本征导热高分子聚合物及其制备方法与导热聚合物复合材料

本发明涉及导热高分子，尤其涉及本征导热高分子聚合物及其制备方法与导热聚合物复合材料。

背景技术：

1、导热高分子是一类具有优异导热性能的高分子材料，它们具有导热性能良好、重量轻、耐腐蚀、绝缘性能好等优点，被广泛应用于电子设备的散热模组、led照明、汽车电子、航空航天等领域，为热管理提供了新的解决方案。导热高分子通常由导热填料和高分子基质组成。常用的导热填料包括氧化铝、氧化硅、碳纳米管等，这些填料具有良好的导热性能。高分子基质则提供了材料的机械性能和加工性能，并能与填料形成良好的界面相容性，有助于提高整体的导热性能。

2、随着科学技术的不断发展，导热高分子的研究和应用前景将会更加广阔。但目前，导热材料中高分子聚合物基质材料其本身热导率很低，导热性能主要取决于填料的种类和用量，并且由于添加填料的量有一定的限制，使得导热材料的热导率很难进一步提高，从而在满足小型化、轻量化设备导热需求等方面存在局限性。

3、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供本征导热高分子聚合物及其制备方法与导热聚合物复合材料，旨在解决现有导热材料中高分子聚合物基体材料的热导率很低且较难提高的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明的第一方面，提供一种本征导热高分子聚合物，由具有式i～iii所示结构的单体中的一种或两种经开环易位聚合反应得到：

4、

5、其中，r1为为1～20中的整数，r2为

6、本发明提供的所述本征导热高分子聚合物通过自组装形成高度π-π堆叠相互作用的有序阵列，从而产生一种内在的平面热导率，具有良好的导热性能，从而克服了传统导热材料中高分子聚合物基体材料导热系数很低的问题。

7、可选地，所述本征导热高分子聚合物具有如式a～d所示结构之一的重复单元：

8、

9、

10、其中，r1为n为1～20中的整数；r2为

11、本发明的第二方面，提供一种所述的本征导热高分子聚合物的制备方法，包括步骤：

12、制备所述单体；

13、将所述单体中的一种或两种溶于第一有机溶剂中，通入惰性气体并搅拌，得到单体溶液；

14、将[1,3-双(2,4,6-三甲基苯基)-4,5-二氢咪唑-2-亚基][双(3-溴吡啶)]亚苄基二氯化钌(ru-iii)溶于第二有机溶剂中，得到催化剂溶液；

15、将所述催化剂溶液注入所述单体溶液中，搅拌反应，得到所述本征导热高分子聚合物。

16、在制备方法中，一种单体或不同的两种单体在催化剂ru-iii的作用下发生开环易位聚合反应(romp)，生成所述本征导热高分子聚合物，其合成路线如下所示：

17、

18、

19、可选地，所述第一有机溶剂为二氯甲烷或二甲基甲酰胺。

20、可选地，所述第二有机溶剂为二氯甲烷或二甲基甲酰胺。

21、可选地，所述惰性气体可选氮气或氩气。

22、可选地，所述单体溶液中单体的浓度为0.01～1g/ml。

23、可选地，所述催化剂溶液中[1,3-双(2,4,6-三甲基苯基)-4,5-二氢咪唑-2-亚基][双(3-溴吡啶)]亚苄基二氯化钌的浓度为1～50mg/ml。

24、其中，可选地，制备所述单体包括步骤：

25、将降冰片烯-5，6-内二羧酸酐溶于甲苯，得到溶液a，将胺基化合物溶于甲苯，得到溶液b，将溶液b加入溶液a中，得到混合溶液c；

26、在所述混合溶液c中加入4-二甲氨基吡啶，加热搅拌进行反应，沉降、纯化，得到所述式i或所述式ii所示的单体；

27、或者，进一步地，将上述制得的式ii所示的单体溶于四氢呋喃中，在惰性气氛和低温条件下，将硼烷溶液加入固体溶液后，回流反应，过滤、纯化后得到所述式iii所示的单体；

28、其中，所述胺基化合物为r1为n为1～20中的整数，r2为

29、

30、本发明的第三方面，提供一种导热聚合物复合材料，包括所述的本征导热高分子聚合物和填充材料。

31、可选地，所述填充材料为石墨烯、碳纳米管、六方氮化硼、氮化铝、碳化硅、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化铝和氧化锌中的一种或多种。在本征导热高分子聚合物中添加一定量的导热填料可进一步增加导热能力。

32、可选地，所述填充材料与所述本征导热高分子聚合物的质量之比为(0.01～1)：1。

33、有益效果：

34、本发明提供了一种本征导热高分子聚合物及其制备方法与导热聚合物复合材料，所述本征导热高分子聚合物可通过自组装形成高度π-π堆叠相互作用的有序阵列，从而产生一种内在的平面热导率，具有良好的导热性能。相比于传统的导热材料，本发明的所述本征导热高分子聚合物作为基体材料，因其良好的导热性能使得导热材料具有更轻、更灵活、更环保的特点。同时，所述本征高分子聚合物与填料复合可进一步提高导热材料的导热性能，从而满足了高导热高分子材料的应用需求。

技术特征：

1.一种本征导热高分子聚合物，其特征在于，由具有式i～iii所示结构的单体中的一种或两种经开环易位聚合反应得到：

2.根据权利要求1所述的本征导热高分子聚合物，其特征在于，具有如式a～d所示结构之一的重复单元：

3.一种如权利要求1所述的本征导热高分子聚合物的制备方法，其特征在于，包括步骤：

4.根据权利要求3所述的本征导热高分子聚合物的制备方法，其特征在于，所述单体的制备方法，包括步骤：

5.根据权利要求3所述的本征导热高分子聚合物的制备方法，其特征在于，所述第一有机溶剂为二氯甲烷或二甲基甲酰胺；和/或，所述第二有机溶剂为二氯甲烷或二甲基甲酰胺。

6.根据权利要求3所述的本征导热高分子聚合物的制备方法，其特征在于，所述单体溶液中单体的浓度为0.01～1g/ml。

7.根据权利要求3所述的本征导热高分子聚合物的制备方法，其特征在于，所述催化剂溶液中[1,3-双(2,4,6-三甲基苯基)-4,5-二氢咪唑-2-亚基][双(3-溴吡啶)]亚苄基二氯化钌的浓度为1～50mg/ml。

8.一种导热聚合物复合材料，其特征在于，包括如权利要求1所述的本征导热高分子聚合物和填充材料。

9.根据权利要求8所述的导热聚合物复合材料，其特征在于，所述填充材料为石墨烯、碳纳米管、六方氮化硼、氮化铝、碳化硅、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化铝和氧化锌中的一种或多种。

10.根据权利要求8所述的导热聚合物复合材料，其特征在于，所述填充材料与所述本征导热高分子聚合物的质量之比为(0.01～1)：1。

技术总结本发明属于导热高分子技术领域，具体公开了本征导热高分子聚合物及其制备方法与导热聚合物复合材料。所述本征导热高分子聚合物由具有如式I～式III所示结构的单体中的一种或两种经开环易位聚合反应得到。本发明提供的本征导热高分子聚合物可通过自组装形成高度π‑π堆叠相互作用的有序阵列，从而产生一种内在的平面热导率，具有良好的导热性能。相比于传统的导热材料，含所述本征导热高分子聚合物的导热材料具有更轻、更灵活、更环保的特点。所述本征高分子聚合物与填料复合得到导热聚合物复合材料，可进一步提高导热材料的导热性能，从而满足高导热高分子材料的应用需求。技术研发人员：孟鸿,饶秋实,贺耀武,刘志军受保护的技术使用者：北京大学深圳研究生院技术研发日：技术公布日：2025/1/6