[發明專利]一種氮化硼納米片-碳納米管導熱填料的制備方法及導熱復合材料

有效

• 申請號: 202011136423.8
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112175238B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 錢家盛;李旭;伍斌;苗繼斌;楊斌;夏茹;曹明
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K3/38;C08K7/00;C08K3/04;C08L63/00;C09K5/14
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理有限公司 11473
• 代理人: 吳航

本發明提供了一種氮化硼納米片?碳納米管導熱填料的制備方法，包括如下步驟：步驟S1、對六方氮化硼進行片層剝離，制備表面具有功能基團的氮化硼納米片；步驟S2、分別制備表面具有功能基團的氮化硼納米片溶液、金屬鹽溶液和配體溶液；將表面具有功能基團的氮化硼納米片溶液和金屬鹽溶液混合均勻，得到混合液；向混合液中加入配體溶液，并進行攪拌反應，得到氮化硼納米片?碳納米管前驅體；步驟S3、通過冰模板法將氮化硼納米片?碳納米管前驅體制備成三維骨架，三維骨架在保護氣氛下煅燒，得到氮化硼納米片?碳納米管導熱填料。本發明制備的導熱填料，解決氮化硼骨架難以實現長程有序的熱傳導以及骨架內接觸熱阻過高的問題。

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，具體而言，涉及一種氮化硼納米片-碳納米管導熱填料的制備方法及導熱復合材料。

背景技術

隨著電子科技的飛速發展，電子產品經歷了顯著小型化和高功率致密化，電子設備將功能集成到小型元件中。隨著電子產品的工作效率越來越高，電子元件產生的熱量增多，溫度劇烈上升。高溫不僅影響電子產品的穩定性，也對其使用壽命產生消極作用，嚴重時會造成設備損毀甚至產生危險。因此，需要使用導熱性能優良的復合材料及時將電子產品熱量導出，解決設備的散熱問題。

目前普遍的做法是在聚合物中添加高導熱無機填料，實現聚合物導熱性能的提高，以此來解決散熱問題。氮化硼因其具有優越的熱穩定性和化學穩定性、高機械強度以及高的熱導率，被廣泛應用于導熱復合材料，并通常通過在聚合物中構建連續的氮化硼骨架的方式來提高復合材料的導熱性能。但是現有的構建氮化硼骨架的方法存在如下問題：1、單一的氮化硼二維填料形成的網絡，很難實現長程有序骨架的熱傳導，需引入一維填料作為橋梁將相鄰的氮化硼二維填料連接起來；2、由于氮化硼表面功能基團數量很少，很難實現填料間強相互作用，形成的填料骨架內接觸熱阻過高。現有技術中主要通過添加碳化硅納米線、碳納米管等一維填料二維氮化硼填料共同構建長程有序導熱網絡結構，但該方法往往是簡單的共混后形成填料骨架結構，填料間的非共價相互作用，無法形成有效的熱量傳輸路徑。對氮化硼表面功能基團數量少的解決方法，主要是通過用各種改性劑對氮化硼進行化學改性以達到降低填料骨架內接觸熱阻的目的，然而，改性劑的低導熱性能會限制氮化硼納米片的導熱性能的提升。

發明內容

本發明旨在解決氮化硼骨架難以實現長程有序的熱傳導以及骨架內接觸熱阻過高的問題。

為解決上述問題，本發明提供一種氮化硼納米片-碳納米管導熱填料的制備方法，包括如下步驟：

步驟S1、對六方氮化硼進行片層剝離，制備表面具有功能基團的氮化硼納米片；

步驟S2、分別制備表面具有功能基團的氮化硼納米片溶液、金屬鹽溶液和配體溶液；將所述表面具有功能基團的氮化硼納米片溶液和所述金屬鹽溶液混合均勻，得到混合液；向所述混合液中加入配體溶液，并進行攪拌反應，得到氮化硼納米片-碳納米管前驅體；

步驟S3、通過冰模板法將所述氮化硼納米片-碳納米管前驅體制備成三維骨架，所述三維骨架在保護氣氛下煅燒，得到氮化硼納米片-碳納米管導熱填料。

優選地，步驟S1中，所述制備表面具有功能基團的氮化硼納米片具體包括：將六方氮化硼粉末、改性溶液和球磨珠混合均勻后，在超聲條件下進行球磨處理，球磨處理完畢后，去除球磨珠，得到球磨液，將所述球磨液經過離心分離、清洗和真空干燥后，得到表面具有功能基團的氮化硼納米片。

優選地，所述表面具有功能基團的氮化硼納米片中的功能基團為羥基或氨基。

優選地，所述表面具有功能基團的氮化硼納米片中的功能基團為氨基，所述改性溶液為尿素溶液，且所述六方氮化硼粉末與尿素溶液中尿素的質量比為1～4:160～300。

優選地，所述球磨珠和六方氮化硼粉末的質量比為1～2:1；所述球磨珠為直徑為0.15mm和0.3mm的氧化鋯球磨珠，且直徑為0.15mm和直徑為0.3mm的氧化鋯球磨珠的質量比為1:1～2；所述球磨處理的時間為18～36h。