[发明专利]一种织物增强的导热填料-可溶聚合物导热复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种织物增强的导热填料‑可溶聚合物导热复合材料及其制备方法，属于导热复合材料技术领域。本发明利用可溶聚合物使导热填料有序分散在复合材料中，使得导热填料在可溶聚合物中富集形成导热网络，为声子传输提供媒介，搭建起有效的传热路径，降低界面热阻，提高了导热系数；本发明利用织物作为力学增强网络，能够大幅度提升复合材料的机械性能，扩大其应用领域。本发明制备的织物增强的导热填料‑可溶聚合物导热复合材料的导热系数可达1.42W/mK，拉伸强度可达41MPa，拉伸模量可达2.5GPa，断裂伸长率可达6.1％。

技术领域

本发明涉及导热复合材料技术领域，尤其涉及一种织物增强的导热填料-可溶聚合物导热复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，电子信息技术迅速发展，尤其是微电子产业正向着高密度和高速化发展。电子器件和设备不断向大功率、薄层化、多功能化、高性能化和微型化的方向发展。当集成电路中的电子器件在高频率和高速度的状态下高效率运行时，难以避免地会产生大量的热量。这些热量对电子产品的使用性能、使用效率及器件寿命提出了严峻的挑战。因此，为了满足电子信息产业日益增大的散热需求，提高现有聚合物的热导率是十分必要的。

为了提高聚合物的导热性能，目前大多数国内国外研究机构与相关企业使用的主要方法是在树脂中均匀掺杂包括碳纳米管、石墨烯、氧化铝及氮化硼等无机导热填料来制备高导热复合材料。然而，现有聚合物的导热系数低，当填料添加量较少时，填料均匀分散于基体中，导热填料间彼此孤立，缺少声子传输媒介，不利于热量传输，不能形成有效的导热通路，因此往往需要添加大量的导热填料(添加量大于20％)才能取得理想的导热性能。但是当填料添加量较多时(20％)，导热填料虽可以在基体中形成有效的导热通路，提高其导热性能，但是复合材料的机械性能却大幅下降，使其应用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种织物增强的导热填料-可溶聚合物导热复合材料及其制备方法，所制备的导热复合材料具有优异的导热性能和机械性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种织物增强的导热填料-可溶聚合物导热复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将导热填料、分散剂和可溶聚合物混合，得到分散液；

将所述分散液涂覆于织物上，将所得织物在凝固液中进行相转变，得到复合物；

将所述复合物进行热压，得到织物增强的导热填料-可溶聚合物导热复合材料。

优选的，所述导热填料包括碳化硅、氮化铝、氮化硼、三氧化二铝和二氧化硅中的任意一种。

优选的，所述可溶聚合物包括聚砜、聚醚砜、聚亚苯基砜、酚酞型聚芳醚酮、双酚A型聚芳醚酮、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚碳酸酯和聚甲醛中的任意一种。

优选的，所述分散剂包括N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃和丙酮中的任意一种。

优选的，所述导热填料与可溶聚合物的质量比为(40～60):(40～60)；所述导热填料和可溶聚合物的质量之和与分散剂的质量比为(15～20):(80～85)。

优选的，所述织物包括玻璃纤维织物、碳纤维织物、聚醚醚酮纤维织物、凯夫拉纤维织物和聚酰亚胺织物中的任意一种；所述分散液与织物的质量比为(9～11):0.85。

优选的，所述玻璃纤维织物、碳纤维织物、聚醚醚酮纤维织物和凯夫拉纤维织物的织物形式包括三维纤维编织物、针刺纤维编织物、单向带和无纺布中的任意一种。

优选的，所述凝固液为水、甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或者几种；所述相转变的温度为室温，时间为24～48h。