[发明专利]一种高导热复合材料及其制备与应用

说明书

本发明公开了一种高导热复合材料及其制备与应用；属于导热复合材料领域。本发明将二维纳米材料、液态金属和综纤维素纳米纤维在水中混合，随后将混合溶液置于超声细胞破碎仪中，对混合液进行超声处理，最后将经离心、干燥即得导热填料。随后，将所得导热填料分散在聚合物基体之中，制备成高导热复合材料。本发明所述高导热复合材料具备良好的力学性能、优秀的导热性能以及优异的柔韧性，在电子元器件散热、印刷电子散热、5G通讯设备散热中具备广泛的应用。

技术领域

本发明涉及导热复合材料领域，尤其涉及一种高导热复合材料及其制备与应用。

背景技术

随着现代电子元器件的发展，集成化、微型化、功能化成为未来先进电子元器件的发展趋势。与此同时，这一发展趋势对于电子元器件所产生的热量耗散也提出了更高的要求。采用导热复合材料对电子元器件进行散热，是目前电子元器件最常用且最有效的方法。因此，为了更好的适应电子元器件的发展趋势，需要研制更高导热的复合材料。

目前，随着纳米材料的发展，尤其是以石墨烯为代表二维纳米材料的问世以来，凭借其独特的物理化学性质，对导热复合材料的发展趋势产生了极其深远的影响，越来越多的二维纳米材料被用作填料，如：石墨烯、氮化硼纳米片、氮化铝纳米片等，开发出一系列高导热的复合材料。然而，就目前的发展现状而言，由于填料和填料之间以及填料和基体之间存在较大的界面热阻，导致复合材料的导热性能提升不大，阻碍了高导热复合材料的发展。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种高导热复合材料及其制备与应用。解决了现有导热材料填料和填料之间以及填料和基体之间存在较大的界面热阻，所导致的导热性能不良的缺陷。本发明高导热复合材料，具备良好的力学性能、优秀的导热性能以及优异的柔韧性。

本发明通过下述技术方案实现：

一种高导热复合材料的制备方法，将二维纳米材料、液态金属和综纤维素纳米纤维在水中混合，随后将混合溶液置于超声细胞破碎仪中，对混合液进行超声处理，最后将经离心、干燥即得导热填料；再将导热填料分散在聚合物基体之中，制备成高导热复合材料。

所述高导热复合材料是指综纤维素纳米纤维，其制备过程包括如下步骤：

取500g质量分数1.5％的亚氯酸钠水溶液，采用醋酸调节至pH为4，随后加入0.75g抽提过的蔗渣，在70℃的温度下处理2小时，最后经过抽滤、洗涤制得综纤维素；将得的综纤维素均匀分散在水中，配制成质量分数2％的水分散悬浮液，随后将所得混合溶液置于浆料疏解机中疏解20000转，疏解结束后，将悬浮液进一步加水稀释成质量分数0.1％的水分散悬浮液，随后将悬浮液在20MPa下通过高压均质机均质5次，最后将所得悬浮液3000转下离心分离10分钟，保留上层悬浮液，将悬浮液在65℃真空干燥4小时；即为综纤维素纳米纤维。

所述超声处理条件为超声功率450～1800W，超声时间为30～240分钟；

所述离心、干燥条件为2000转离心20分钟，65℃真空干燥4小时。

所述二维纳米材料为石墨烯、氮化硼纳米片、氮化铝纳米片、二硫化钼、过渡金属碳/氮化物(MXene)或者二硫化钨中的一种。

所述液态金属为镓、镓铟合金或者镓铟锡合金的一种。

所述二维纳米材料、液态金属和综纤维素纳米纤维的质量比为10:10:1、8:8:1、6:6:1、4:4:1、3:3:1或者2:2:1。

所述聚合物基体为聚烯烃、聚氯乙烯、聚酯、聚碳酸酯和聚酰胺中的至少一种；

所述填料用量满足填料和聚合物基体的质量比为1:4、1:3、1:2、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1或者6:1。

一种高导热复合材料，具体是指综纤维素纳米纤维，由上述制备方法获得。