[發(fā)明專利]耐彎折中間相瀝青碳纖維復(fù)合散熱膜及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110740101.2
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113278258A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫鍥;黃茂荃;杜慕;王鑫煜;胡家浩;于西雨
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L75/04;C08K9/00;C08K7/06;C08J5/18;C09K5/14
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發(fā)明涉及耐彎折中間相瀝青碳纖維復(fù)合散熱膜及其制備方法和應(yīng)用。包括熱致形狀記憶聚合物和石墨化的碳纖維，熱致形狀記憶聚合物形成固態(tài)膜層，石墨化的碳纖維分布在熱致形狀記憶聚合物的固態(tài)膜層中，石墨化的碳纖維具有石墨微晶結(jié)構(gòu)，石墨片層粗大且呈徑向輻射狀結(jié)構(gòu)。散熱膜具有優(yōu)越的耐彎折次數(shù)，熱傳導(dǎo)系數(shù)、導(dǎo)電率、電磁波屏蔽、高化學(xué)穩(wěn)定性的組合，且比金屬輕薄。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于散熱材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及耐彎折中間相瀝青碳纖維復(fù)合散熱膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

公開該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

隨著萬物互聯(lián)5G時代的到來，未來手持式裝置朝可折疊、輕薄化發(fā)展，近年來隨著折疊屏手機(jī)、平板的普及，電子設(shè)備散熱需求也相應(yīng)提升。對于折疊屏電子設(shè)備來說，一方面是可變化的折疊屏形態(tài)，在折疊和展開時散熱能力會發(fā)生變化；另一方面是元器件內(nèi)部分布并非均衡的，主板一側(cè)散熱環(huán)境會更加惡劣。

現(xiàn)有技術(shù)中的散熱材料多采用石墨、石墨烯及其復(fù)合材料，以石墨、石墨烯及其復(fù)合材料制作的散熱片具有優(yōu)異的散熱特性。但是石墨具有脆、易裂的特性，現(xiàn)有石墨烯、石墨烯復(fù)合材料散熱片技術(shù)，始終無法突破同時具備高耐彎折及高熱傳導(dǎo)系數(shù)的特性。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供耐彎折中間相瀝青碳纖維復(fù)合散熱膜及其制備方法和應(yīng)用。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

第一方面，耐彎折中間相瀝青碳纖維復(fù)合散熱膜，包括熱致形狀記憶聚合物和石墨化的碳纖維，熱致形狀記憶聚合物形成固態(tài)膜層，石墨化的碳纖維分布在熱致形狀記憶聚合物的固態(tài)膜層中，石墨化的碳纖維具有石墨微晶結(jié)構(gòu)，石墨片層粗大且呈徑向輻射狀結(jié)構(gòu)。

碳纖維指的是經(jīng)過高溫處理含碳量在90％以上的纖維狀碳材料。石墨化的碳纖維石墨微晶結(jié)構(gòu)，石墨片層粗大且呈明顯的徑向輻射狀結(jié)構(gòu)，具有超高的熱導(dǎo)率。

熱致形狀記憶聚合物形成的固態(tài)膜層提供散熱膜的基本材質(zhì)，能夠提供形狀記憶性能，并能夠使散熱膜具有更好的導(dǎo)熱性和熱影響速率。石墨化的碳纖維和熱致形狀記憶聚合物結(jié)合形成能夠耐彎折的散熱膜。

散熱膜具有優(yōu)越的耐彎折次數(shù)，熱傳導(dǎo)系數(shù)、導(dǎo)電率、電磁波屏蔽、高化學(xué)穩(wěn)定性的組合，且比金屬輕薄。

在本發(fā)明的一些實施方式中，碳纖維為中間相瀝青碳纖維。現(xiàn)有的高性能中間相瀝青碳纖維作為增強(qiáng)體的高導(dǎo)熱復(fù)合材料除了可以用作航天領(lǐng)域的熱防護(hù)和熱疏導(dǎo)材料，本發(fā)明中將中間相瀝青碳纖維作為熱管理材料用于電子元器件及集成電路等的散熱。高性能中間相瀝青碳纖維與PAN基及石墨烯纖維相比，在具有較高強(qiáng)度的前提下，兼具了高模量及高導(dǎo)熱優(yōu)勢，其碳纖維拉伸強(qiáng)度為3.1GPa，拉伸模量為931GPa(理論值為1020GPa)，熱導(dǎo)率高達(dá)1100W·m^-1·K^-1。

在本發(fā)明的一些實施方式中，熱致形狀記憶聚合物包括環(huán)氧樹脂類聚合物、聚氨酯類、聚酯類、聚已內(nèi)酯類、聚乳酸菌類聚合物的一種或多種。熱致形狀記憶聚合物是指在一定溫度下受力變形，并能在室溫保持宏觀形變不變且能長期存放，當(dāng)溫度升高至某一特定值時，宏觀病變能很快回復(fù)到變形前形狀的聚合物。選擇上述的聚合物，能夠和中間相瀝青碳纖維配合形成導(dǎo)熱性和熱響應(yīng)速率較好的散熱膜。

在本發(fā)明的一些實施方式中，熱致形狀記憶聚合物為石墨化的碳纖維質(zhì)量的0.01～10wt％；優(yōu)選為3～5wt％。石墨化的碳纖維與熱致形狀記憶聚合物的加入比例會影響耐彎折及熱傳導(dǎo)的特性。