[發明專利]一種定向高導熱碳納米管復合材料及制備方法

在審

• 申請號: 201610742798.6
• 申請日: 2016-08-26
• 公開（公告）號: CN106631082A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 李煒;徐林;樊楨;宋永忠;馮志海
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/84
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 安麗

1.一種定向高導熱碳納米管復合材料，其特征在于：骨架為低密度≤0.5g/cm³且同方向碳納米管比例超過80％，以同向碳納米管陣列為預制體，中間相瀝青摻雜石墨稀為基體材料進行復合，完成后的復合材料在預制體軸向方向導熱率≥100W/m·k，且與非軸向方向導熱率差異超過50W/m·k以上。

2.根據權利要求1所述的一種定向高導熱碳納米管復合材料，其特征在于：碳納米管預制體單元為定向陣列連續抽出形成的薄膜結構，預制體密度小于0.2g/cm³，結構為軸向鋪層結構，薄膜厚度范圍0.1-0.5mm。

3.一種定向高導熱碳納米管復合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)在碳納米管生長圓形基板上制備定向碳納米管陣列，然后利用牽引針在陣列一側橫向抽出連續碳納米管至成膜后，按照軸向0℃、180℃疊加鋪放；得到厚度≥200mm的碳納米管骨架毛坯；

(2)將中間相瀝青粉末、石墨稀進行細混，其中石墨稀按照≤1％比例添加，以無水乙醇為分散劑，采用超聲分散、高速球磨、烘箱烘干，得到混合基體粉體；

(3)將步驟(2)得到的中間相瀝青、石墨稀混合基體粉料，與無水乙醇按≤2倍的比例，高速攪拌、超聲分散后，得到摻雜石墨稀粉體的中間相瀝青混合漿液；

(4)利用步驟(3)得到的摻雜石墨稀粉體的中間相瀝青混合漿 液，對步驟(1)得到的一定厚度的碳納米管骨架毛坯進行浸漬、熱壓成型、高溫處理，先進行常壓浸泡,再將樣品用混合粉體包埋在訂制的限位工裝內進行熱壓固化、碳化和高溫處理，得到半致密化定向高導熱碳納米管復合材料；

(5)利用對步驟(4)獲得的半致密化定向高導熱碳納米管復合材料進行進一步熱等靜壓浸漬碳化、高溫處理，得到致密的定向高導熱碳納米管復合材料。

4.根據權利要求3所述的一種定向高導熱碳納米管復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中的常壓浸泡時間為1h。

5.根據權利要求4所述的一種定向高導熱碳納米管復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)超聲分散0.5-1h，高速機械攪拌1-2h。

6.根據權利要求3所述的一種定向高導熱碳納米管復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)超聲分散時間為0.5-1h，高速球磨時間為8-10h，紅想干條件為80-100℃、4-6小時。

7.根據權利要求3所述的一種定向高導熱碳納米管復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中的定向碳納米管薄膜按照軸向方向依次按照軸向0℃、180℃依次疊加鋪放。

8.根據權利要求3所述的一種定向高導熱碳納米管復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中熱壓固化溫度為280-300℃，保溫2～4h。

9.根據權利要求3所述的一種定向高導熱碳納米管復合材料的 制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中碳化溫度為800-900℃、保溫2～4h。

10.根據權利要求3所述的一種定向高導熱碳納米管復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中高溫處理溫度為1800～2200℃、保溫2～4h。

11.根據權利要求3所述的一種定向高導熱碳納米管復合材料的制備方法，所述步驟(5)中的熱等靜壓壓力50-80MPa，溫度：700-900℃。

12.根據權利要求3所述的一種定向高導熱碳納米管復合材料的制備方法，所述步驟(5)中的高溫處理溫度為2000～2300℃，保溫2～4h；重復1-2次。