[發明專利]導熱復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010903105.3
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112297469B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 崔巍;孫琪;祝淵;遲克禹
• 申請（專利權）人: 佛山（華南）新材料研究院
• 主分類號: B29C70/42
• 分類號: B29C70/42;B29C69/00;B29D7/01;C09K5/14
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 劉燚

本發明提供導熱復合材料及其制備方法和應用。該導熱復合材料的制備方法包括以下步驟：S1：填料和聚合物基體混合得到漿料；S2：通過薄膜成型工藝由漿料形成第一復合膜；S3：將第一復合膜卷繞，形成第一柱體；S4：將第一柱體通過所述薄膜成型工藝形成第二復合膜，卷繞后形成第二柱體；S5：將第二柱體加壓固化；填料包括二維導熱片材。本發明通過薄膜卷曲后加壓成型的方式制備高導熱復合材料，形成薄膜的過程中所采用的二維導熱片材在壓力和/或剪切力的作用下沿薄膜平面方向排列，通過卷曲和擠出步驟的重復來強化加壓所造成的壓力影響，使二維導熱片材盡可能地取向，充分利用二維導熱片材的各向異性的導熱性能，獲得更高的熱導率。

技術領域

本發明涉及熱管理材料技術領域，尤其是涉及導熱復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著電子科技的迅猛發展以及5G通訊、物聯網、新能源汽車電子、智能可穿戴設備等領域的不斷興起，相關電子器件的功率密度和集成度日益提高。電子器件工作時，部分的功率損耗以熱量向外導出，而電子器件的耗散發熱會直接導致電子設備溫度的快速上升和熱應力增加，對電子器件的工作可靠性、安全性和使用壽命造成嚴重威脅。這也使得業界人士逐漸認識到，導熱材料技藝能否突破在一定程度上決定了電子器件能否更進一步發展。

出于電子器件的長期穩定性的考慮，導熱材料不僅對導熱系數有要求，其機械強度、電絕緣等性能也必須滿足一定標準。高分子聚合物因其良好的電氣絕緣性能、耐腐蝕、易加工、機械強度高等特點成為了目前應用最廣的一種導熱材料。然而，大部分聚合物的熱導率都很低，使用時往往以聚合物材料作為基體，在其中添加高導熱填料來增加導熱復合材料的熱導率。

目前大多需要較高的填料比例才能獲得較高的導熱性能。但是，由于導熱填料和聚合物基體兩者不相容，導熱填料添加量的增加會導致復合材料的粘度增大、成型性能和力學性能下降。研究人員因而嘗試選擇一些具有優良導熱性能的材料作為填料使用。例如六方氮化硼(HBN)、片層狀石墨或石墨烯等的二維導熱材料的面內方向的導熱系數可達數百W/m·K，其優異的導熱性在導熱復合材料方面有廣闊的應用前景，但現有技術無法充分利用其各向異性的性能，以實現導熱復合材料的熱導率最大化，而這也制約了二維材料在導熱復合材料中的應用。因此，有必要提供一種有效提高熱導率的導熱復合材料的制備方法。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種能夠有效提高導熱性能的導熱復合材料的制備方法、該制備方法制備得到的導熱復合材料和該導熱復合材料的應用。

第一方面，本發明的一個實施例提供了一種導熱復合材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟：

S1：填料和聚合物基體混合得到漿料；

S2：將漿料通過薄膜成型工藝制成第一復合膜；

S3：將第一復合膜卷繞，形成第一柱體；

S4：將第一柱體通過所述薄膜成型工藝制成第二復合膜，卷繞后形成第二柱體；

S5：將第二柱體加壓固化成型；

填料包括二維導熱片材。

本發明實施例的導熱復合材料的制備方法至少具有如下有益效果：

本發明實施例通過薄膜卷曲后加壓成型的方式制備高導熱復合材料，形成薄膜的過程中所采用的二維導熱片材在壓力和/或剪切力的作用下沿薄膜平面方向排列，利用卷曲工藝加壓成型，在壓力作用下進一步提高薄膜取向，并且通過卷曲和擠出步驟的重復來強化加壓所造成的壓力影響，使其中的二維導熱片材盡可能地取向，充分利用二維導熱片材的各向異性的導熱性能，獲得更高的熱導率。