[發(fā)明專利]一種高導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911314925.2
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN111117063B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祁海松;張存智;馮曉;黨超;黃中原;陶珅名
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L1/02;C08K3/04;C08K3/08;C08K7/00;C08K3/38;C09K5/14;H05K7/20
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡克永

本發(fā)明公開了一種高導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備與應(yīng)用；屬于導(dǎo)熱復(fù)合材料領(lǐng)域。本發(fā)明將二維納米材料、液態(tài)金屬和綜纖維素納米纖維在水中混合，隨后將混合溶液置于超聲細(xì)胞破碎儀中，對混合液進(jìn)行超聲處理，最后將經(jīng)離心、干燥即得導(dǎo)熱填料。隨后，將所得導(dǎo)熱填料分散在聚合物基體之中，制備成高導(dǎo)熱復(fù)合材料。本發(fā)明所述高導(dǎo)熱復(fù)合材料具備良好的力學(xué)性能、優(yōu)秀的導(dǎo)熱性能以及優(yōu)異的柔韌性，在電子元器件散熱、印刷電子散熱、5G通訊設(shè)備散熱中具備廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及導(dǎo)熱復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備與應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代電子元器件的發(fā)展，集成化、微型化、功能化成為未來先進(jìn)電子元器件的發(fā)展趨勢。與此同時，這一發(fā)展趨勢對于電子元器件所產(chǎn)生的熱量耗散也提出了更高的要求。采用導(dǎo)熱復(fù)合材料對電子元器件進(jìn)行散熱，是目前電子元器件最常用且最有效的方法。因此，為了更好的適應(yīng)電子元器件的發(fā)展趨勢，需要研制更高導(dǎo)熱的復(fù)合材料。

目前，隨著納米材料的發(fā)展，尤其是以石墨烯為代表二維納米材料的問世以來，憑借其獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，對導(dǎo)熱復(fù)合材料的發(fā)展趨勢產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響，越來越多的二維納米材料被用作填料，如：石墨烯、氮化硼納米片、氮化鋁納米片等，開發(fā)出一系列高導(dǎo)熱的復(fù)合材料。然而，就目前的發(fā)展現(xiàn)狀而言，由于填料和填料之間以及填料和基體之間存在較大的界面熱阻，導(dǎo)致復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能提升不大，阻礙了高導(dǎo)熱復(fù)合材料的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種高導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備與應(yīng)用。解決了現(xiàn)有導(dǎo)熱材料填料和填料之間以及填料和基體之間存在較大的界面熱阻，所導(dǎo)致的導(dǎo)熱性能不良的缺陷。本發(fā)明高導(dǎo)熱復(fù)合材料，具備良好的力學(xué)性能、優(yōu)秀的導(dǎo)熱性能以及優(yōu)異的柔韌性。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種高導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，將二維納米材料、液態(tài)金屬和綜纖維素納米纖維在水中混合，隨后將混合溶液置于超聲細(xì)胞破碎儀中，對混合液進(jìn)行超聲處理，最后將經(jīng)離心、干燥即得導(dǎo)熱填料；再將導(dǎo)熱填料分散在聚合物基體之中，制備成高導(dǎo)熱復(fù)合材料。

所述高導(dǎo)熱復(fù)合材料是指綜纖維素納米纖維，其制備過程包括如下步驟：

取500g質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5％的亞氯酸鈉水溶液，采用醋酸調(diào)節(jié)至pH為4，隨后加入0.75g抽提過的蔗渣，在70℃的溫度下處理2小時，最后經(jīng)過抽濾、洗滌制得綜纖維素；將得的綜纖維素均勻分散在水中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)2％的水分散懸浮液，隨后將所得混合溶液置于漿料疏解機(jī)中疏解20000轉(zhuǎn)，疏解結(jié)束后，將懸浮液進(jìn)一步加水稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1％的水分散懸浮液，隨后將懸浮液在20MPa下通過高壓均質(zhì)機(jī)均質(zhì)5次，最后將所得懸浮液3000轉(zhuǎn)下離心分離10分鐘，保留上層懸浮液，將懸浮液在65℃真空干燥4小時；即為綜纖維素納米纖維。

所述超聲處理條件為超聲功率450～1800W，超聲時間為30～240分鐘；

所述離心、干燥條件為2000轉(zhuǎn)離心20分鐘，65℃真空干燥4小時。

所述二維納米材料為石墨烯、氮化硼納米片、氮化鋁納米片、二硫化鉬、過渡金屬碳/氮化物(MXene)或者二硫化鎢中的一種。

所述液態(tài)金屬為鎵、鎵銦合金或者鎵銦錫合金的一種。

所述二維納米材料、液態(tài)金屬和綜纖維素納米纖維的質(zhì)量比為10:10:1、8:8:1、6:6:1、4:4:1、3:3:1或者2:2:1。

所述聚合物基體為聚烯烴、聚氯乙烯、聚酯、聚碳酸酯和聚酰胺中的至少一種；

所述填料用量滿足填料和聚合物基體的質(zhì)量比為1:4、1:3、1:2、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1或者6:1。

一種高導(dǎo)熱復(fù)合材料，具體是指綜纖維素納米纖維，由上述制備方法獲得。