[發(fā)明專利]一種高導(dǎo)熱導(dǎo)電碳納米復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410336463.5
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104130753A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉劍;唐榕;王艷;彭汝芳;楚士晉
• 申請（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類號: C09K5/14
• 分類號: C09K5/14
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務(wù)所(普通合伙) 51106
• 代理人: 劉克勤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于碳基聚合物復(fù)合材料，涉及一種高導(dǎo)熱導(dǎo)電碳納米復(fù)合材料及其制備方法。特別涉及在高導(dǎo)熱導(dǎo)電碳基微納米粉體表面利用水懸浮法包覆一層聚合物粘結(jié)劑來制備高導(dǎo)電導(dǎo)熱碳納米復(fù)合材料。本發(fā)明高導(dǎo)熱導(dǎo)電碳納米復(fù)合材料主要應(yīng)用于3D打印材料、化工設(shè)備的換熱器、筆記本電腦、大功率LED照明、平板顯示器、數(shù)碼攝像機和移動通信產(chǎn)品以及相關(guān)的微型化與高速化的電子元器件領(lǐng)域。

背景技術(shù)

碳基微納米粉體具有極高的比表面積、力學(xué)性能、卓越的熱性能和電性能，其中碳基填料，如石墨(209Wm^-1K^-1)、碳納米管(3100～3500Wm^-1K^-1)、金剛石(2000Wm^-1K^-1)、石墨烯(4840～5300Wm^-1K^-1)等具有超高的熱導(dǎo)率，利用其來提高復(fù)合材料的熱導(dǎo)率備受學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的青睞。近年來，人們已經(jīng)成功將碳納米管(如：多壁碳納米管、單壁碳納米管)，碳納米纖維，富勒烯等碳材料作為填料，用金屬粉末或金屬和陶瓷的混合粉末等為基材，制備各種新型高導(dǎo)電導(dǎo)熱碳納米材料，所得的功能化碳基復(fù)合材料同時具有高導(dǎo)熱和導(dǎo)電性，良好的機械性能，以及優(yōu)良的可加工性，在生物醫(yī)藥、微納電子、高性能復(fù)合材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價值。中國專利CN101707911A公開了一種“高導(dǎo)熱性復(fù)合材料”，系使用金屬粉末或金屬和陶瓷的混合粉末或陶瓷粉末的放電等離子體燒結(jié)體形成的基材中，形成并存在多層由極細的管狀結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的纖維狀碳材料，該極細的管狀結(jié)構(gòu)體由單層或多層的石墨烯構(gòu)成；構(gòu)成各層的纖維狀碳材料是由在平均直徑為500nm～100um的粗徑纖維中少量混合平均直徑為100nm以下的細徑纖維的混合物形成；該方法中，涉及到粗徑纖維取向以及細徑纖維不取向的問題，過程中，需要將粗徑纖維和細徑纖維按比例在分散液從處理，然后再通過施加磁場、電場或者直接在分散液中緩慢拉伸進行取向，該過程不便于操作，步驟繁瑣，耗能較大，且無法保證纖維的取向程度，因此對產(chǎn)物的導(dǎo)熱性會有很大的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高導(dǎo)熱導(dǎo)電碳納米復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明提供一種簡便、高效的制備高導(dǎo)電導(dǎo)熱碳納米材料的方法，能有效提高碳基聚合物復(fù)合材料中碳基填料的含量，顯著提高聚合物材料的力學(xué)性能，同時賦予聚合物材料許多新的功能，特別表現(xiàn)在材料的高導(dǎo)熱性方面，從而實現(xiàn)多功能高強復(fù)合材料。

本發(fā)明的內(nèi)容是：一種高導(dǎo)熱導(dǎo)電碳納米復(fù)合材料，其特征是：由質(zhì)量百分比為70～97％的碳基微納粉體填料，包覆在碳基微納粉體填料上、質(zhì)量百分比為3～30％的聚合物粘結(jié)劑組成。

本發(fā)明的內(nèi)容中：所述碳基微納粉體填料可以是：

單壁碳納米管(可以是Timestub^TM-高純單壁碳納米管，中國科學(xué)院成都有機化學(xué)有限公司生產(chǎn)，型號：TNS，外直徑OD為1～2nm，純度(Purity≥90wt％),長度為5～30μm，比表面積SSA≥380m²/g，灰分≤1.5wt％，導(dǎo)電率EC≥100s/cm，堆密度(Tap?Density)為0.14g/cm³)、

多壁碳納米管(可以是中國科學(xué)院成都有機化學(xué)有限公司生產(chǎn)，型號：TNM1，外直徑OD≥50nm，純度(Purity≥90wt％),長度為10～30μm，比表面積SSA≥40m²/g，灰分≤5wt％，導(dǎo)電率EC≥100s/cm，堆密度(Tap?Density)為0.27g/cm³)、

石墨烯(可以是TimesGraph^TM-石墨烯，中國科學(xué)院成都有機化學(xué)有限公司生產(chǎn)，純度(Purity≥95wt％),比表面積SSA≥554.364m²/g，直徑為0.5～3μm，層數(shù)為1～10層，厚度為0.55～3.74nm；或富勒烯C₆₀，純度(Purity≥98wt％),熔點≥280℃，燃點≥94℃)、或

碳納米纖維(可以是：C-25碳納米纖維，鞍山塞諾達碳纖維有限公司生產(chǎn)，比表面積SSA≥1000m²/g)。

所述碳基微納粉體填料的粒徑較好的為0.5μm～50μm。