of macromolecules, and particularly relates to a macromolecular composite material which is prepared from high-performance material modified foaming beads and resin, and provides a detailed preparation method. The invention takes the high-performance modified foaming beads as the composite material, and the characteristics of porosity, light weight and easy buffering of the composite material ensure that the composite material constructs a continuous three-dimensional network structure in a resin matrix, thereby realizing the preparation of the performance-controllable high-molecular composite material; the preparation method has strong designability, the process is easy to implement and control, the cost is low, and the obtained material has wide application prospects in the aspects of heat-conducting materials, electric-conducting materials and the like.)
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种高分子复合材料及其制备方法。
背景技术
高分子材料由于质轻、比强度高、电绝缘性能卓越、易成型加工、化学稳定性精良和成本低等优点，常被用于电子元器件界面、封装材料和高压换流阀以及饱和电抗器中。然而，绝大多数高分子材料本身的导电以及导热性能差，无法满足电子元器件等领域的不同需求。因此，研究开发性能优良的高分子复合材料对各相关领域材料的实际应用拥有重要意义。
聚合物发泡珠粒具有轻质、缓冲、高韧、易模塑成型等优点，被广泛应用于包装、体育用品、汽车等领域。但其在功能高分子复合材料领域的应用相对欠缺。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种高分子复合材料，以高性能改性的发泡珠粒为复合材料，其自身的多孔、轻质、易缓冲的特性，确保其在树脂基体内构建连续的立体网络结构，可实现性能可控的高分子复合材料的制备；该制备方法具有很强的可设计性，其过程易于实施和控制，成本低，所获得材料在导热、导电材料等方面具有广阔的应用前景。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种高分子复合材料，由发泡珠粒与树脂制备而成，且所述发泡珠粒内含高性能材料，且高性能材料在发泡珠粒中质量占比为1-30％。
所述复合材料中的发泡珠粒的质量占比为20-30％，树脂占比为70-80％。
所述高性能材料包覆在发泡珠粒表面。
进一步的，所述高性能材料包括导电纳米粒子或者导热纳米粒子。
所述高分子复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将高性能材料加入蒸馏水中，配置形成高性能材料悬浊液，然后采用提拉浸渍法在发泡珠粒表面包裹高性能材料，得到高性能材料改性发泡珠粒；所述高性能采用导电纳米粒子或者导热纳米粒子，所述高性能材料悬浊液中高性能材料的浓度为1-30g/L；所述提拉浸渍法中：浸渍时间：1-60s，浸渍次数：1-10次，间隔时间：1-1200s；
步骤2，将高性能材料改性发泡珠粒排列在模具中，然后加入树脂进行复合，得到具有优异性能的高分子复合材料，所述模具中的发泡珠粒通过层层组装的方式排列，形成特定结构；所述复合采用原位聚合、真空灌注、溶液浇铸中的一种。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明填补了聚合物发泡珠粒在高分子复合材料领域的应用，利用发泡珠粒在高分子材料内部构建了连续的立体网络结构，有利于高分子复合材料性能的提升，同时有效解决填料分散性的问题。
2.本发明采用发泡珠粒属于弹性材料，具有优异的力学性能，将其和高性能材料复合，既可以保持发泡珠粒的弹性，还可以降低高性能材料的填充量，减少成本。
3.本发明利用高性能材料与发泡珠粒的可控有序组装，实现了不同性能的发泡珠粒，从而实现了高分子复合材料性能的可控制备。
4.本发明采用提拉浸渍的方式将发泡珠粒进行表面高性能材料改性，且液体的渗透性能够进入至发泡珠粒内部，达到表面覆盖的效果，形成发泡珠粒的比表面改性。
具体实施方式
结合实施例对本发明的技术方案进一步地详细介绍，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
一种高分子复合材料，由20％的发泡聚氨酯和80％的聚酰胺制备而成，且发泡聚氨酯表面包覆有氮化硼，且所述氮化硼的加入量是聚氨酯质量的20％。
所述高分子复合材料的制备方法包括：
步骤1，将氮化硼加蒸馏水中配置形成质量浓度为20g/L的氮化硼悬浊液，然后采用提拉浸渍法在发泡聚氨酯表面包裹氮化硼，形成氮化硼改性发泡聚氨酯；所述提拉浸渍法中：浸渍时间：60s，浸渍次数：10次，间隔时间：1200s；
步骤2，将氮化硼改性发泡聚氨酯排列在模具中，然后将排列好的氮化硼改性发泡聚氨酯与聚酰胺通过原位聚合的方式复合，具体包括：将ε-己内酰胺单体和6-氨基己酸加热熔化后加入排列后的发泡珠粒，在180℃预聚合后加热至250℃，在氮气氛围中反应4-5h直至聚合完成，即得到具有导热性能的聚酰胺复合材料。
对实施例1制备的聚酰胺复合材料的导热率进行测试，其导热率为2.0W/(m·K)。
实施例2
一种高分子复合材料，由30％的发泡聚丙烯和70％的聚乙二醇制备而成，且发泡聚丙烯表面包覆有导电导热纳米粒子石墨烯。所述石墨烯的加入量是聚丙烯质量的10％。
所述高分子复合材料的制备方法包括：
步骤1，将石墨烯加蒸馏水中配置形成质量浓度为10g/L的石墨烯悬浊液，然后采用提拉浸渍法在发泡聚丙烯表面包裹石墨烯，形成石墨烯改性发泡聚丙烯；所述提拉浸渍法中：浸渍时间：60s，浸渍次数：10次，间隔时间：1200s；
步骤2，将石墨烯改性发泡聚丙烯排列在模具中，然后将排列好的石墨烯改性发泡聚丙烯与聚乙二醇通过真空灌注的方式复合，具体包括：将熔融的聚乙二醇加入到排列后的发泡聚丙烯中70℃抽真空4-5h，即得到兼具导电导热性能的聚乙二醇复合材料。
对实施例2制备的聚乙二醇复合材料的导电率和导热率进行测试，其导热率为2.5W/(m·K)，导电率为3.2×10-2S/cm。
实施例3
一种高分子复合材料，由25％的发泡聚酰胺和75％的热塑性聚氨酯制备而成，且发泡聚酰胺表面包覆有氧化铝，所述氧化铝的加入量是聚酰胺质量的15％。
所述高分子复合材料的制备方法包括：
步骤1，将氧化铝加蒸馏水中配置形成质量浓度为5g/L的氧化铝悬浊液，然后采用提拉浸渍法在发泡聚酰胺表面包裹氧化铝，形成氧化铝改性发泡聚酰胺；所述提拉浸渍法中：浸渍时间：30s，浸渍次数：10次，间隔时间：600s；
步骤2，将氧化铝改性发泡聚酰胺排列在模具中，然后将排列好的氧化铝改性发泡聚酰胺与热塑性聚氨酯通过溶液浇铸的方式复合，即得到具有导热性能的聚氨酯复合材料。
对实施例3制备的聚氨酯复合材料的导热率进行测试，其导热率为1.0W/(m·K)。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。