[發明專利]一種具有林木分布式結構高導熱聚合物復合薄膜制備方法

有效

• 申請號: 202011486574.6
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112661992B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 牛永安;朱一凡;裴英錦;孫乾予;張鑫
• 申請（專利權）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L79/08;C08K3/22;C08K3/04
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

一種具有林木分布式結構高導熱聚合物復合薄膜制備方法，涉及一種高導熱復合薄膜制備方法，本發明高導熱一維納米增強相的選取、具有林木式分布結構的增強相/聚合物復合薄膜的制備、高導熱石墨烯在復合薄膜表面的生長。本發明導熱復合薄膜的制備過程中，連續相（聚合物基體）對分散增強相（一維微米或納米材料）的埋入及其在聚合物基體內如何形成導熱通路；在聚合物基體表面沉積二維納米導熱材料，使其與分散增強相（一維微米或納米材料）形成樹狀、草狀的仿生散熱結構，增大復合薄膜與熱源的接觸面積，進而獲得高導熱效率。本發明制備出納米線、石墨烯呈林式分布、均勻分散的復合薄膜，且具備樹狀、草狀結構，使復合薄膜具有優異的力學性能及高導熱特性。

技術領域

本發明涉及一種高導熱復合薄膜制備方法，特別是涉及一種具有林木分布式結構高導熱聚合物復合薄膜制備方法。

背景技術

市場上的導熱材料可以分為金屬導熱材料、聚合物導熱材料、無機非金屬導熱材料、聚合物復合導熱材料等。其中，金屬導熱材料電絕緣性差，制約了其應用發展；聚合物導熱材料質輕、力學性能優良、加工工藝簡單，但導熱系數較低；無機非金屬導熱材料導熱性能好、電絕緣性能優異。而將具有較高的導熱性能的無機金屬材料作為填料，綜合性能優異的聚合物作為基體，經過特定成型工藝復合，制備出導熱聚合物復合材料可使其兼具高的導熱率、突出的綜合性能、較強的可設計性，以及力學性能優異等優點。這種聚合物復合導熱材料是目前發展最快，應用最廣泛的導熱材料。為獲得導熱性能優異的復合材料，本發明提供了一種具有“林木分布式”結構高導熱聚合物復合薄膜的制備方法。

一維微米/納米結構(長徑比＞10，直徑＜100nm)的無機材料，如納米棒、納米線、納米帶、納米管等，具有定向導熱特性。目前，多種物理及化學合成方法可被用于一維納米材料的制備，如物理氣相沉積法、化學氣相沉積法、熱蒸發法、溶膠-凝膠法、熱注入法和水熱法等。其中，水熱合成法具有操作簡單、反應條件易控制、可獲得多種特殊形貌產物等優勢被研究人員廣泛使用。迄今為止，大量的實驗研究表明，在水熱過程中，特定離子的引入可促進和改變無機氧化物、碳化物、氮化物等一維生長取向，如：SO₄^2-、CTAB^-、EDTA^-、Li⁺、NH⁴⁺、Na⁺、Cl^-等。目前，這些納米材料在基礎研究和技術應用領域的地位日益顯著，被認為是下一代微/納器件，如電子、光電、電化學和機電設備等的連接線，納米級設備的重要組成部件。在復合材料中，一維納米材料也被大量引入，利用其高的長徑比及獨特的線形結構，使聚合物的力學強度增強，形成導熱、導電通路，提高聚合物復合材料的結構性能與功能特性。

石墨烯是一種無機非金屬碳的二維材料，是由sp²雜化的原子鋪成的六邊形蜂窩狀平面晶體結構的單層石墨片。石墨烯的結構十分穩定，而碳原子之間連接相對較為柔韌。外力作用平面晶體結構發生彎曲變形時，碳原子不必重新排列來適應外力，從而可以保證結構穩定性。這樣的獨特結構賦予石墨烯許多傳統材料不具有的性能。如：理論表面積大、超高力學強度、高熱導率及電導率等。常溫下，石墨烯碳原子間作用力非常強，即使周圍碳原子發生擠壓，石墨烯中的電子受到的干擾也很小。且石墨烯中的電子傳輸不易發生散射，遷移率可達15000cm²/V·s，其電導率可達10⁶S/m，面電阻約為30?/cm²，是室溫下導電最好的材料之一。另外，石墨烯的導熱系數高達5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石。利用石墨烯與聚合物復合可以研制出薄、輕、拉伸性好和超強韌性的新型聚合物復合材料，用于制造汽車、飛機和衛星等的零部件。