一种石墨/树脂基导热复合材料的制备方法技术

技术编号:15549776 阅读:25 留言:0更新日期:2017-06-07 15:00
本发明专利技术公开了一种石墨/树脂基导热复合材料的制备方法。该方法以Hummers氧化法制备的氧化石墨置于干燥器中干燥,取氧化石墨分散于极性溶剂中,加入表面修饰剂,表面修饰反应后过滤,将表面修饰后的氧化石墨继续分散于极性溶剂中进行超声剥离,得分散均匀的氧化石墨烯悬浮液,再将高分子树脂加入到该极性溶剂中加热搅拌溶解,再滴加还原剂进行还原反应,之后将极性溶剂悬浮液滴入大量甲醇溶液中进行解析,甲醇洗涤后置真空烘箱烘干,用研钵研磨得粉体材料,再热压成型,得石墨/树脂基导热复合材料。该方法得到的复合材料氧化石墨分散均匀,易形成导热通路,在不影响聚合物加工成型及机械性能的前提下,可大幅度提高聚合物材料的导热系数。

Method for preparing graphite / resin base heat conducting composite material

The invention discloses a preparation method of graphite / resin base heat conducting composite material. In the method of graphite oxide dryer with Hummers oxide prepared by drying, taking graphite oxide dispersed in a polar solvent, adding surface modifier, surface modification reaction after filtration, the graphite oxide surface modified to disperse ultrasonic stripping in polar solvent, graphene oxide suspension was uniformly dispersed. The polymer resin is added to the heating and stirring dissolved in polar solvent, adding reductant for reduction reaction, after the polar solvent suspension drops into the analysis a large number of methanol solution, methanol washing vacuum oven drying post, with a mortar grinding powder, and hot pressing, the graphene / resin based on thermal conductive composite. The composite graphite oxide obtained by the method is dispersed uniformly and is easy to form a heat conducting path, and the thermal conductivity of the polymer material can be greatly improved without affecting the processing, forming and mechanical properties of the polymer.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨/树脂基导热复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种功能材料,尤其涉及一种石墨/树脂基导热复合材料的制备方法。
技术介绍
由于有机聚合物材料具有来源广泛、成本低廉、易加工成型等优势,使得其得到广泛的应用,但一般聚合物材料均为热的绝缘体,限制了其在某些如电子包装、化工传热等领域的应用,因此,对如何提高聚合物材料的导热性能已成为材料科学领域研究的热点。目前提高聚合物材料的导热性能主要有以下两种方式:一是合成具有高导热系数的本征聚合物,如聚乙炔、聚吡咯等,其导热机理同高分子材料导电机理一样是通过电子转移来实现热量的传递;二是通过添加高导热无机填料对聚合物进行填充制备无机物/聚合物基体导热复合材料。本征导热高聚物虽然具有良好的导热性能,但是受制于成本、生产工艺,难以实现规模化,而以无机物填充来提高聚合物的导热系数是目前唯一一种行之有效的方法。石墨在自然界中具有多种形态的存在形式,最常见的有鳞片状石墨和蠕虫状石墨,一方面由于石墨室温下具有110–130W/mK的高导热系数,以及柔软性、盘状的形态,这种形态比起球形和菱形的形态更容易提高基材的导热系数,是一种很好地导热填料;另一方面石墨层间碳原子是以SP2杂化共价键结合,六边形层状结构,层与层之间通过弱的范德华力结合,层间距d可达0.335nm,这样在其层与层间可以插入原子、离子或分子等形成插层型的复合材料。但是自然存在的鳞片状石墨无法直接进行利用,需要进行处理,首先以浓硝酸为氧化剂、浓硫酸为插层剂,经过700~1000℃的高温处理得膨胀石墨,膨胀比可达200~300左右,用氧化法来改变膨胀石墨表面的官能团,再利用Hummers氧化法制备表面含丰富-OH、环氧基,侧面含-OH、-COOH的氧化石墨,然后利用有机物表面修饰氧化石墨,氧化石墨作为导热填料与有机聚合物基体相容,得到石墨/树脂基导热复合材料,但是得到的复合材料导热性能并不能达到使用的要求。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷,本专利技术的目的在于提供一种石墨/树脂基导热复合材料的制备方法,以Hummers氧化法制备的氧化石墨经表面修饰、还原,同聚合物进行复合,氧化石墨均匀分散于聚合物基体中,可有效提高树脂基的导热系数,且易于加工。为了实现上述专利技术目的,本专利技术采用的技术方案如下:本专利技术的一种石墨/树脂基导热复合材料的制备方法,以Hummers氧化法制备的氧化石墨置于干燥器中干燥5~7天,取一定量的氧化石墨分散于极性溶剂中,加入一定量的表面修饰剂,表面修饰反应24~48h后过滤,将表面修饰后的氧化石墨继续分散于极性溶剂中进行超声剥离4~6h,得分散均匀的氧化石墨烯悬浮液,再将高分子树脂加入到该极性溶剂中加热搅拌溶解,再滴加还原剂进行还原反应,之后将极性溶剂悬浮液滴入大量甲醇溶液中进行解析,甲醇洗涤后置真空烘箱烘干,用研钵研磨得粉体材料,再热压成型,得石墨/树脂基导热复合材料。进一步改进,所述以Hummers氧化法制备的氧化石墨为蠕虫状结构,氧化石墨表面含有丰富的羟基、羧基及环氧基团,以便于表面修饰剂进行表面修饰。进一步改进,所述极性溶剂为DMF、THF中的一种,为通用的有机极性溶剂。进一步改进,所述表面修饰剂为异氰酸酯类,该表面修饰剂较活泼,能和氧化石墨表面基团进行键合。进一步改进,所述还原剂为水合肼、苯肼中的一种,反应在80℃条件下,逐渐滴加至悬浮液中,滴加时间2~4h,还原剂用量与氧化石墨烯的摩尔比为1.1~1.6:1。进一步改进,所述高分子树脂为聚苯乙烯树脂(PS)、尼龙6树脂(PA6)、尼龙66树脂(PA66)中的一种。进一步改进,所述热压成型为热板成型,加工温度为180~260℃,成型压力为2~8bar。本专利技术的方法步骤衔接有序,操作简便,且得到的复合材料氧化石墨分散均匀,易形成导热通路,在不影响聚合物加工成型及机械性能的前提下,可大幅度提高聚合物材料的导热系数。具体实施方式所举实施例是为了更好地对本专利技术的内容进行说明,但并不是本专利技术的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述
技术实现思路
对实施方案进行非本质的改进和调整,仍属于本专利技术的保护范围。实施例1取1g氧化石墨分散于100mlDMF极性溶剂中,加入0.05mmol的异氰酸苯酯进行表面修饰反应24h后,再加入大量DMF极性溶剂进行分散,超声剥离分散4h,形成氧化石墨烯,氧化石墨烯均匀分散于DMF极性溶剂中,加入50gPS粉料升温溶解于DMF极性溶剂中,此时石墨仍然均匀分散于DMF极性溶剂中,80℃条件下滴加40%的水合肼32.8ml,滴加时间2h,还原反应完成后将悬浮液迅速滴入大量甲醇溶液中进行解析,形成石墨/PS复合材料,以甲醇洗涤后真空烘干,用研钵研磨至粉料。取200g研磨后的粉料进行热压成型,成型温度180℃,压力4bar,热压15min后自然冷却开模,以热板法测试石墨/PS板材的导热系数为3.2W/(mK),样条拉伸强度32.5MPa,缺口冲击强度2.2KJ/m2。实施例2取1.5g氧化石墨分散于200mlTHF极性溶剂中,加入0.08mmol的异氰酸苯酯进行表面修饰反应24h后,再加入大量THF极性溶剂进行分散,超声剥离分散6h,形成氧化石墨烯,石墨烯均匀分散于THF极性溶剂中,加入80gPA6粉料升温溶解于THF极性溶剂中,此时石墨仍然均匀分散于THF极性溶剂中,80℃条件下滴加40%的水合肼80ml,滴加时间3h,还原反应完成后将悬浮液迅速滴入大量甲醇溶液中进行解析,形成石墨/PA6复合材料,以甲醇洗涤后真空烘干,用研钵研磨至粉料。取200g研磨后的粉料进行热压成型,成型温度260℃,压力6bar,热压30min后自然冷却开模,以热板法测试石墨/PA6板材的导热系数为3.6W/(mK),样条拉伸强度55.2MPa,缺口冲击强度3.6KJ/m2。实施例3取1g氧化石墨分散于100mlDMF极性溶剂中,加入0.05mmol的异氰酸苯酯进行表面修饰反应24h后,再加入大量DMF极性溶剂进行分散,超声剥离分散4h,形成氧化石墨烯,石墨烯均匀分散于DMF极性溶剂中,加入80gPA66粉料升温溶解于DMF极性溶剂中,此时石墨仍然均匀分散于DMF极性溶剂中,80℃条件下滴加40%的苯肼100ml,滴加时间2h,还原反应完成后将悬浮液迅速滴入大量甲醇溶液中进行解析,形成石墨/PA66复合材料,以甲醇洗涤后真空烘干,用研钵研磨至粉料。取200g研磨后的粉料进行热压成型,成型温度180℃,压力4bar,热压15min后自然冷却开模,以热板法测试石墨/PA66板材的导热系数为3.2W/(mK),样条拉伸强度32.5MPa,缺口冲击强度2.2KJ/m2。实施例4取3g氧化石墨分散于250mlDMF极性溶剂中,加入0.1mmol的异氰酸丁酯进行表面修饰反应24h后,再加入大量DMF极性溶剂进行分散,超声剥离分散8h,形成氧化石墨烯,石墨烯均匀分散于DMF极性溶剂中,加入100gPS粉料升温溶解于DMF极性溶剂中,此时石墨仍然均匀分散于DMF极性溶剂中,80℃条件下滴加40%的水合肼55ml,滴加时间2h,还原反应完成后将悬浮液迅速滴入大量甲醇溶液中进行解析,形成石墨/PS复合材料,以甲醇洗涤后真空烘干,用研钵研磨至粉料。取200g研磨后的本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种石墨/树脂基导热复合材料的制备方法,其特征在于,以Hummers氧化法制备的氧化石墨置于干燥器中干燥5~7天,取一定量的氧化石墨分散于极性溶剂中,加入一定量的表面修饰剂,表面修饰反应24~48h后过滤,将表面修饰后的氧化石墨继续分散于极性溶剂中进行超声剥离4~6h,得分散均匀的氧化石墨烯悬浮液,再将高分子树脂加入到该极性溶剂中加热搅拌溶解,再滴加还原剂进行还原反应,之后将极性溶剂悬浮液滴入大量甲醇溶液中进行解析,甲醇洗涤后置真空烘箱烘干,用研钵研磨得粉体材料,再热压成型,得石墨/树脂基导热复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种石墨/树脂基导热复合材料的制备方法,其特征在于,以Hummers氧化法制备的氧化石墨置于干燥器中干燥5~7天,取一定量的氧化石墨分散于极性溶剂中,加入一定量的表面修饰剂,表面修饰反应24~48h后过滤,将表面修饰后的氧化石墨继续分散于极性溶剂中进行超声剥离4~6h,得分散均匀的氧化石墨烯悬浮液,再将高分子树脂加入到该极性溶剂中加热搅拌溶解,再滴加还原剂进行还原反应,之后将极性溶剂悬浮液滴入大量甲醇溶液中进行解析,甲醇洗涤后置真空烘箱烘干,用研钵研磨得粉体材料,再热压成型,得石墨/树脂基导热复合材料。2.根据权利要求1所述的石墨/树脂基导热复合材料的制备方法,其特征在于,所述以Hummers氧化法制备的氧化石墨为蠕虫状结构,氧化石墨表面含有丰富的羟基、羧基及环氧基团。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员:胡玉兵陈锐吴海峡杨红军陈后福赵运东
申请(专利权)人:安徽国星生物化学有限公司
类型:发明
国别省市:安徽,34

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