[發明專利]一種納米纖維素導熱復合薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202110333899.9
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113121887B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 宋娜;郭日娜;丁鵬;王琪
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C08L1/02
• 分類號: C08L1/02;C08K3/04;C08K9/04;C08K3/38;C08J5/18
• 代理公司: 廣州高炬知識產權代理有限公司 44376
• 代理人: 孫明科

本發明公開了一種納米纖維素導熱復合薄膜，其特征在于，其為納米纖維素/石墨烯層與納米纖維素/多巴胺修飾的氮化硼層，依次交替、多層疊加而成的復合薄膜，具有高熱導率、高絕緣強度和優異的柔韌性；其中，石墨烯納米片的填充量為復合薄膜干物質總質量的5％?10wt％；氮化硼納米片的填充量為復合薄膜干物質總質量的5％?10wt％。本發明該公開該復合薄膜的制備方法。本發明采用納米纖維素/石墨烯層與納米纖維素/多巴胺修飾的氮化硼層，依次交替、多層疊加，使制備的復合薄膜材料同時具有高熱導率、高絕緣強度、良好機械性能、優異的柔韌性，能夠滿足高端芯片等電子產品的高強度熱管理、絕緣、耐擠壓等多方面的需求。

技術領域

本發明涉及導熱高分子復合材料技術領域，具體涉及一種納米纖維素導熱復合薄膜及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著電子技術向著高速，高性能的發展，如何消除多余的熱量已成為一個關鍵問題。具有高熱導率的高分子材料是下一代電子技術發展不可或缺的一部分。納米纖維素，是一種天然高分子材料，以其高性能(包括出色的機械性能，可生物降解性，輕質和其他生物基功能)而聞名，可用于廣泛領域中的高性能材料的制備。石墨烯是一種二維碳納米材料，熱導率高達5300W·m^-1·k^-1，并且具有較好的力學性能。氮化硼作為一種新型的二維碳納米材料，具有類似石墨層結構的晶體結構，不僅具有優良的電絕緣性、化學穩定性、較低的熱膨脹系數，同時展現出優異的熱導率，是一種優異的導熱填料。包含二維納米填料的聚合物納米復合材料是實現出色的熱管理功能的理想選擇。具有高熱導率的石墨烯和六方氮化硼是提高熱導率的有效填料。

現有技術中，中國專利(201610315269.8)一種柔性納米纖維素-石墨烯復合膜及其制備方法，制備了納米纖維素-石墨烯復合膜，由于填料是具有較高導電性的石墨烯，無法應用在導熱、絕緣的電子產品熱管理技術領域。中國專利(201910232325.5)一種功能納米纖維素-氮化硼復合薄膜及其制備方法，其是由納米纖維素-氮化硼分散液，在混合纖維素酯微孔濾膜上抽濾后形成沉積層，對該沉積層熱壓干燥而形成的復合薄膜內層；且該復合薄膜內層為納米纖維素-氮化硼復合型單層結構，其中氮化硼的含量為1％-7wt％。該方法雖然制備方法簡潔利于量產，但隨著導熱需求的提升，其熱導率仍然還達不到高端電子產品的熱管理要求，而且其絕緣強度、柔韌性等機械加工性能也不能滿足高端電子產品的要求，因此，使其應用受到較大的局限。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種納米纖維素導熱復合薄膜，其采用納米纖維素/石墨烯層與納米纖維素/多巴胺修飾的氮化硼層，依次交替、多層疊加，使制備的復合薄膜材料同時具有高熱導率、高絕緣強度、良好機械性能，能夠滿足高端芯片等電子產品的熱管理、絕緣、耐擠壓等多方面的需求。

本發明還提供了該復合薄膜的制備方法，通過合理簡化工藝步驟，使其工藝簡潔、操作方便，易于量產，且產品質量穩定。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種納米纖維素導熱復合薄膜，其特征在于，其為納米纖維素/石墨烯層與納米纖維素/多巴胺修飾的氮化硼層，依次交替、多層疊加而成的復合薄膜，具有高熱導率、高絕緣強度和優異的柔韌性；所述復合薄膜中納米纖維素/石墨烯層為在納米纖維素中填充石墨烯納米片，其中石墨烯納米片的填充量為復合薄膜干物質總質量的5％-10wt％；所述的納米纖維素/多巴胺修飾的氮化硼層，為在納米纖維素中填充氮化硼納米片，其中氮化硼納米片的填充量為復合薄膜干物質總質量的5％-10wt％。

所述的復合薄膜，是由五層及以上的納米纖維素/石墨烯層與納米纖維素/多巴胺修飾的氮化硼層，依次交替、多層疊加而成；其中，每層的質量為15-30mg，多層交替疊加后的復合薄膜的總厚度為60-90μm。

所述的納米纖維素/石墨烯層中石墨烯納米片的平均尺寸為10-15μm，平均厚度為1-5nm，其中的氧元素含量≤2.0wt％。