可降解高导热复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于复合材料技术领域，具体涉及可降解高导热复合材料及其制备方法。本发明专利技术所要解决的技术问题是提供可降解高导热复合材料及其制备方法，制备方法包括以下步骤：将导热填料、壳聚糖微球和酸性水溶液混匀，然后干燥成型即可。本发明专利技术复合材料可降解，同时导热材料在基体中定向排列，形成导热网络，具有良好的导热性能。的导热性能。的导热性能。

【技术实现步骤摘要】
可降解高导热复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种可降解高导热复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于密集的集成电路会在内部产生大量的热量积聚，有效的散热是保证导热材料工作效率和使用寿命的关键。因此，有必要使用导热性优异的导热界面材料来散热。聚合物具有成本低、加工性能好、重量轻等优点，是一种理想的导热材料。遗憾的是，大多数聚合物的导热系数小于0.5W
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‑1，其热管理水平处于较低水平。但这一问题可以通过加入高导热填料和使用聚合物作为基体材料的共同策略来解决。常用的聚合物底物有聚丙烯、环氧树脂、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚酰胺、硅橡胶等。然而，值得注意的是，这些聚合物基衬底，特别是热固性聚合物，在自然环境中很难降解。截至2015年，全球生产了大约630万吨塑料垃圾，其中91％最终被焚烧或堆积在自然环境中。以上两种处理方法会给我们生活中的生态环境和社会经济带来很多负面影响。焚烧会产生大量的有害气体，掩埋和留在环境中的塑料垃圾会变成微塑料，然后进入河流和山区。这些危害最终将通过大气循环和生物链回到人类身上。随着塑料工业的快速发展，白色污染问题只会越来越严重。因此，使用可降解材料是解决这一问题的有效途径。目前，使用可降解聚合物作为导热基材是一种理想的解决方案。壳聚糖是从甲壳类动物的外骨骼中提取的，是生产中仅次于纤维素的第二大天然高分子材料。其来源广泛、无毒、成膜性能好、生物降解性好，已被广泛应用于食品包装、医药材料、水处理等。然而，壳聚糖在热管理领域的应用却鲜有报道。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可降解高导热复合材料的制备方法。该制备方法包括以下步骤：将导热填料、壳聚糖微球和酸性水溶液混匀，然后干燥成型即可。
[0004]其中，上述可降解高导热复合材料的制备方法中，所述酸性水溶液为乙酸、硝酸、硫酸或葡萄糖酸中的至少一种的水溶液。
[0005]优选的，上述可降解高导热复合材料的制备方法中，所述酸性水溶液为乙酸水溶液。
[0006]其中，上述可降解高导热复合材料的制备方法中，所述酸性水溶液的pH为4～6。
[0007]优选的，上述可降解高导热复合材料的制备方法中，所述酸性水溶液的pH为5。
[0008]其中，上述可降解高导热复合材料的制备方法中，所述干燥成型温度为10～80℃。
[0009]进一步的，上述可降解高导热复合材料的制备方法中，若干燥成型温度为40～80℃，则将导热填料、壳聚糖微球和酸性水溶液形成的混合物常温放置5～20min再干燥成型。
[0010]其中，上述可降解高导热复合材料的制备方法中，所述导热填料为氮化硼、石墨烯、石墨粉、碳纳米管、三氧化二铝、银纳米线或铝粉中的至少一种。
[0011]其中，上述可降解高导热复合材料的制备方法中，所述导热填料为改性导热填料。
[0012]进一步的，上述可降解高导热复合材料的制备方法中，采用等离子体处理、氧化处理、表面涂覆或表面接技处理对导热填料进行改性得到改性导热填料。
[0013]更进一步的，上述可降解高导热复合材料的制备方法中，所述等离子体处理气氛条件为氧气、氨气或空气。
[0014]更进一步的，上述可降解高导热复合材料的制备方法中，所述氧化处理为气相氧化、液相氧化或电化学氧化。所述气相氧化所采用的氧化剂为空气或氧气。所述液相氧化所采用的氧化剂为高锰酸钾溶液、浓硫酸溶液、浓硝酸溶液或双氧水。
[0015]更进一步的，上述可降解高导热复合材料的制备方法中，所述表面涂覆所用偶联剂为聚多巴胺、KH550、KH560或KH570。
[0016]其中，上述可降解高导热复合材料的制备方法中，所述壳聚糖微球的直径为0.5～800μm。
[0017]其中，上述可降解高导热复合材料的制备方法中，所述壳聚糖微球采用乳化交联法、喷雾法、离子凝胶法或沉淀法制备得到。
[0018]其中，上述可降解高导热复合材料的制备方法中，导热填料与微球质量比为1﹕99～60﹕40。
[0019]本专利技术还提供了由上述方法制备得到的可降解高导热复合材料。
[0020]本专利技术方法能有效控制导热填料排列于微球间隙，形成导热网络，相对少量即可达到高效的导热效果；与传统共混法制备的导热复合材料相比，在等量导热填料条件下，可达到更好的导热效果，相应减少了生产成本。且本专利技术所采用的聚合物基材为壳聚糖，可降解，对环境友好。
附图说明
[0021]图1实施例3壳聚糖微球与BN所制备材料的截断面SEM图，右图为局部放大图
[0022]图2实施例3对比例所得复合材料截断面SEM图
具体实施方式
[0023]本专利技术可降解高导热复合材料的制备方法，包括以下步骤：将导热填料加入水中，形成均匀的悬浊液，然后加入壳聚糖微球，搅拌充分混合后加入酸，形成导热填料、壳聚糖微球和酸性水溶液的混合物，酸溶解壳聚糖微球的部分表面，溶掉的部分壳聚糖成为微球与填料之间的粘结剂，从而将导热填料粘附在微球表面，然后干燥成型，填料有序排列于相邻壳聚糖微球间隙，形成导热网络，得到可降解高导热复合材料。
[0024]本专利技术方法中，利用的原理是酸性物质能够溶解壳聚糖使壳聚糖具有粘附能力，从而将导热填料粘附到壳聚糖微球表面。本专利技术对于酸性物质种类并没有特别限定，只要是酸性物质即可，例如乙酸、硝酸、硫酸或葡萄糖酸。优选乙酸。本专利技术中只要是显酸性的水溶液即可，对浓度或pH没有特别的限定。优选酸性水溶液的pH为4～6。更优选pH为5。本专利技术对酸性水溶液的添加量也没有特别限定，只要能够完全淹没壳聚糖微球和导电填料即可。
[0025]本专利技术方法中，对于干燥成型温度没有特别限定，只要能够将水和多余的酸除去，同时不会使添加的导电填料和壳聚糖微球分解即可。常温下水和酸也能够挥发，只是所需时间稍长。优选干燥成型温度为10～80℃。
[0026]本专利技术方法中，为了保证壳聚糖的粘附能力，如后续干燥成型温度为40～80℃时，则干燥温度相对较高，干燥速度较快，则前期可将混合物在常温放置5～20min再进行干燥成型。若后续干燥成型温度为10～40℃时，则干燥温度相对较低，干燥速度较慢，则可直接将混合物干燥成型。
[0027]本专利技术方法中，为了提高导热填料与聚合物壳聚糖基体界面相容性，减少界面声子损失，对导热性能有增强效果。所以优选对导热填料进行改性，得到改性导热填料。改性方法为常规方法，例如等离子体处理、氧化处理、表面涂覆或表面接技处理进行改性。进一步的，所述等离子体处理气氛条件为氧气、氨气或空气。所述氧化处理为气相氧化、液相氧化或电化学氧化。所述气相氧化所采用的氧化剂为空气或氧气。所述液相氧化所采用的氧化剂为高锰酸钾溶液、浓硫酸溶液、浓硝酸溶液或双氧水等。所述表面涂覆所用偶联剂为聚多巴胺、KH550、KH560或KH570等。
[0028]本专利技术方法中，壳聚糖微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.可降解高导热复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将导热填料、壳聚糖微球和酸性水溶液混匀，然后干燥成型即可。2.根据权利要求1所述的可降解高导热复合材料的制备方法，其特征在于：所述酸性水溶液为乙酸、硝酸、硫酸或葡萄糖酸中的至少一种的水溶液；优选的，所述酸性水溶液为乙酸水溶液。3.根据权利要求1或2所述的可降解高导热复合材料的制备方法，其特征在于：所述酸性水溶液的pH为4～6；优选的，所述酸性水溶液的pH为5。4.根据权利要求1～3任一项所述的可降解高导热复合材料的制备方法，其特征在于：所述干燥成型温度为10～80℃。5.根据权利要求4所述的可降解高导热复合材料的制备方法，其特征在于：若干燥成型温度为40～80℃，则将混合物常温放置5～20min再干燥成型。6.根据权利要求1～5...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖景刚，邹倩，熊思维，姜梦影，郑珂，
申请(专利权)人：四川华造宏材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：