一种氟化聚醚醚酮导热、电磁屏蔽复合材料的制备方法

本发明涉及复合材料制备领域，具体涉及一种氟化聚醚醚酮导热、电磁屏蔽复合材料的制备方法。

背景技术：

1、作为一种半结晶性高分子材料，聚醚醚酮具有耐热等级高、耐腐蚀、耐冲击、抗蠕变、阻燃性好等优点，被广泛应用在航空航天、电子、医疗等领域。与大多数高分子材料一样，聚醚醚酮的导热、导电性能较低，独特的分子结构使其耐溶剂性较强以及加工温度较高。熔融共混是制备导热复合材料的常用方法，但会出现填料在基体中分散不均匀，易团聚，造成界面缺陷的问题，并存在较大的界面热阻，难以有效提高复合材料的导热导电性能。因此有必要寻找合适的方法提高其导热导电性能，扩大聚醚醚酮材料的应用范围。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提出一种氟化聚醚醚酮导热、电磁屏蔽复合材料的制备方法，解决上述技术问题。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种氟化聚醚醚酮导热、电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、可溶性氟化聚醚醚酮的合成方法：

5、依次加入4,4’-二氟二苯甲酮、六氟双酚a、对苯二酚、催化剂和有机溶剂，进行两段升温反应，反应物洗涤干燥，得氟化聚醚醚酮粉末；

6、s2、氟化聚醚醚酮复合材料的合成方法：

7、(1)碳纳米管和石墨烯纳米片复合填料在有机溶剂中混合，稳定后加入所述氟化聚醚醚酮粉末超声分散得到混合分散液；

8、(2)将混合分散液置于不良溶剂中进行沉积，沉积物洗涤干燥，得氟化聚醚醚酮复合材料粉末；

9、(3)将氟化聚醚醚酮复合材料粉末进行熔融热压，得氟化聚醚醚酮复合片材。

10、本发明通过氟化聚醚醚酮结合碳纳米管与石墨烯纳米片制备的氟化聚醚醚酮复合片材，不但具有优异的导热性能和电磁屏蔽性能，而且合成的氟化聚醚醚酮复合材料的流程简易。

11、进一步的，步骤s1中，所述六氟双酚a的摩尔量为六氟双酚a和对苯二酚的总摩尔量的60％-100％。本发明通过控制六氟双酚a和对苯二酚的比例来合成不同氟化程度的氟化聚醚醚酮，进一步优化氟化聚醚醚酮的氟化程度。

12、进一步的，步骤s1中，所述催化剂为碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯中的一种或者几种的混合物。

13、进一步的，步骤s1中，所述有机溶剂为环丁砜、二苯砜中至少一种。

14、进一步的，步骤s1中，所述升温反应的第一段温度为135℃-145℃，反应时间1.5-2.5h；第二段反应温度为220℃-240℃，反应时间1.8-2.2h。本发明控制第一段升温反应条件，将反应生成的水更好完全带出；优选第二段升温反应条件，更好通过聚合反应合成氟化聚醚醚酮。

15、进一步的，步骤s2(1)中，所述有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮或n,n-二甲基甲酰胺。

16、进一步的，步骤s2(1)中，所述碳纳米管的质量为碳纳米管和石墨烯纳米片的总质量的20％-40％。本发明调控碳纳米管和石墨烯纳米片的比例，优选出填料之间最佳接触面积。

17、进一步的，步骤s2(1)中，所述复合填料的质量为氟化聚醚醚酮复合材料总质量的10％-30％。本发明控制碳纳米管与石墨烯纳米片复合填料质量的占比，进一步调控优化复合填料的含量。

18、进一步的，步骤s2(2)中，所述不良溶剂为水、乙醇、丙酮、异丙醇中任意两种的混合物。本发明优选两种不良溶剂的混合溶液，更好通过溶剂交换析出沉积物。

19、进一步的，步骤s2(3)中，所述熔融热压温度为350℃-365℃，压力为35mpa-40mpa。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、一、本发明提供的氟化聚醚醚酮复合材料表现出优异的导热性能和电磁屏蔽性能。其中，含氟基团的引入增强了填料与聚合物基体之间的界面结合力，降低了声子的界面散射。碳纳米管与石墨烯纳米片复合填料构建完善的导热通路，降低填料与基体之间的界面热阻，降低声子的界面散射，提升了导热性能。

22、二、分子级别的溶液混合有利于填料分散均匀且形成良好的导热导电通路，为声子高速传输提供通道，有效提高复合材料的导热导电性能。

23、本发明提供的氟化聚醚醚酮复合材料可在军事、汽车、能源或医疗领域中应用，扩大了聚醚醚酮的应用领域范围。

技术特征：

1.一种氟化聚醚醚酮导热、电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种氟化聚醚醚酮导热、电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述六氟双酚a的摩尔量为六氟双酚a和对苯二酚的总摩尔量的60％-100％。

3.如权利要求1所述的一种氟化聚醚醚酮导热、电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述催化剂为碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯中的一种或者几种的混合物。

4.如权利要求1所述的一种氟化聚醚醚酮导热、电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述有机溶剂为环丁砜、二苯砜中至少一种。

5.如权利要求1所述的一种氟化聚醚醚酮导热、电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述升温反应的第一段温度为135℃-145℃，反应时间1.5-2.5h；第二段反应温度为220℃-240℃，反应时间1.8-2.2h。

6.如权利要求1所述的一种氟化聚醚醚酮导热、电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s2(1)中，所述有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮或n,n-二甲基甲酰胺。

7.如权利要求1所述的一种氟化聚醚醚酮导热、电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s2(1)中，所述复合填料的质量为氟化聚醚醚酮复合材料总质量的10％-30％；其中，所述碳纳米管的质量为碳纳米管和石墨烯纳米片的总质量的20％-40％。

8.如权利要求1所述的一种氟化聚醚醚酮导热、电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s2(2)中，所述不良溶剂为水、乙醇、丙酮、异丙醇中任意两种的混合物。

9.如权利要求1所述的一种氟化聚醚醚酮导热、电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s2(3)中，所述熔融热压温度为350℃-365℃，压力为35mpa-40mpa。

10.一种氟化聚醚醚酮导热、电磁屏蔽复合材料，其特征在于：由权利要求1-9任一项所述的制备方法制得。

技术总结
本发明提供一种氟化聚醚醚酮导热、电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：通过控制六氟双酚A和对苯二酚的比例来合成不同氟化程度的可溶性氟化聚醚醚酮；将氟化聚醚醚酮与碳纳米管和石墨烯纳米片复合填料混合，熔融热压制备氟化聚醚醚酮复合材料。含氟基团的引入增强了填料与聚合物基体之间的界面结合力，降低声子的界面散射；协同的碳纳米管和石墨烯纳米片增加填料之间接触面积，完善导热导电通路；分子级别的溶液共混改善填料在基体中的分布状态，提升传导效率。本发明氟化聚醚醚酮复合材料的制备方法简易，具有优异的导热性能和电磁屏蔽性能。

技术研发人员：牟建新,谷禹宣,连鹏博,陈瑞,柏亚庚,贺雅姝,王祎璠
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6