[发明专利]一种功能化氮化硼纳米片/MXene/聚苯并咪唑高导热复合薄膜及制备方法

说明书

本发明属于复合材料技术领域，提供了一种功能化氮化硼纳米片/MXene/聚苯并咪唑高导热复合薄膜及制备方法，先将氨基功能化的氮化硼纳米片和MXene纳米片分别分散在分散剂中，混合后得到混合液，然后在混合液中加入聚苯并咪唑，得到功能化氮化硼纳米片/MXene/聚苯并咪唑共混液，将共混液抽滤，得到复合薄膜。本发明利用聚苯并咪唑聚合物的三维结构，使改性氮化硼和具有电负性的MXene发生静电自组装，形成以聚苯并咪唑为骨架，功能化氮化硼纳米片和MXene为混合填料的自支撑薄膜。氮化硼纳米片和Ti₃C₂Tx桥接的协同效应形成的填充网络有效降低界面热阻，赋予复合膜优异的导热性能。该方法简单、有效，制得的高导热膜在能源、电子等领域有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种功能化氮化硼纳米片/MXene/聚苯并咪唑高导热复合薄膜及制备方法。

背景技术

随着科技的迅速发展，电子元件及其设备逐渐趋于整合、小型化和轻量化，这些设备集成程度不断地提高，意味着在使用过程中会产生大量的热量。大量热量的集中会对电子元器件的安全性和寿命产生有害的影响。因此，为了确保发热的电子元件产生的热量及时排出，电子设备能长期的安全稳定运行，散热成为了当前急需解决的问题。

氮化硼由于其超高导热性能、良好的绝缘性和机械性能成为一种应用广泛的导热混合填料。填充高导热混合填料制备高分子基复合材料是目前提升高分子材料导热性能最常用的方法。混合填料对聚合物性能的提升主要来源于混合填料在聚合物中良好的分散以及与聚合物基体间的相互作用。未改性功能化的氮化硼容易出现团聚，不能更好地分散在溶液中，因此，我们需要对氮化硼纳米片的表面进行改性，增强其与聚合物基体之间的相互作用。

但是大多数聚合物材料本身的导热性能较低，本征导热系数不超过0.2W/(mK)，远不能满足工业界的使用要求。所以我们需要高导热的混合填料来填充聚合物，制得具有高导热性能的复合材料。

发明内容

本发明是为了解决上述单一的混合填料填充聚合物提高的导热性能不够明显的问题而进行的，目的在于提供一种高导热的功能化氮化硼纳米片/MXene/聚苯并咪唑高导热复合薄膜及制备方法，采用2D混合填料桥接协同作用，更好的形成良好的混合填料-聚合物界面，降低界面热阻，构建良好的导热通路，促进传热。

本发明提供了一种功能化氮化硼纳米片/MXene/聚苯并咪唑高导热复合薄膜的制备方法，具有这样的特征，包括以下步骤：先将氨基功能化的氮化硼纳米片和MXene纳米片分别分散在分散剂中，混合后得到混合液，然后在混合液中加入聚苯并咪唑，得到功能化氮化硼纳米片/MXene/聚苯并咪唑共混液，将共混液抽滤，得到以聚苯并咪唑为骨架，以氮化硼纳米片和MXene纳米片为混合填料的功能化氮化硼纳米片/MXene/聚苯并咪唑高导热复合薄膜，其中，混合填料与聚苯并咪唑的质量比为0.01～0.30。

在本发明提供的功能化氮化硼纳米片/MXene/聚苯并咪唑高导热复合薄膜的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，将氨基功能化的氮化硼纳米片分散在分散剂中，得到氮化硼纳米片分散液，具体操作为：步骤S1-1，将氮化硼粉末在800℃～1000℃的氮气炉中煅烧1h～4h，煅烧过后的氮化硼粉末与尿素在氮气气氛下熔融反应3h～6h，然后将得到的固体分散在水中，超声剥离后进行离心，收集上清液，将上清液过滤并收集滤饼，然后将滤饼洗涤、干燥，获得氨基功能化的氮化硼纳米片；步骤S1-2，将氨基功能化的氮化硼纳米片分散在分散剂中，得到氮化硼纳米片分散液。

在本发明提供的功能化氮化硼纳米片/MXene/聚苯并咪唑高导热复合薄膜的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，将MXene纳米片分散在分散剂中，得到MXene纳米片分散液，具体操作为：步骤S2-1，将钛碳化铝加入氢氟酸中进行刻蚀，离心洗涤至洗涤液的pH值呈中性，干燥后得到MXene纳米片；步骤S2-2，将MXene纳米片分散在分散剂中，得到MXene纳米片分散液。