[發明專利]一種高導熱導電碳纖維聚合物基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010380312.5
• 申請日: 2020-05-08
• 公開（公告）號: CN111534049B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 唐波;陳金;吳新峰
• 申請（專利權）人: 杭州幄肯新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K7/00;C08K7/06;D06M11/83;D04H1/4242;D04H1/46;B29C70/48;B29B15/10;B29B15/08;D06M101/40
• 代理公司: 湖南天地人律師事務所 43221
• 代理人: 劉擎天

1.一種高導熱導電碳纖維聚合物基復合材料，其特征在于，所述復合材料中導熱填料的填充體積為0.1-50%，納米銀的填充體積為0.01-10%，碳纖維的填充體積為0.1-50%；所述復合材料中納米銀與碳纖維在豎直方向取向排列；

所述碳纖維尺寸直徑為100nm-50μm；納米銀的粒徑為1-90 nm；

所述復合材料由高導熱填料摻雜納米銀雜化碳纖維復合氈后通過真空輔助傳遞模塑料成型工藝和退火過程制備得到；所述納米銀雜化復合纖維氈為通過溶液還原法將納米銀顆粒沉積于碳纖維氈表面形成的復合碳纖維軟氈；所述的納米銀在復合材料中熔融將碳纖維與高導熱填料進行相互連接，實現全連接雜化導熱網絡進而降低熱阻增加導熱和電性能。

2.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述導熱填料選自氮化硼納米片、氧化石墨烯納米片、石墨烯、金屬納米片、過渡金屬碳、氮化物、氮化硼納米管、碳納米管、碳化硅納米線、金屬納米線或金屬顆粒中的一種或幾種。

3.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述聚合物選自環氧樹脂、聚酰亞胺、硅橡膠、聚丙烯酸、酚醛樹脂、脲醛樹脂或聚氨酯中的一種或多種。

4.根據權利要求1所述高導熱導電碳纖維聚合物基復合材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

A、以尺寸分布均勻的一維碳纖維為原料，通過氣流網絡成形技術制備x， y軸平面堆疊形成的碳纖維復合軟氈，通過針刺法將部分纖維沿z軸上下方向貫穿形成碳纖維軟氈；

B、在聚乙烯吡咯烷酮水溶液中通過N, N 二甲基甲酰胺還原硝酸銀將銀顆粒沉積在步驟A得到的碳纖維軟氈表面，過程中使用金屬銅網包裹碳纖維氈防止反應過程破壞纖維氈整體取向排列結構，得到納米銀顆粒沉積碳纖維雜化復合纖維；

C、采用真空抽濾法，將步驟B中得到的納米銀顆粒沉積碳纖維雜化復合纖維先鋪平放入布氏漏斗中，在抽真空過程中將不同含量的高導熱填料溶液均勻倒入布氏漏斗中，干燥處理后制備得到高導熱填料摻雜碳纖維/銀納米顆粒復合纖維軟氈；

D、以步驟C得到的高導熱填料摻雜碳纖維/銀納米顆粒復合纖維軟氈為導熱填料網絡，室溫下采用真空樹脂傳遞模塑法將復合纖維軟氈完全浸漬于聚合物預聚體中，在壓力下高溫固化然后進行高溫退火制備碳纖維納米銀聚合物復合材料;

步驟D中，所述高溫固化溫度為90-250℃，所述高溫退火溫度為100-250℃。

5.如權利要求4所述的高導熱導電碳纖維聚合物基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟A中，所述碳纖維軟氈x-y平面與z方向纖維的比例可調控為（50-250）：1。

6.如權利要求4所述的高導熱導電碳纖維聚合物基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟B中，所述硝酸銀在水溶液中的濃度為5-20mg/mL。

7.如權利要求4所述的高導熱導電碳纖維聚合物基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟C中，所述高導熱填料溶液的溶劑選自N, N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、乙醇、丙酮、去離子水、二甲基亞砜和乙酸乙酯中的一種或幾種。

8.如權利要求4所述的高導熱導電碳纖維聚合物基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟D中，所述壓力為5-30MPa；所述高溫固化時間為0.5-12 h；所述高溫退火時間為0.5-12h。