热稳定性高的铜蜡热敏复合材料的制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种金属/有机复合材料的制备方法，具体指的是热稳定性高的铜蜡热敏复合材料的制备方法。
背景技术
利用微纳米金属颗粒作为增强材料，利用有机大分子/高分子化合物作为基体材料，这样形成的功能性复合材料受到了人们的关注，在越来越多的领域中获得应用。这种金属/有机新型功能性复合材料兼具金属的导热性、导电性和聚合物地热膨胀性等优点，且有无定形特点，可作为温敏材料、膨胀材料等用以制造驱动、传动和控制元件，在工程中具有广泛的应用前景。目前这种金属有机复合材料已在原子能工业、宇航工业、国防工业、工农业等部门获得了广泛的应用，其特殊的重要性日益显现。金属/有机新型功能性复合材料的性能会比它的组分物质(材料)更好，或具有原组成物质所没有的性能。
新型铜蜡热敏复合材料是微纳米铜粉与高分子蜡复合而成的产物，作为温敏材料，其中蜡组分具有热膨胀性好、无固定构型等特点，但存在导热系数差的缺点，导致热敏器件热响应速度慢；而铜的导热性能优良，因此考虑在蜡中添加铜粉提高蜡材料的热敏性能。然而微纳米金属粒子与有机化合物形成的复合材料，由于这两种材料间存在明显的相界面，这样对于经常在液体状态下工作的该类材料，容易引起金属增强材料从有机基体材料中沉淀分离出来，造成了该类金属有机复合材料复合性能不稳定，甚至复合功能丧失。如果将这种性能不稳定的复合材料用于导热/导电元器件中，会直接影响元器件的性能稳定和使用寿命。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种热稳定性高的铜蜡热敏复合材料的制备方法。
通过长期的研究，现已找到制备该材料的方法，微纳米铜粉粒子先与添加剂混合，再与微晶蜡混合，当微纳米铜与微晶蜡之比为1∶4～10∶4(质量比)时，能制成热稳定性较强的复合材料。
研究中发现，采用高能球磨法，在氮气保护下，将微纳米铜粉粒子与添加剂混合球磨60小时以上，再与蜡混合制备成复合材料后，热稳定性较强，随球磨时间增加，热稳定性增加的效果不再明显。
研究中还发现，在选取的各种添加剂中异烟酸对于增强热稳定效果尤为突出，当异烟酸占所述铜粉的质量比为0.5％～10％时，该复合材料表现出优良的稳定效果。
经过上述方法处理的铜蜡热敏复合材料，不仅具有热响应速度快，热膨胀性好的特点，而且热稳定性高。
【具体实施方式】
以下所述详细介绍了本发明。
本发明中所用材料有：铜粉(用100目分析筛过筛)、微晶蜡(70#)，添加剂有：4，4-联吡啶、2，2-联吡啶、邻菲咯啉、谷氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、EDTA、柠檬酸、异烟酸、苯甲酸、水杨酸、硬脂酸等、天冬酸。
本发明中所用仪器有：电子天平、球磨机、热传导与热膨胀性能检测仪(专利号：200820224260.7)。
本发明中所用的热稳定性实验测定方法是：将一定量样品加入分散型材料热传导与热膨胀性能检测仪的样品管(直径4cm，长40cm)中，控制温度在80℃下，测定48小时内，铜蜡分离的界面与待测样品总高度的比值(简称分离比)，分离比越大说明越不稳定，越容易发生分离，从而根据分离比的大小来判断该类材料的热稳定性性能。
对比例
称取上述铜粉放入球磨机，设定球磨机转速200r/min，在氮气保护下球磨72h后取出，与微晶蜡按1∶1质量比混合加热搅拌均匀后，测定其热稳定性性能，分离比为0.150。
实施例1
称取上述铜粉和上述添加剂，均按添加剂占4％，铜粉占96％(质量比)的比例混合，放入球磨机，设定球磨机转速200r/min，在氮气保护下球磨72h后取出，与微晶蜡按1∶1质量比混合加热搅拌均匀后，测定其热稳定性性能，结果见表1。
表1.各种添加剂对铜蜡材料的热稳定性铜蜡分离比表
添加剂 分离比 添加剂 分离比 添加剂 分离比 谷氨酸 0.056 EDTA 0.112 苯甲酸 0.038 苏氨酸 0.082 柠檬酸 0.147 水杨酸 0.036 2，2-联吡啶 0.128 异烟酸 0.024 硬脂酸 0.037 4，4-联吡啶 0.112 异亮氨酸 0.065 邻菲咯啉 0.124 天冬酸 0.062
实施例2
将上述铜粉和异烟酸按96％和4％质量比混合，放入球磨机，设定球磨机转速200r/min，在氮气保护下球磨12、24、48、72、96、120后取出，与微晶蜡按1∶1质量比混合加热搅拌均匀后，测定其热稳定性性能，结果见表2。
表2.不同球磨时间对热稳定性能的影响
球磨时间/h 分离比 12 0.123 24 0.097 48 0.066 72 0.046 96 0.041 120 0.038
实施例3
将含有4％异烟酸和96％铜粉在球磨机中球磨时间为72h后，再与微晶蜡分别按照上述方法制备出系列铜蜡配比样品，其比例为1∶4、2∶4、3∶4、4∶4、6∶4、8∶4、10∶4，控制80℃下振动96h，测定该系列样品的热稳定性分离比，实验结果见表3。
表3.铜蜡配比及其相应的分离比表
铜∶蜡 1∶4 2∶4 3∶4 4∶4 6∶4 8∶4 10∶4 分离比 0.090 0.069 0.057 0.046 0.038 0.034 0.033
实施例4
按异烟酸占铜粉的质量比为0.2％、0.4％、0.8％、1.6％、2.4％、3.2％、4.0％混合，然后与蜡以3∶2比例制备系列含有不同含量异烟酸的系列铜蜡复合材料，控制80℃下振动96h，分别测定其热稳定性分离比，结果见表4。
表4.不同含量异烟酸铜蜡复合材料的分离比表
异烟酸含量 0.2％ 0.4％ 0.8％ 1.6％ 2.4％ 3.2％ 4.0％ 分离比 0.078 0.056 0.045 0.038 0.049 0.061 0.070