[发明专利]一种高导热柔性纤维素纳米纸的制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热柔性纤维素纳米纸的制备方法，制备步骤为：向纤维素纳米纤丝中加入蒸馏水配置成质量分数为0.2％的悬浮液，超声处理1小时，超声功率为50W，然后加入氮化铝纳米片，搅拌3～4小时，再超声处理10～12小时，超声功率为200～300W，超声处理结束后，将混合溶液进行离心，取上清液抽滤成膜，干燥后，制得高导热柔性纤维素纳米纸。本发明采用纤维素纳米纤丝取代传统高分子聚合材料作为基体，负载氮化铝纳米片，制得具有较高导热性能的纤维素纳米纸，纤维素纳米纸可折叠、便携，使用方式灵活，可用于制备电子元件，是一种绿色可再生的材料，可有效推进绿色柔性电子器件的发展。

技术领域

本发明属于木质纤维素类生物质高值化利用技术领域，具体是一种高导热柔性纤维素纳米纸的制备方法。

背景技术

随着电子器件在小型化、大功率等方面的快速发展，由电子器件局部产生的强热不可避免地产生了热故障、性能下降、寿命损耗等问题，使电子器件的散热问题变得日益紧迫。开发高导热系数、低热膨胀系数、低介电常数、高电阻率及低成本材料成为电子器件制备亟待解决的问题。

氮化铝粒子由于具有高导热系数(320W/mK)、高电阻率(大于1014Ωm)、较低的介电常数和介电损耗、低热膨胀系数和无毒等一系列优良特性而受到广泛研究，成为导热绝缘的理想材料。氮化铝薄膜常被应用于机械、电学、光学等方面。

目前电子产品导热的材料主要是各向同性的聚合物复合材料和热导电填料，因为它们具有良好的加工性能、良好的灵活性和较低的成本。与各向同性导热材料相比，具有各向异性导热系数和理想力学性能的纤维素纳米纤丝膜，可以在沿平面方向散热，尤其对于发展下一代便携式和可折叠的电子器件来说是非常需要的。然而，纯纤维素纳米纤丝的热膨胀系数高，做导热材料效果不好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种高导热柔性纤维素纳米纸的制备方法，该方法制得的高导热柔性纤维素纳米纸具有较高的导热性能，导热系数可达到1.24～4.90W/mK。

本发明所要解决的技术问题，通过以下技术方案予以实现：

一种高导热柔性纤维素纳米纸的制备方法，向纤维素纳米纤丝中加入蒸馏水配置成质量分数为0.2％的悬浮液，超声处理1小时，超声功率为50W，然后加入氮化铝纳米片，搅拌3～4小时，再超声处理10～12小时，超声功率为200～300W，超声处理结束后，将混合溶液进行离心，取上清液抽滤成膜，干燥后，制得高导热柔性纤维素纳米纸。

所述干燥为真空干燥，干燥温度为50～60℃，干燥时间为20～24h。

所述氮化铝纳米片与纤维素纳米纤丝的重量比为1:2.1～9.7。

所述纤维素纳米纤丝的制备步骤为：向漂白蔗渣浆中加入蒸馏水调节浆浓至2.5％，经疏解机疏解20～25min，然后采用磨浆机进行磨浆，控制两磨盘之间的间隙在0点以下负4格，磨浆道数为6～8道，磨浆结束后，采用均质机进行均质处理，制得直径为48～72nm的纤维素纳米纤丝。该制备步骤得到的纳米纤维素纤丝具有较小的尺寸和较大的比表面积，更有利于氮化铝纳米片与纤维素纳米纤丝分散均匀，以及纤维素纳米纤丝表面大量的羟基形成氢键结合。