[发明专利]石墨烯包覆氧化物导热填料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯包覆氧化物导热填料及其制备方法。所述石墨烯包覆氧化物导热填料主要由氧化物、石墨烯和聚丙烯酸盐复合形成。所述石墨烯包覆氧化物导热填料的制备方法包括：在室温下将聚丙烯酸盐溶解于溶剂中，形成聚丙烯酸盐溶液；在室温下向所述聚丙烯酸盐溶液中加入氧化物，形成第一混合物；将石墨烯均匀分散于所述第一混合物内，形成第二混合物；分离出所述第二混合物内的固形物，经后处理获得石墨烯包覆的氧化物导热填料。本发明的石墨烯包覆氧化物导热填料具有高导热系数等优点，适于作为多种高分子聚合物的导热填料，同时其制备工艺简单、可操作性强、原料来源广泛且环境友好、成本低。

技术领域

本发明特别涉及一种石墨烯包覆氧化物导热填料及其制备方法，属于热界面材料技术领域。

背景技术

随着电子产品性能的提升，大功率电气、电子产品的广泛应用，对高集成度组装下的热管理提出了更高的要求。目前，生产导热材料最简单有效的办法是以高导热的无机化合物或金属填料对机体进行填充，从而提高材料的导热性能。

在各类导热填料中，氮化物、碳化物等虽然具有较高的导热系数，但是存在价格昂贵、性质不稳定等缺点，并且在大量填充过程中会导致体系的粘度增加，从而限制产品的应用领域。而氧化铝(Al₂O₃)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)等无机氧化物填料由于价格便宜、制备简单而被广泛用于各类导热产品的中，但是无机氧化物自身的导热系数不高，为使基体获得较高的导热率常需要增加氧化物填料的填充量，这将导致复合材料的刚性增强、硬度增加等弊端。

研究表明低维结构材料在热传导方面显示出优异的性能。而石墨烯是碳原子以SP²键紧密排列形成的二维蜂窝状晶格结构，具有较大的比表面积、优异的稳定性、极高的热导率值。并且石墨烯的二维几何形状可与基体材料形成较强的耦合，有望将其应用于导热填料的改性。相应的，已有一些研究人员尝试将石墨烯对无机导热填料进行改性，但其往往需要对石墨烯和无机导热填料均进行复杂的化学表面改性，操作复杂、成本高，难以规模化实施。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种石墨烯包覆氧化物导热填料及其制备方法，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种石墨烯包覆氧化物导热填料，其包括：85wt％～95wt％氧化物，5wt％～15wt％石墨烯，其余部分包含聚丙烯酸盐；并且所述导热填料中聚丙烯酸盐的含量≤1wt％。

本发明实施例提供了一种石墨烯包覆氧化物导热填料，其主要由氧化物、石墨烯和聚丙烯酸盐复合形成；并且，在所述石墨烯包覆氧化物导热填料中，至少部分石墨烯通过与吸附在氧化物上的聚丙烯酸根离子反应而与氧化物结合，所述聚丙烯酸根离子来源于所述聚丙烯酸盐。

进一步的，所述石墨烯包覆氧化物导热填料由质量比为(85～95)：(5～15)：(0～1)的氧化物、石墨烯和聚丙烯酸盐复合形成，并且所述聚丙烯酸盐的用量不为0。

本发明实施例还提供了一种石墨烯包覆氧化物导热填料的制备方法，其包括：

(a)在室温下将聚丙烯酸盐溶解于溶剂中，形成聚丙烯酸盐溶液；

(b)在室温下向所述聚丙烯酸盐溶液中加入氧化物，形成第一混合物；

(c)将石墨烯均匀分散于所述第一混合物内，形成第二混合物；

(d)分离出所述第二混合物内的固形物，经后处理获得石墨烯包覆的氧化物导热填料。

在一些较为优选的实施方案中，前述步骤(a)中所述聚丙烯酸盐分散液中聚丙烯酸盐的浓度为0.3wt％～1.0wt％。

进一步的，所述溶剂优选包括水。