[發(fā)明專利]石墨烯增強的樹脂基全碳復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010699521.6
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111747767B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈永濤;雷圣賓;吳國領(lǐng);張恩冰;宋亞儒
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/524;C04B35/532;C04B35/622;C04B35/626
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李蕊;王秀奎

本發(fā)明公開了一種石墨烯增強的樹脂基全碳復(fù)合材料及其制備方法，制備方法包括以下步驟：將碳納米管薄膜在過氧化氫水溶液中浸泡，再在鹽酸水溶液中浸泡，沖洗，進行機械單向拉伸，沉浸在第一液體中，用二氯甲烷沖洗，真空靜置，得到處理后薄膜，將處理后薄膜浸入第二液體中，再采用提拉法進行提拉，得到層狀結(jié)構(gòu)，再于機械壓力下沿層狀結(jié)構(gòu)的厚度方向壓制，壓制時從室溫升溫至180～200℃，再在惰性氣體或氮氣環(huán)境下從室溫升溫至1000?1100℃并于該溫度保持30min，冷卻至室溫，得到石墨烯增強的樹脂基全碳復(fù)合材料，本發(fā)明通過設(shè)計層狀結(jié)構(gòu)、層結(jié)合面的預(yù)處理、石墨烯填料的應(yīng)用，緩慢固化，利用軟相與硬相的緊密結(jié)合，使復(fù)合材料質(zhì)地緊密，實現(xiàn)了高導(dǎo)熱性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于碳碳復(fù)合薄膜材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體來說涉及一種石墨烯增強的樹脂基全碳復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

新型航天器對有效載荷、功能性的要求不斷提高，表現(xiàn)為所載電子設(shè)備小型化、密集化和高功率化，熱控設(shè)計難度愈來愈大；電子元器件向著小型化、大功率、高度集成化發(fā)展，工作時熱流密度快速增加，散熱問題愈加突出。對于以上問題其研究焦點均集中于高導(dǎo)熱材料的開發(fā)([1]Chen H，Ginzburg V V，Yang J，et al.Thermal conductivity ofpolymer-based composites：fundamentals and applications[J].Progress in PolymerScience，2016，59：41-85.[2]Burger N，Laachachi A，F(xiàn)erriol M，et al.Review ofthermalconductivity in composites：mechanisms，parameters and theory[J].Progress in Polymer Science，2016，61：1-28.)。樹脂基復(fù)合材料具備輕質(zhì)、高比強度、高比模量、可設(shè)計性強等特點，但受基體樹脂低導(dǎo)熱限制，材料導(dǎo)熱性能特別是垂直纖維方向?qū)嵝阅懿患眩灰愿邔?dǎo)熱填料改性樹脂可有效提高導(dǎo)熱性能，但以傳統(tǒng)手段制備的樹脂基復(fù)合材料，由于填料與基體的結(jié)合度欠缺無法獲得理想的導(dǎo)熱率，例如有學(xué)者通過非共價結(jié)合了10wt％非氧化石墨烯片的環(huán)氧基質(zhì)，其導(dǎo)熱系數(shù)為1.53W/(m·K)(S.H.Song,K.H.Park,B.H.Kim,Y.W.Choi,G.H.Jun,D.J.Lee,B.S.Kong,K.W.Paik,S.Jeon,Enhancedthermal conductivity of epoxy-graphene composites by using non-oxidizedgraphene flakes with non-covalent functionalization,Adv.Mater 25(2013)732e737,http://dx.doi.org/10.1002/adma.201202736.)。另外，隨著納米填料含量的增加，填料的聚集也阻礙著導(dǎo)熱率的提升(Peng,J.S.；Huang,C.J.；Cao,C.；Saiz,E.；Du,Yi.；Dou,S.X.；Tomsia,A.P.；Wagner,H.D.；Jiang,L.；Cheng,Q.F.Inverse nacre-like epoxy-graphene layered nanocomposites with integration of high toughness and self-monitoring.Matter.2020,2,220-232.)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯增強的樹脂基全碳復(fù)合材料的制備方法，該制備方法提出采用熱壓固化后玻璃碳化的方法制備了界面結(jié)合良好的石墨烯增強的樹脂基全碳復(fù)合材料，形成了良好的層狀結(jié)構(gòu)，達成了石墨烯/樹脂復(fù)合材料的高導(dǎo)熱率的目標。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)的。

一種石墨烯增強的樹脂基全碳復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將碳納米管薄膜在50～70℃的過氧化氫水溶液中浸泡60～72h，再在鹽酸水溶液中浸泡10-12h，用去離子水沖洗，得到純化碳納米管薄膜；