一种碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法技术

本申请公开了一种碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，包括：(1)、碳纤维的制备；(2)、碳纤维的表面处理；(3)、对表面处理的碳纤维进行真空干燥。(4)、在40～50℃下混合环氧树脂和固化剂并搅拌30～40分钟；(5)、将碳纤维和稀释剂加入到环氧树脂和固化剂的混合物中搅拌研磨30分钟，所述碳纤维与环氧树脂的质量比为(5～20)：100；(6)、在50～70℃下加入丙酮超声分散10～30分钟；(7)、真空条件下，加热至50～70℃进行搅拌并真空脱泡6～8小时，获得目标产品。本发明专利技术技术方案中，碳纤维的原料来源丰富，制备成本低，所获得的复合材料更加轻便，具有高强度、耐高温、高导热特性，可用于航天航空领域。

Preparation method of carbon fiber / epoxy resin composite material

The invention discloses a preparation method of a carbon fiber / epoxy resin composite material, which comprises: (1) the preparation of carbon fiber; (2) surface treatment of carbon fiber; (3) vacuum drying of the surface treated carbon fiber. (4) at 40 to 50 DEG C mixed with epoxy resin and curing agent and stirring for 30 to 40 minutes; (5), carbon fiber and diluent added to the epoxy resin and curing agent mixture stirring and grinding for 30 minutes, the quality of the carbon fiber and epoxy resin ratio (5 ~ 20):100; (6) at 50 to 70 DEG C by adding acetone ultrasonically dispersed for 10 to 30 minutes; (7), under the condition of vacuum, heating to 50 to 70 DEG C for stirring and vacuum deaeration 6 ~ 8 hours, to obtain the target product. In the technical proposal of the invention, the carbon fiber has the advantages of rich raw material source, low preparation cost, light weight, high strength, high temperature resistance and high thermal conductivity.

【技术实现步骤摘要】

本申请属于电子器件
，特别是涉及一种碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，用于电子器件的散热。
技术介绍
电子设备与散热设备的连接过程是固体与固体的界面接触，实现接触换热是很多电子散热的途径。微观上凹凸不平的两表面接触不够完全，致使接触面产生接触电阻，存在于凹凸不平间隙间的空气对散热的传导能力有着很大的影响，因为空气是热的不良导体。而即便采用较大的压力在两固体表面也无法使这些空隙消除，而且有些电子元器件无法承受较大的压力，这样就会造成更大的间隙，也将严重阻碍电子元器件的热量传导给散热片。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，以克服现有技术中的不足。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本申请实施例公开一种碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，包括：(1)、碳纤维的制备；(2)、碳纤维的表面处理：将碳纤维放入到65～68％的浓硝酸中氧化3～5小时取出，用蒸馏水反复冲洗；(3)、对表面处理的碳纤维进行真空干燥。(4)、在40～50℃下混合环氧树脂和固化剂并搅拌30～40分钟；(5)、将碳纤维和稀释剂加入到环氧树脂和固化剂的混合物中搅拌研磨30分钟，所述碳纤维与环氧树脂的质量比为(5～20):100；(6)、在50～70℃下加入丙酮超声分散10～30分钟；(7)、真空条件下，加热至50～70℃进行搅拌并真空脱泡6～8小时，获得目标产品。优选的，在上述的碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法中，所述步骤(1)中，碳纤维的制备方法包括：将8.9％wt的PAN和1％wt的PVP混合，加入90％wt的DMF，磁力搅拌3个小时，得到透明溶液，再加入1wt‰醋酸镍，搅拌直至形成绿色透明的纺丝前驱体溶液，前驱体溶液通过静电纺丝技术，得到PAN/PVP/醋酸镍复合纳米纤维，PAN/PVP/醋酸镍复合纳米纤维在275℃空气气氛下热处理2h，升温速率为1℃/min，随后转移至管式炉中，炉管中放入2倍PAN/PVP/醋酸镍复合纳米纤维质量的PVP,在氩气气氛下，900℃热处理120分钟，得到分级结构的碳纳米管/镍/碳纤维复合碳材料，分级结构的碳纳米管/镍/碳纤维复合碳材料与氢氧化钾在250度下反应30分钟，再升温到750度反应1个小时，反应在氩气气氛下，升温速率为5℃/min，得到活化后的分级结构的碳纳米管/镍/碳纤维复合碳材料，活化后的分级结构的碳纳米管/镍/碳纤维复合碳材料放入到7M的硝酸溶液中，除去镍，得到分级结构的碳管/碳纤维复合碳材料。优选的，在上述的碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法中，所述环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂以及线型脂肪族类环氧树脂中的一种或几种的混合物。优选的，在上述的碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法中，所述固化剂为聚酰胺树脂。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：碳纤维的原料来源丰富，制备成本低，所获得的复合材料更加轻便，具有高强度、耐高温、高导热特性，可用于航天航空领域。具体实施方式本专利技术通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本专利技术。本实施例中，碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，包括：(1)、碳纤维的制备：8.9％wt的PAN(150,000g/mol)和1％wt的PVP(1,000,000---1,500,000g/mol)混合，加入90％wt的DMF(N,N-二甲基甲酰胺)，磁力搅拌3个小时，得到透明溶液，再加入1wt‰醋酸镍，搅拌直至形成绿色透明的纺丝前驱体溶液。前驱体溶液通过静电纺丝技术，得到PAN/PVP/醋酸镍复合纳米纤维。PAN/PVP/醋酸镍复合纳米纤维在275℃空气气氛下热处理2h，升温速率为1℃/min。随后转移至管式炉中，炉管中放入2倍PAN/PVP/醋酸镍复合纳米纤维质量的PVP,在氩气(99.99％)气氛下，900℃热处理120分钟，得到分级结构的碳纳米管/镍/碳纤维复合碳材料。分级结构的碳纳米管/镍/碳纤维复合碳材料与氢氧化钾(质量比1:5)在250度下反应30分钟，再升温到750度反应1个小时，反应在氩气气氛下，升温速率为5℃/min，得到活化后的分级结构的碳纳米管/镍/碳纤维复合碳材料。活化后的分级结构的碳纳米管/镍/碳纤维复合碳材料放入到7M的硝酸溶液中，除去镍，得到分级结构的碳管/碳纤维复合碳材料(2)、碳纤维的表面处理：将碳纤维放入到65～68％的浓硝酸中氧化3小时取出，用蒸馏水反复冲洗。(3)、对表面处理的碳纤维进行真空干燥。(4)、在40℃下混合环氧树脂和固化剂并搅拌30分钟；(5)、将碳纤维和稀释剂加入到环氧树脂和固化剂的混合物中搅拌研磨30分钟,碳纤维与环氧树脂的质量比为1:20；(6)、在50℃下加入丙酮超声分散10分钟；(7)、真空条件下，加热至70℃进行搅拌并真空脱泡6小时，获得目标产品。分别对目标产品进行微观表面SEM测试、导热性能测试、以及界面接触热阻测试，可知：(1)、纳米铜颗粒分布均匀，彼此之间相互接触形成导热网链。(2)、目标产品的导热系数达到0.66W(m.K)；(3)、在界面接触压力为1MPa时，接触热阻为26.53mm2K/W。最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括：(1)、碳纤维的制备；(2)、碳纤维的表面处理：将碳纤维放入到65～68％的浓硝酸中氧化3～5小时取出，用蒸馏水反复冲洗；(3)、对表面处理的碳纤维进行真空干燥；(4)、在40～50℃下混合环氧树脂和固化剂并搅拌30～40分钟；(5)、将碳纤维和稀释剂加入到环氧树脂和固化剂的混合物中搅拌研磨30分钟，所述碳纤维与环氧树脂的质量比为(5～20)：100；(6)、在50～70℃下加入丙酮超声分散10～30分钟；(7)、真空条件下，加热至50～70℃进行搅拌并真空脱泡6～8小时，获得目标产品。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括：(1)、碳纤维的制备；(2)、碳纤维的表面处理：将碳纤维放入到65～68％的浓硝酸中氧化3～5小时取出，用蒸馏水反复冲洗；(3)、对表面处理的碳纤维进行真空干燥；(4)、在40～50℃下混合环氧树脂和固化剂并搅拌30～40分钟；(5)、将碳纤维和稀释剂加入到环氧树脂和固化剂的混合物中搅拌研磨30分钟，所述碳纤维与环氧树脂的质量比为(5～20)：100；(6)、在50～70℃下加入丙酮超声分散10～30分钟；(7)、真空条件下，加热至50～70℃进行搅拌并真空脱泡6～8小时，获得目标产品。2.根据权利要求1所述的碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，碳纤维的制备方法包括：将8.9％wt的PAN和1％wt的PVP混合，加入90％wt的DMF，磁力搅拌3个小时，得到透明溶液，再加入1wt‰醋酸镍，搅拌直至形成绿色透明的纺丝前驱体溶液，前驱体溶液通过静电纺丝技术，得到PAN/PVP/醋酸镍复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯，
申请(专利权)人：张家港市舜辰机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32