[發明專利]一種取向型高導熱石墨烯/硅橡膠復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202210896942.7
• 申請日: 2022-07-28
• 公開（公告）號: CN115160792A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 溫世鵬;許宗超;劉力;孫崇志
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08L83/04;C08K3/04;C08K9/06;B29D7/01;B29B7/28
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 曹莉莉

本發明公開了一種取向型高導熱石墨烯/硅橡膠復合材料及其制備方法。本發明的取向型高導熱石墨烯/硅橡膠復合材料，包含有硅橡膠、功能化的石墨烯粉體、硅油、脫模劑和硫化劑。本發明的制備方法可以改善石墨烯與硅橡膠之間的相容性，進而強化石墨烯與硅橡膠的界面作用，通過對預硫化試樣進行拉伸，實現石墨烯在硅橡膠基體中的取向排布，降低了石墨烯形成導熱網絡的“渝滲值”，獲得兼具有高導熱和高柔韌特性的石墨烯/硅橡膠復合材料。

技術領域

本發明涉及橡膠導熱復合材料技術領域，具體是涉及一種取向型高導熱石墨烯/硅橡膠復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著電子信息技術的迅速發展，產品的集成化程度逐漸提高，人們對便攜式設備以及智能穿戴設備的功能要求越來越多，電子設備朝著微型化方向快速發展。電子設備運行釋放的熱量需要在很小的空間范圍內進行釋放，當電子設備產生的熱量無法及時被導出時，輕則導致設備無法工作，重則導致設備因熱量積累而引發火災等嚴重后果。因此，當今電子信息時代對導熱材料提出了極大的要求。

橡膠導熱復合材料是一種兼具有優良的導熱性能以及柔韌性能的導熱材料，電子設備結構復雜，往往需要導熱材料具有良好的流動性能，因此硅橡膠基體的導熱材料也是當前行業的首選材料。然而，硅橡膠材料本身導熱性能較差，需要填充導熱填料才能提高其導熱性能，滿足使用要求。石墨烯是一種具有超高導熱特性的二維片層填料，導熱系數高達5300W/(m·K)，成為硅橡膠導熱復合材料領域中非常具有潛力的新型導熱填料。但是，石墨烯片層之間含有較強的范德華作用力，尤其在較低粘度的硅橡膠體系中極易發生聚集，無法充分發揮其優勢性能。此外，為了滿足高導熱的性能要求，通常需要大量填充石墨烯材料，導致硅橡膠復合材料的柔韌性能下降，應用受限。

因此，針對石墨烯的分散以及構建具有較低“渝滲值”的石墨烯導熱網絡是解決這些難題的關鍵。

發明內容

為解決現有技術中的問題，本發明提供了一種取向型高導熱石墨烯/硅橡膠復合材料及其制備方法。本發明可以改善石墨烯與硅橡膠之間的相容性，進而強化石墨烯與硅橡膠的界面作用，通過對預硫化試樣進行拉伸，實現石墨烯在硅橡膠基體中的取向排布，降低了石墨烯形成導熱網絡的“渝滲值”，獲得兼具有高導熱和高柔韌特性的石墨烯/硅橡膠復合材料。并且，本發明的工藝方法簡單，易于實現。

本發明的目的之一是提供一種取向型高導熱石墨烯/硅橡膠復合材料，包含有硅橡膠、功能化的石墨烯粉體、硅油、脫模劑和硫化劑。

本發明的一種優選地實施方式中，

所述功能化的石墨烯粉體是由石墨烯、界面改性劑和溶劑混合后噴霧干燥所得；優選地，

所述石墨烯的片徑為0.1～100μm，優選為10～100μm，厚度為1～10nm；和/或，

所述界面改性劑為硅烷偶聯劑，所述硅烷偶聯劑優選為γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-巰丙基三甲氧基硅烷、γ-巰丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]二硫化物中的一種或幾種；和/或，

所述溶劑為水、乙醇、四氫呋喃、正己烷、環己烷、三氯甲烷、丙酮、甲苯中的一種或幾種。

本發明的一種優選地實施方式中，

所述石墨烯在所述溶劑中的質量濃度為0.01～10wt％，優選為0.01～5wt％；和/或，

所述界面改性劑用量為所述石墨烯質量的0.5～20％，優選為5～15％。

本發明的一種優選地實施方式中，

所述噴霧干燥為閉路噴霧干燥，優選在閉路噴霧干燥設備中進行，更優選入口溫度為100～200℃，出風口溫度為50～100℃，噴霧系統內部氣體為氮氣或氬氣。