[發(fā)明專利]一種聚酰亞胺基導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法

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• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN109097859A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭永強(qiáng);顧軍渭;楊旭彤;朱光華;蔣杰;周忠平;張一坤;何沐錕
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué);南通東泰電工器材有限公司
• 主分類號: D01F6/94
• 分類號: D01F6/94;D01F1/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉奇

本發(fā)明提供了一種聚酰亞胺基導(dǎo)熱復(fù)合材料，包含聚酰亞胺、石墨烯和銀納米顆粒，所述石墨烯分散于聚酰亞胺基體中，所述銀納米顆粒負(fù)載在石墨烯表面。由實(shí)施例結(jié)果可知，本發(fā)明提供的聚酰亞胺基導(dǎo)熱復(fù)合材料的熱導(dǎo)率可達(dá)到2.12W/mK，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為205.8～216.1℃，耐熱指數(shù)為275.4～298.6℃。本發(fā)明還提供了所述聚酰亞胺基導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明通過在石墨烯上修飾銀納米顆粒，能夠有效防止石墨烯團(tuán)聚，同時銀納米顆粒作為“橋梁”構(gòu)筑起石墨烯片層間的導(dǎo)熱通路，有利于增加石墨烯片層間的導(dǎo)熱性能；采用原位聚合?紡絲相結(jié)合的方法，提高了銀修飾石墨烯在基體中的分散狀況，更有助于構(gòu)筑石墨烯導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚合物基導(dǎo)熱材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚酰亞胺基導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，電子和能源領(lǐng)域在滿足更高要求的性能方面取得了巨大的進(jìn)展，例如LEDs、儲能材料和有機(jī)太陽能電池等的功率和集成度得到不斷提高。然而，隨著性能的提升，上述產(chǎn)品在工作過程中會產(chǎn)生更多的熱量，如果不能夠及時地將這些熱量傳導(dǎo)出去，會加劇產(chǎn)品的老化和損壞，從而降低產(chǎn)品的性能、可靠性和壽命。因此，當(dāng)前電子和能源領(lǐng)域?qū)τ诓牧系膶?dǎo)熱性能提出了愈來愈高的要求。

傳統(tǒng)的金屬或陶瓷導(dǎo)熱材料由于密度大、耐候性差、熱膨脹系數(shù)大，已無法滿足高效導(dǎo)熱、質(zhì)輕、易加工的要求。因此，具有高導(dǎo)熱性能的聚合物基復(fù)合材料受到了越來越多的關(guān)注和研究。例如美國等發(fā)達(dá)國家，于70年代中期就已將導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合材料投入工業(yè)化應(yīng)用中，并且對高導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合材料的需求量仍以每年20～30％的速度增長。

聚酰亞胺(PI)是綜合性能最佳的有機(jī)高分子材料之一，具有熱膨脹系數(shù)低、耐高溫、耐輻照性能好、機(jī)械性能優(yōu)異等優(yōu)良的性質(zhì)，被廣泛地應(yīng)用在航空航天、特種電器、耐高溫印刷電路基材等領(lǐng)域。但PI本身導(dǎo)熱性差(熱導(dǎo)率λ大約為0.20W/mK)，限制了其在特種電器、航空航天、大功率LEDs等具有高導(dǎo)熱要求領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此，高導(dǎo)熱的PI復(fù)合材料具有巨大的需求和應(yīng)用市場。中國專利(CN101168598)公開了一種氮化鋁(AlN)提高PI復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能的方法，在AlN加入量為3～8％質(zhì)量百分比時，PI復(fù)合材料的λ為0.6～0.8W/mK，導(dǎo)熱性能并不好。美國專利(US2006/0127686(A1))公開了一種具有核殼結(jié)構(gòu)的無機(jī)填料提高PI復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能的方法，在無機(jī)填料的添加量為40～85％質(zhì)量百分比時，PI復(fù)合材料的λ也小于1W/mK，導(dǎo)熱性能提高不明顯。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種聚酰亞胺基導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法，所述聚酰亞胺基導(dǎo)熱復(fù)合材料在添加少量導(dǎo)熱填料時具有高導(dǎo)熱性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種聚酰亞胺基導(dǎo)熱復(fù)合材料，包含聚酰亞胺、石墨烯和銀納米顆粒，所述石墨烯分散于聚酰亞胺基體中，所述銀納米顆粒負(fù)載在石墨烯表面。

優(yōu)選的，所述聚酰亞胺、石墨烯和銀納米顆粒的質(zhì)量比為100:(0.5～15):(0.1～4)。

本發(fā)明提供了所述聚酰亞胺基導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，包含如下步驟：

(1)將氧化石墨烯分散液、銀氨溶液和還原劑混合后進(jìn)行還原反應(yīng)，得到銀修飾石墨烯；

(2)在惰性氣氛下，將所述銀修飾石墨烯、二胺單體、二酐單體和有機(jī)溶劑混合后進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到紡絲溶液；

(3)將所述紡絲溶液進(jìn)行紡絲，得到紡絲纖維；

(4)將所述紡絲纖維進(jìn)行熱亞胺化，得到聚酰亞胺基導(dǎo)熱復(fù)合材料。

優(yōu)選的，所述氧化石墨烯分散液的質(zhì)量濃度為9～50％，所述銀氨溶液的濃度為0.01～0.5mol/L；