[发明专利]一种导热添加材料及其制备方法以及应用

说明书

本发明提供了一种导热添加材料的制备方法，包括以下步骤：A)在碱性条件下，将氧化石墨烯的水溶液与含有金属离子的水溶液混合后，进行共沉淀反应，得到纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料；B)将所述纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料与烷基胺混合反应，得到导热添加材料，所述烷基胺选自十二胺、十三胺，十四胺、十六胺、十八胺或二异十三烷基胺。本发明公开的新型导热添加材料，该材料以改性氧化石墨烯负载纳米金属氧化物，结合了纳米金属氧化物和石墨烯各自优点。该材料对比氧化石墨烯与金属氧化物，其在非极性基体中具有良好的分散稳定性。解决米金属氧化物颗粒与碳类纳米材料作为导热添加剂时与非极性基体的相容性问题。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种导热添加材料及其制备方法以及应用。

背景技术

设备热管理问题是微电子、运输、制造业和国防等先进产业面临的最严重问题之一。目前应对设备热管理问题的常见的方法之一是液体冷却。在最近的几十年里，传统的流体例如水、乙二醇和油被广泛应用于传热系统。其中油类液体在系统安全角度方面有其独特的优势，因此，近年来被广泛用于各种场合，而且其用途和用量越来越多。相变冷却同样是解决设备热管理问题的方法之一，而石蜡类有机相变材料(Phase change material，PCM)作为一种节能环保材料，具有较高的相变焓(150-250kJ/kg)、合适的相变温度(0-90℃)、化学性能稳定、没有相分离和腐蚀性等多种优点被广泛应用于热能存储及热管理领域。然而，油类流体与石蜡类PCM材料本身具有非极性的化学性能及导热性能差的缺点限制了其在实际中的应用。

为了增强其导热性能，在油类流体与石蜡类等基体材料中填充高热导率纳米金属氧化物颗粒或碳类纳米材料是一种切实有效的方法。然而，添加纳米金属氧化物颗粒或碳类材料纳米材料虽然能增强基体的导热性能，但金属氧化物颗粒与基体的相容性差及碳纳米材料的昂贵限制了其在实际中的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种导热添加材料及其制备方法以及应用，本发明提供的导热添加材料能稳定分散于低极性溶剂中，同时该材料本身亦具有一定的相变能力。

本发明提供了一种导热添加材料的制备方法，包括以下步骤：

A)在碱性条件下，将氧化石墨烯的水溶液与含有金属离子的水溶液混合后，进行共沉淀反应，得到纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料；

B)将所述纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料与烷基胺混合反应，得到导热添加材料，所述烷基胺选自十二胺、十三胺，十四胺、十六胺、十八胺或二异十三烷基胺。

优选的，所述碱性条件的pH值≥10。

优选的，所述纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料中纳米金属氧化物选自四氧化三铁、氧化铜、氧化铝、氧化锌、氧化亚铜、氧化亚铁、氧化铁或氧化银。

优选的，所述氧化石墨烯按照如下方法进行制备：

在冰浴条件下，将硝酸钠、石墨和浓硫酸混合，得到混合溶液；

向所述混合溶液中加入高锰酸钾在20～30℃的条件下反应0.5～12小时，接着，在30～50℃的条件下反应10～50min，再在70～99℃的条件下反应5到10min，得到反应产物；

将所述反应产物降温至60℃后与水混合，进行加热反应，得到加热反应产物；

将所述加热反应产物进行离心洗涤和干燥，得到氧化石墨烯。

优选的，所述氧化石墨烯与金属离子的摩尔比为1:1～10:1。

优选的，所述纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料与烷基胺的摩尔比为1:1～1:10。

优选的，步骤B)中，所述混合反应的温度为20～60℃，所述混合反应的时间为1～4天。