[發明專利]一種復合纖維及其制備方法和電子元件

有效

• 申請號: 202110697192.6
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113481622B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 祝淵;曾少博;呂尤;楊景西;蔣文龍
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: D01F6/50
• 分類號: D01F6/50;D01F1/10;D01D5/14;D01D1/02;D01D10/02;D01D5/06
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 張建珍

本發明公開了一種復合纖維及其制備方法和電子元件，該復合纖維的制備方法包括將可生物降解水溶性聚合物、導熱填料與溶劑混合配置紡絲液，再采用紡絲液進行紡絲，制備初生復合纖維；其中，在進行紡絲之前對紡絲液進行分子鏈解纏結處理；和/或，在進行紡絲之后，對初生復合纖維進行拉伸處理。通過以上方式，在高分子基體中添加導熱填料以在其中構構筑導熱通道，以及對紡絲液進行分子鏈解纏結處理提高分子結晶度和取向度，和/或對初生復合纖維進行拉伸處理以優化導熱填料在高分子纖維基體中的取、排列，使得所制得的復合纖維具有高導熱率。

技術領域

本發明涉及導熱高分子材料技術領域，尤其是涉及一種復合纖維及其制備方法和電子元件。

背景技術

隨著微電子工業的快速發展，電子元件的集成度增加，電路板的熱流密度不斷提高，電子行業各領域對于能夠實現有效導熱、散熱的材料的需求不斷升級。現有的導熱、散熱材料已跟不上電子行業的發展腳步，電子元器件的有效熱管理成為研究熱點。傳統的金屬基、陶瓷基、碳基導熱材料存在著或耐蝕性能差或絕緣性能差或抗沖擊能力較差或力學性能較差等缺陷，這限制了它們在電子行業的進一步應用，所以急需尋找新的體積小、質量輕、可變形能力強、耐蝕性好、絕緣性好、導熱性能良好的導熱材料。

聚合物基纖維由于其質輕、耐酸堿、易生產、絕緣性能好、力學性能優良等特性，有望成為適合應用于電子行業的新型熱管理材料。但現有的高分子纖維的本征熱導率通常較低，這就限制了其在電子熱管理領域中的進一步應用。所以如何提高高分子纖維的熱導率，滿足其在實際應用中的需求成為亟待解決的問題。

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，本發明提出一種復合纖維及其制備方法和電子元件。

本發明的第一方面，提出了一種復合纖維的制備方法，包括以下步驟：

S1、采用可生物降解水溶性聚合物、導熱填料與溶劑混合配置紡絲液；

S2、采用所述紡絲液進行紡絲，制備初生復合纖維；

其中，在進行紡絲之前對所述紡絲液進行分子鏈解纏結處理；和/或，在進行紡絲之后，對所述初生復合纖維進行拉伸處理。

根據本發明實施例復合纖維的制備方法，至少具有以下有益效果：該制備方法采用可生物降解水溶性聚合物作為高分子基體，在其中添加導熱填料，經紡絲制備初生復合纖維，通過導熱填料的添加，其在高分子基體中構筑導熱通道，從而可提高復合纖維的導熱率。另外，通過對紡絲液進行分子鏈解纏結處理，和/或對初生復合纖維進行拉伸處理，可進一步提高復合纖維的導熱率。其中，通過對紡絲液進行分子鏈解纏結處理可調控高分子鏈的結晶度和取向度，使高分子鏈分子纏結程度低，具有高結晶度，減少高分子中的缺陷及界面，進而減少聲子散射，提高其聲子傳遞效率，可提高復合纖維的導熱率；通過對初生復合纖維進行拉伸處理，可優化導熱填料在高分子纖維基體中的取向、排列，高分子纖維基體內導熱填料分散均勻，沿纖維軸向連續或分段排列取向，高分子基體與導熱填料協同取向高，從而可提高復合纖維的導熱率。由上，采用該復合纖維的制備方法可制備高導熱率的復合纖維。

在本發明的一些實施方式中，所述分子鏈解纏結處理選自超聲、振蕩、剪切、攪拌、擠出、離心、脫泡、加入硼酸中的至少一種；和/或，所述拉伸處理選自噴絲頭拉伸、濕態拉伸、常溫空氣拉伸、熱拉伸中的至少一種。由于適當拉伸可以提高最終產品纖維的導熱率，但拉伸過度會使導熱填料構建的導熱通道斷開，并降低最終產品纖維的導熱率，故拉伸處理過程需控制適宜的拉伸倍數，一般將拉伸倍數控制在2～9倍。

在本發明的一些實施方式中，步驟S1具體包括：將導熱填料分散于溶劑中，得第一分散液；而后將可生物降解水溶性聚合物分散溶解于所述第一分散液，制得紡絲液。

在本發明的一些實施方式中，在將可生物降解水溶性聚合物分散溶解于所述第一分散液之前，還包括對所述可生物降解水溶性聚合物進行除雜處理；優選地，所述除雜處理包括水洗、烘干；進一步優選地，在水洗過程采用超聲和/或振蕩輔助水洗。