[發明專利]一種導熱石墨烯-高分子材料復合膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202010028061.4
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111231439B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 丁鵬;崔思奇;宋娜;施利毅
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B9/04;B32B27/06;B32B23/04;B32B33/00;C08L1/02;C08L71/02;C08L75/04;C08L67/04;C08L91/06;C08L79/08;C08K3/04;C08J5/18;C09K5/14
• 代理公司: 廣州高炬知識產權代理有限公司 44376
• 代理人: 孫明科

本發明公開了一種導熱石墨烯?高分子材料復合膜，其為一多層復合薄膜，其由以下重量百分比的組分制成：石墨烯20％～40％，納米纖維素30％～40％，熱塑性高分子材料30％～40％。本發明該公開了其制備方法，其包括如下步驟：分別將石墨烯、納米纖維素、熱塑性高分子加入分散劑中，攪拌、超聲，制得分散液；按照設定重量比混合攪拌、超聲，得到混合液；將部分混合液干燥后倒在模具里干燥，制得單層導熱石墨烯?高分子材料復合膜；重復多次，將各單層堆疊在一起，即制得到具有熱驅動三級形狀記憶特性的、多層各向異性導熱石墨烯?高分子材料復合膜，該復合薄膜具有柔韌性，高橫向導熱率，低垂直導熱率，高導熱各向異性及熱驅動的三級形狀記憶性能。

技術領域

本發明涉及功能復合材料，屬于導熱高分子材料復合材料及形狀記憶高分子材料復合材料領域，尤其涉及一種熱驅動三級形狀記憶的多層各向異性導熱石墨烯-高分子材料復合膜及其制備方法，

背景技術

形狀記憶材料(shape memory material，SMM)是一種刺激-響應型材料，因其獨特的形狀記憶性能而受到廣泛關注。它能夠感知外界環境變化的刺激(如溫度、電、光、磁、溶劑、pH等)，并對這些刺激作出響應，由臨時形狀回復到初始形狀。形狀記憶聚合物(shapememory polymer，SMP)與其它的SMM相比(如形狀記憶合金、形狀記憶陶瓷等)具有形狀回復率大、響應溫度低、成本低、加工成型性能優異、易于改性等優點，在生物醫用，信息電子，智能器件等領域具有非常廣泛的應用前景。

石墨烯是一種具有包括高比表面積、優異力學性能、優良導電性能等在內的一系列優異性能的二維碳納米材料。值得注意的是，石墨烯擁有目前已知最高的導熱系數，其在室溫下的理論導熱系數高達5300W·m^-1·K^-1。因此，將其添加到高分子材料中不僅可以明顯改善高分子材料導熱性能，并且能夠保留高分子材料其他特性。

纖維素材料是一種取自大自然的高分子材料。它具有包括透明、質輕、高強等在內的高分子材料的性能，還兼具生物相容性好、來源廣泛、可再生、可降解在內的特性納米纖維素作為一種一維納米纖維還具有比表面積的特點。其表面豐富的含氧官能團為其與其他高分子材料和無機填料產生相互作用提供了良好條件。因此，納米纖維素可以用來增強材料的力學性能。

現有技術中，形狀記憶材料擁有在外部刺激下產生形狀變化的能力，是一種智能材料。形狀記憶高分子材料具有包括質輕、價廉、耐化學腐蝕、易加工在內的高分子材料的特點。與形狀記憶合金相比形狀記憶高分子材料具有形狀回復率高、記憶回復溫度寬等優點。因此，形狀記憶高分子材料在傳感器、航天航空等領域表現出了巨大的應用潛景。

現有技術中，中國發明專利申請號201811061546.2公開了一種多重驅動型形狀記憶復合材料及其制備方法，其中，多重驅動型形狀記憶復合材料，所述復合材料以熱致形狀記憶聚合物作為基體，所述基體的表面附著石墨烯薄膜；所述多重驅動包括熱驅動、電驅動和光驅動。該發明提供的多重驅動型形狀記憶復合材料可以實現熱驅動、電驅動和光驅動，擴展了應用領域。

但是，上述發明提供的形狀記憶高分子材料只擁有一個永久形狀和一個臨時形狀，而無法實現擁有一個永久形狀和兩個不同的臨時形狀的三級形狀記憶，因此，其能夠完成的功能較少、使其應用領域仍然受到較大的局限；同時，現有的形狀記憶復合材料的制備方法也較為復雜、采用的組分價格較高，整體成本高，難以產業化推廣應用。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明的目的在于，提供一種能夠實現熱驅動三級形狀記憶的多層各向異性導熱石墨烯-高分子材料復合膜材料及其制備方法，使制得的復合膜材料具有柔韌性，高橫向導熱率，低縱向導熱率，高導熱各向異性及熱驅動三級形狀記憶性能；同時改進制備方法，簡化其工藝，降低整體制造成本，以利于產業化推廣應用。

為了達到上述目的，本發明提供了如下技術方案：