[發明專利]一種高導熱石墨烯復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010156653.4
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111378226A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 馮巖;湯文龍;叢航;沈建明
• 申請（專利權）人: 泰烯新材料科技（浙江）有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L51/06;C08K13/04;C08K7/14;C08K7/00;C08K3/04;C08K3/22;C08K3/28;C08K3/08;C08J5/04;C09K5/14
• 代理公司: 嘉興啟帆專利代理事務所(普通合伙) 33253
• 代理人: 王家蕾

本發明公開了一種高導熱石墨烯復合材料，由包括以下重量份的原料制成：聚丙烯粉料30～45份、石墨烯12～22份、導熱填料12～22份、分散劑2～3份、玻璃纖維3～4份、馬來酸酐接枝聚丙烯4～7份；所述導熱填料為三氧化二鋁、石墨粉、氮化硼、氮化鋁和鋁粉中的至少一種。本發明的高導熱石墨烯復合材料的導熱系數高，導熱性能好；拉伸強度高，與純PP材料相當，甚至高于純PP材料；且彎曲強度高，與純PP材料相當，耐折彎性能好，綜合力學性能好。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種高導熱石墨烯復合材料及其制備方法。

背景技術

聚丙烯是丙烯加聚反應而成的聚合物。系白色蠟狀材料，外觀透明而輕。密度為0.89～0.91g/cm3，易燃，熔點165℃，在155℃左右軟化，使用溫度范圍為-30～140℃。在80℃以下能耐酸、堿、鹽液及多種有機溶劑的腐蝕，能在高溫和氧化作用下分解。聚丙烯廣泛應用于服裝、毛毯等纖維制品、醫療器械、汽車、自行車、零件、輸送管道、化工容器等生產，也用于食品、藥品包裝。

石墨烯具有非常好的熱傳導性能。純的無缺陷的單層石墨烯的導熱系數高達5300W/mK，是為止導熱系數最高的碳材料，高于單壁碳納米管(3500W/mK)和多壁碳納米管(3000W/mK)。當它作為載體時，導熱系數也可達600W/mK。此外，石墨烯的彈道熱導率可以使單位圓周和長度的碳納米管的彈道熱導率的下限下移。

石墨烯是已知強度最高的材料之一，同時還具有很好的韌性，且可以彎曲，石墨烯的理論楊氏模量達1.0TPa，固有的拉伸強度為130GPa。而利用氫等離子改性的還原石墨烯也具有非常好的強度，平均模量可大0.25TPa。

但是，目前所使用的導熱材料還存在以下問題：

1、導熱系數低，導熱性能差，無法滿足散熱或取暖等應用的要求，更無法替代金屬材料作為導熱材料；

2、由于導熱填料等添加過多，嚴重影響了材料的拉伸強度等力學性能，使用過程中容易損壞。

基于上述情況，本發明提出了一種高導熱石墨烯復合材料及其制備方法，可有效解決以上問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高導熱石墨烯復合材料及其制備方法。本發明的高導熱石墨烯復合材料的導熱系數高，導熱性能好；拉伸強度高，與純PP材料相當，甚至高于純PP材料；且彎曲強度高，與純PP材料相當，耐折彎性能好，綜合力學性能好。

為解決以上技術問題，本發明提供的技術方案是：

一種高導熱石墨烯復合材料，由包括以下重量份的原料制成：

聚丙烯粉料30～45份、石墨烯12～22份、導熱填料12～22份、分散劑2～3份、玻璃纖維3～4份、馬來酸酐接枝聚丙烯4～7份；

所述導熱填料為三氧化二鋁、石墨粉、氮化硼、氮化鋁和鋁粉中的至少一種。

優選的，所述高導熱石墨烯復合材料由包括以下重量份的原料制成：聚丙烯粉料38份、石墨烯17份、導熱填料20份、分散劑2.5份、玻璃纖維3.5份、馬來酸酐接枝聚丙烯5.6份；

所述導熱填料為三氧化二鋁、石墨粉、氮化硼、氮化鋁和鋁粉中的至少一種。

優選的，所述高導熱石墨烯復合材料由包括以下重量份的原料制成：聚丙烯粉料40份、石墨烯20份、導熱填料16份、分散劑2.8份、玻璃纖維3.6份、馬來酸酐接枝聚丙烯6份；

所述導熱填料為三氧化二鋁、石墨粉、氮化硼、氮化鋁和鋁粉中的至少一種。

優選的，所述導熱填料為三氧化二鋁、氮化鋁和鋁粉的混合物。