一种准各向同性高导热复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于沥青基碳纤维增强复合材料制备技术领域。本发明专利技术提供了一种准各向同性高导热复合材料的制备方法，本发明专利技术选用HI‑BS含量20～30％的油系中间相沥青为原料，经过加压预氧化、碳化、石墨化，得到微观片层结构网络互联的碳纤维，再经过浸渍、碳化、石墨化处理得到准各向同性高导热复合材料。该方法通过熔融纺丝，使得沥青中的轻质组分逸散到纤维表面；再经过加压预氧化，在纤维发生径向形变的同时，抑制了表面轻质组分的分解、向外逸散，使纤维氧化充分的同时，实现了纤维间的线状、面状粘连，并通过后续的碳化、石墨化处理，实现石墨片层的网络互联，使复合材料Z向导热的大幅提升。本发明专利技术还提供了所述的高导热复合材料，具有准各向同性的性质。

【技术实现步骤摘要】
一种准各向同性高导热复合材料及其制备方法
本专利技术涉及沥青基碳纤维增强复合材料制备
，尤其涉及一种准各向同性高导热复合材料及其制备方法。
技术介绍
电子信息技术的飞速发展，对材料的热管理能力提出了更高的要求；现代式的移动办公又对设备提出了便携、轻质要求；材料的比热导率成为科研工作者的关注焦点。作为“碳材料”的一枝，中间相沥青基碳纤维不仅密度比金属、陶瓷小，同时以极高的比热导率，备受瞩目。其作为增强体，用于提升材料的热学性能屡见报道。但由于碳纤维较强的表面惰性，极易引入较差的相界面；大量研究工作探究了对碳纤维表面处理的方法，如氧化刻蚀法，表面接枝法、气相沉积法、电泳沉积法、表面涂层法、等离子体法、气液双效法等；这些方法在一定程度上降低因较差的界面状态而引入的界面热阻，但并未从根本上缓解界面处于不匹配的问题；此外碳纤维本身的各向异性，径向热导率远低于轴向热导率，使得其在Z向的导热性能并不突出。要从根本上减少这种界面处声子不匹配带来的巨大界面热阻，需设法使碳纤维与碳纤维“粘”在一起，用碳纤维-碳纤维界面，取代碳纤维-基体界面。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种准各向同性高导热复合材料的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：/n(1)将中间相沥青熔融纺丝，得到丝状沥青；/n(2)将丝状沥青和油剂顺次进行集束和干燥，得到沥青原丝；/n(3)将沥青原丝进行加压预氧化处理，得到沥青纤维；/n(4)将沥青纤维顺次进行碳化处理和石墨化处理，得到碳纤维；/n(5)将碳纤维和沥青顺次进行浸渍处理和碳化处理，重复操作若干次，得到碳/碳复合材料；/n(6)将碳/碳复合材料进行石墨化处理，即得所述的准各向同性高导热复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种准各向同性高导热复合材料的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：
(1)将中间相沥青熔融纺丝，得到丝状沥青；
(2)将丝状沥青和油剂顺次进行集束和干燥，得到沥青原丝；
(3)将沥青原丝进行加压预氧化处理，得到沥青纤维；
(4)将沥青纤维顺次进行碳化处理和石墨化处理，得到碳纤维；
(5)将碳纤维和沥青顺次进行浸渍处理和碳化处理，重复操作若干次，得到碳/碳复合材料；
(6)将碳/碳复合材料进行石墨化处理，即得所述的准各向同性高导热复合材料。


2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中中间相沥青为油系，所述中间相沥青的软化点为250～300℃；
所述中间相沥青包含正庚烷不溶-甲苯可溶物，所述正庚烷不溶-甲苯可溶物的质量分数为中间相沥青的20～30％；
所述熔融纺丝的温度为320～350℃，所述丝状沥青的直径为5～20μm。


3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中油剂中氨基硅油的质量分数为0.1～1％，所述丝状沥青和油剂的质量比为1：0.3～0.8；
所述集束的规格为0.5～2K，所述干燥的温度为20～30℃，所述干燥的时间为20～30h。


4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中加压预氧化处理的压力为0.2～0.5MPa；
所述加压预氧化处理包含顺次进行的第一段变温处理和第二段变温处理；
所述第一段变温处理的升温速率为0.1～1℃/min，所述第一段变温处理的目标温度为低于中间相沥青玻璃态转变温度的8～12℃，所述第一段变温处理的保温时间为20～100min；
所述第二段变温处理的升温速率为0.5～5℃/min，所述第二段变温处理的目标温度为295～305℃。


5.如权利要求1、2或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中碳化处理为顺次进行的低温碳化和高温碳化；
所述低温碳化的温度为400～800℃，升温至所述低温碳化温...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶崇，张岳峰，黄东，吴晃，叶高明，刘玲，刘金水，
申请(专利权)人：湖南东映碳材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43