球形石墨导热填料、球形石墨/高分子导热复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术实施例涉及一种球形石墨导热填料、球形石墨/高分子导热复合材料及其制备方法。本发明专利技术实施例提供的球形石墨导热填料，从内到外包括：球形石墨、凝固剂和氧化石墨烯；其制备方法包括下述步骤：将球形石墨与凝固剂混合，将吸附了凝固剂的球形石墨从凝固剂中分离出来；将吸附了凝固剂的球形石墨趁湿与氧化石墨烯混合，分离。本发明专利技术实施例提供的球形石墨/高分子导热复合材料，由包括下述组分的原料制得：上述球形石墨导热填料，和高分子材料；其制备方法包括下述步骤：将上述球形石墨导热填料和高分子材料混合，复合。本发明专利技术提供的球形石墨/高分子导热复合材料使用球形石墨导热填料，热导率高、力学性能好、工艺简单、成本较低。

Spherical graphite thermal conductive filler, spherical graphite/polymer thermal conductive composites and their preparation methods

The embodiment of the invention relates to a spherical graphite thermal conductive filler, a spherical graphite/polymer thermal conductive composite material and a preparation method thereof. The spherical graphite thermal conductive filler provided by the embodiment of the present invention includes spherical graphite, coagulant and graphene oxide from inside to outside; the preparation method includes the following steps: mixing spherical graphite with coagulant, separating spherical graphite adsorbed coagulant from coagulant; mixing spherical graphite adsorbed coagulant with graphene oxide while wet, and separating. The spherical graphite/polymer thermal conductive composite material provided by the embodiment of the present invention is prepared from raw materials including the following components: the spherical graphite thermal conductive filler and the polymer material; the preparation method comprises the following steps: mixing and compounding the spherical graphite thermal conductive filler and the polymer material. The spherical graphite/macromolecule thermal conductive composite material provided by the invention uses spherical graphite thermal conductive filler, which has high thermal conductivity, good mechanical properties, simple process and low cost.

【技术实现步骤摘要】
球形石墨导热填料、球形石墨/高分子导热复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种球形石墨导热填料、球形石墨/高分子导热复合材料及其制备方法。
技术介绍
导热材料在电子、能源、化工、航空航天等领域有广泛的应用。常用的导热材料有金属、碳材料、氮化物、氧化物、高分子导热复合材料等。其中高分子导热复合材料具有密度小、易加工、易成型、耐腐蚀等优点，是应用最广泛的类型之一。高分子导热复合材料由导热填料和高分子复合而成。常用的导热填料有金属、碳材料、氮化物、金属氧化物等。研究表明，高分子导热复合材料的散热性能受到高分子的热导率，导热填料的热导率、浓度、形貌、排列取向、表面修饰等因素的影响。一般而言，当导热填料的热导率高、浓度大，则复合材料的热导率高、散热效果好。具有石墨结构的碳材料(石墨、石墨烯、石墨纳米片、碳纳米管等)具有高热导率，被广泛用作导热填料。但是它们在高分子中分散性较差，界面作用力弱，当浓度较高时往往造成复合材料力学性能严重下降。研究者通常通过氧化、酸化等方法改变碳材料的表面物理化学特性，并在此基础上进一步进行修饰，提高它们与高分子的相容性，改善分散性，增强界面作用。但是这种化学改性由于在碳材料表面制造了大量缺陷，导致热导率显著降低，对于导热应用而言，有时候得不偿失。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
专利技术目的为解决上述问题，本专利技术的一个目的在于提供一种球形石墨导热填料及其制备方法，本专利技术选择球形石墨作为导热填料，并通过物理改性的方法提高球形石墨导热填料在高分子中的分散性，避免了化学改性方法在碳材料表面引入大量缺陷的问题，用于高分子导热复合材料可使其兼具良好的导热性能、力学性能和性价比。本专利技术的另一目的还在于提供一种球形石墨/高分子导热复合材料及其制备方法，本专利技术提供的球形石墨/高分子导热复合材料使用了上述球形石墨导热填料，具有热导率高、力学性能好、工艺简单、成本较低等优点。解决方案为实现本专利技术目的，本专利技术实施例提供了一种球形石墨导热填料，从内到外包括：球形石墨、凝固剂和氧化石墨烯。本专利技术实施例还提供了一种球形石墨导热填料的制备方法，包括下述步骤：将球形石墨与凝固剂混合，将吸附了凝固剂的球形石墨从凝固剂中分离出来；将吸附了凝固剂的球形石墨趁湿与氧化石墨烯混合，分离。上述球形石墨导热填料、球形石墨导热填料的制备方法在一种可能的实现方式中，所述球形石墨的平均粒径为0.1-500μm，可选地为1-100μm，进一步可选地为2-50μm。上述球形石墨导热填料、球形石墨导热填料的制备方法在一种可能的实现方式中，所述凝固剂包括水溶性凝固剂。上述球形石墨导热填料、球形石墨导热填料的制备方法在一种可能的实现方式中，所述水溶性凝固剂包括具有水溶性并能电离产生阳离子的物质；可选地，所述水溶性凝固剂包括：水溶性的无机酸、有机酸、无机盐、有机盐、阳离子表面活性剂、季铵盐、胺基化合物、羧基化合物、阳离子聚电解质或阳离子聚合物中的至少一种；进一步可选地，所述水溶性凝固剂包括：盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸、草酸、苹果酸、枸椽酸、酒石酸、抗坏血酸、烷基羧酸钠、氯化钙、氯化钠、氯化镍、氯化铁、氯化钾、硝酸钙、硝酸钠、硝酸镍、硝酸铁、硝酸钾、硫酸钠、硫酸钾、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、磷酸钾、磷酸二氢钾、聚乙烯亚胺、十六烷基三甲基溴化铵、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、十八烷基硫酸钠或聚二烯丙基二甲基氯化铵中的至少一种；更进一步可选地，所述水溶性凝固剂包括：氯化钙、聚乙烯亚胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵或邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。上述球形石墨导热填料的制备方法在一种可能的实现方式中，球形石墨、凝固剂和氧化石墨烯的质量比为(5-50000)：(2-20000)：(1-10000)。在制备时，1g的球形石墨，即使只吸收了极少的凝固剂(如，0.000001g)，也可以使少量的氧化石墨烯包覆在吸附了凝固剂的球形石墨表面。这是由于单层的氧化石墨烯质量非常小，足以被少量凝固剂的静电作用吸引，因此，制备方法中球形石墨、凝固剂和氧化石墨烯的质量比范围极大。上述球形石墨导热填料的制备方法在一种可能的实现方式中，所述水溶性凝固剂的使用形式包括：液态的水溶性凝固剂直接使用或使用水溶性凝固剂溶液，所述水溶性凝固剂溶液包括水溶性凝固剂，还包括水和/或有机溶剂。上述球形石墨导热填料的制备方法在一种可能的实现方式中，水溶性凝固剂溶液中，水溶性凝固剂的质量分数为0.1％-90％，可选地为1％-40％。上述球形石墨导热填料的制备方法在一种可能的实现方式中，所述水溶性凝固剂溶液包括：水溶性凝固剂水溶液。上述球形石墨导热填料的制备方法在一种可能的实现方式中，所述水溶性凝固剂溶液为氯化钙水溶液、十六烷基三甲基溴化铵醇水溶液、聚乙烯亚胺水溶液、聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液、十八烷基硫酸钠醇水溶液、十八烷基硫酸钠水溶液或硝酸镍水溶液中的至少一种。上述球形石墨导热填料的制备方法在一种可能的实现方式中，所述氧化石墨烯的使用形式包括：氧化石墨烯分散液，所述氧化石墨烯分散液包括氧化石墨烯，还包括水和/或有机溶剂。上述球形石墨导热填料的制备方法在一种可能的实现方式中，氧化石墨烯分散液中，氧化石墨烯的质量分数为0.01％-5％，可选地为0.05％-1％。上述球形石墨导热填料的制备方法在一种可能的实现方式中，将球形石墨与凝固剂混合的浸泡时间≥5min，可选地为10-60min。本专利技术实施例还提供了一种球形石墨/高分子导热复合材料，由包括下述组分的原料制得：上述球形石墨导热填料，和高分子材料。本专利技术实施例还提供了一种球形石墨/高分子导热复合材料的制备方法，包括下述步骤：将上述球形石墨导热填料和高分子材料混合，复合。上述球形石墨/高分子导热复合材料、球形石墨/高分子导热复合材料的制备方法在一种可能的实现方式中，除了球形石墨导热填料和高分子材料外，还包括至少一种制备导热复合材料所需的助剂。上述球形石墨/高分子导热复合材料、球形石墨/高分子导热复合材料的制备方法在一种可能的实现方式中，所述助剂包括增塑剂、增韧剂、阻燃剂或固化剂中的至少一种。上述球形石墨/高分子导热复合材料在一种可能的实现方式中，球形石墨/高分子导热复合材料中球形石墨导热填料的质量分数为1％-80％，可选地为5％-40％，进一步可选地为20％-40％。上述球形石墨/高分子导热复合材料的制备方法在一种可能的实现方式中，球形石墨导热填料和高分子材料的质量比为(1-80)：(20-99)；可选地为(5-40)：(60-95)。上述球形石墨/高分子导热复合材料、球形石墨/高分子导热复合材料的制备方法在一种可能的实现方式中，所述高分子材料包括：热塑性高分子、热固性高分子、橡胶或纤维中的至少一种；可选地，所述高分子材料包括：聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚甲醛、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚酯、天然橡胶、丁腈橡胶、有机硅橡胶、氟橡胶、聚乙烯醇、聚乳酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯、聚丁二烯、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚异丁烯、聚异丁烯酸甘油酯、热塑性树本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球形石墨导热填料，从内到外包括：球形石墨、凝固剂和氧化石墨烯。

【技术特征摘要】
1.一种球形石墨导热填料，从内到外包括：球形石墨、凝固剂和氧化石墨烯。2.一种球形石墨导热填料的制备方法，包括下述步骤：将球形石墨与凝固剂混合，将吸附了凝固剂的球形石墨从凝固剂中分离出来；将吸附了凝固剂的球形石墨趁湿与氧化石墨烯混合，分离。3.根据权利要求1所述的球形石墨导热填料或权利要求2所述的球形石墨导热填料的制备方法，其特征在于：所述球形石墨的平均粒径为0.1-500μm，可选地为1-100μm，进一步可选地为2-50μm。4.根据权利要求1所述的球形石墨导热填料或权利要求2所述的球形石墨导热填料的制备方法，其特征在于：所述凝固剂包括水溶性凝固剂；可选地，所述水溶性凝固剂包括具有水溶性并能电离产生阳离子的物质；进一步可选地，所述水溶性凝固剂包括：水溶性的无机酸、有机酸、无机盐、有机盐、阳离子表面活性剂、季铵盐、胺基化合物、羧基化合物、阳离子聚电解质或阳离子聚合物中的至少一种；再进一步可选地，所述水溶性凝固剂包括：盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸、草酸、苹果酸、枸椽酸、酒石酸、抗坏血酸、烷基羧酸钠、氯化钙、氯化钠、氯化镍、氯化铁、氯化钾、硝酸钙、硝酸钠、硝酸镍、硝酸铁、硝酸钾、硫酸钠、硫酸钾、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、磷酸钾、磷酸二氢钾、聚乙烯亚胺、十六烷基三甲基溴化铵、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、十八烷基硫酸钠或聚二烯丙基二甲基氯化铵中的至少一种；更进一步可选地，所述水溶性凝固剂包括：氯化钙、聚乙烯亚胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵或邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。5.根据权利要求4所述的球形石墨导热填料的制备方法，其特征在于：球形石墨、凝固剂和氧化石墨烯的质量比为(5-50000)：(2-20000)：(1-10000)；和/或，所述水溶性凝固剂的使用形式包括：液态的水溶性凝固剂直接使用或使用水溶性凝固剂溶液；可选地，所述水溶性凝固剂溶液为氯化钙水溶液、十六烷基三甲基溴化铵醇水溶液、聚乙烯亚胺水溶液、聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液、十八烷基硫酸钠醇水溶液、十八烷基硫酸钠水溶液或硝酸镍水溶液中的至少一种；和/或，所述氧化石墨烯的使用形式包括：氧化石墨烯分散液；和/或，将球形石墨与凝固剂混合的浸泡时间≥5min，可选地为10-60min。6.根据权利要求5所述的球形石墨导热填料的制备方法，其特征在于：水溶性凝固剂溶液中，水溶性凝固剂的质量分数为0.1％-90％，进一步可选地为1％-40％；和/或，氧化石墨烯分散液中，氧化石墨烯的质量分数为0.01％-5％，进一步可选地为0.05％-1％。7.一种球形石墨/高分子导热复合材料，由包括下述组分的原料制得：权利要求1所述的球形石墨导热填料或权利要求2所述的球形石墨导热填料的制备方法制得的球形石墨导热填料，和高分子材料。8.根据权利要求7所述的球形石墨/高分子导热复合材料，其特征在于：除了球形石墨导热填料和高分子材料外，还包括至少一种制备导热复合材料所需的助剂；可选地...

【专利技术属性】
技术研发人员：包晨露，王慧慧，张松迪，刘明禹，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12