一种薄片型导热吸波复合材料制造技术

本发明专利技术涉及吸波材料技术领域，一种薄片型导热吸波复合材料，掺杂的N原子在碳中能够形成石墨型N，石墨化结构与静电纺丝碳化得到的多孔碳纤维具有相对较好的结构有序性，从而具有良好的轴向热导率，而多孔碳纤维上的多孔结构能够使电磁波在传播的过程中增加电磁波的散射与反射次数，进行多次吸收，并将电磁波的能量转换为能够通过轴向导热散去的热量，从而起到电磁波吸收的作用，空心结构的Fe

【技术实现步骤摘要】
一种薄片型导热吸波复合材料
本专利技术涉及吸波材料
，具体为一种薄片型导热吸波复合材料。
技术介绍
随着社会的发展，电子设备成为了人们生活中不可缺少的物品，而随着电子设备的轻薄化、运行速度高频、高速化以及高度的集成化，电子设备芯片越来越高的性能不可避免的会在使用过程中散发热量，而热量的堆积则易导致精密芯片的损坏，从而影响电子设备的使用寿命，相关研究表明，电子元件的在正常工作温度的基础上降低1℃，可以减少4％的故障率，而过度过高，超过正常温度10-20℃，甚至能达到100％故障率，因此需要导热结构来辅助芯片散热，同时，由于芯片还需要应对电磁干扰的问题，因此若在导热结构起到散热功能的同时还能具备吸波特性，则能够使电子设备进一步的轻薄化。碳材料是一种具有优异导热性能的材料，作为最为常见的高导热系数材料，具有一系列优良的性质，且多孔碳纤维等结构能够形成导电网络，能够等效为负载阻抗，从而使电流能量能够转换为热能，起到对电磁波进行吸收与衰减的作用，而单一电损耗机制的碳纤维在进行吸波时会产生热量，且要吸收低频波段，因此吸波性能仍旧需要增强，而通过与磁损耗机制的铁磁类吸波材料Fe3O4复合，不仅能够具有更好的吸波电磁屏蔽性能，还能保持碳纤维良好的导热特性，从而得到性能优异的导热吸波复合材料，能够满足设备的轻薄化发展。(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种薄片型导热吸波复合材料，解决了传统导热材料不具备吸波性能以及单一碳材料吸波性能不佳的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种薄片型导热吸波复合材料制备方法包括以下步骤：(1)将酚醛树脂加入至二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌溶解，再加入K2CO3，混合均匀后加入4-硝基邻苯二甲氰基，加热至70-90℃进行亲核取代反应，待反应结束，蒸发溶剂，洗涤、真空干燥，得到双氰基酚醛树脂；(2)将双氰基酚醛树脂与聚乙烯醇缩丁醛酯加入至乙醇溶液中，得到纺丝原液，通过静电纺丝机进行静电纺丝，得到纺丝纤维，接着分段加热固化，得到酚醛树脂纤维；(3)将酚醛树脂纤维加入管式炉内，于氮气氛围中，升温进行碳化过程，得到N掺杂多孔碳纤维；(4)将十二烷基磺酸钠加入至乙二醇溶剂中，搅拌溶解，再加入FeCl3与乙酸钠，搅拌后加入至聚四氟乙烯内胆中，再浸入N掺杂多孔碳纤维，进行溶剂热反应，分离、洗涤、真空干燥，得到空心纳米Fe3O4包覆多孔碳纤维；(5)空心纳米Fe3O4包覆多孔碳纤维与200-260％的石蜡加热搅拌混合均匀，倒入模具中，压片，得到薄片型导热吸波复合材料。优选的，所述步骤(1)中酚醛树脂、4-硝基邻苯二甲氰基与K2CO3的质量比为100:60-80:23-35。优选的，所述步骤(2)中双氰基酚醛树脂与聚乙烯醇缩丁醛酯的质量比为100:1-1.5。优选的，所述步骤(2)中静电纺丝参数为纺丝电压为22-26KV，进液速度为0.8-1.2ml/h，接受距离为12-18cm。优选的，所述步骤(2)中分段加热固化的过程为70-90℃固化1-2h，100-120℃固化2-3h，120-140℃固化1-2h，170-190℃固化1-2h。优选的，所述步骤(3)中碳化过程的温度为900-1000℃，碳化的时间为1-2h。优选的，所述步骤(4)中N掺杂多孔碳纤维、FeCl3、乙酸钠与十二烷基磺酸钠的质量比为100:150-190:40-60:240-320。优选的，所述步骤(4)中溶剂热反应的温度为170-190℃，反应的时间为12-24h。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下实验原理和有益技术效果：该一种薄片型导热吸波复合材料，先以酚醛树脂上的酚羟基与4-硝基邻苯二甲氰基上的硝基，在K2CO3的催化下进行亲核取代反应，得到双氰基酚醛树脂，再将双氰基酚醛树脂与聚乙烯醇缩丁醛酯与乙醇溶剂配置成纺丝液进行静电纺丝，待纺丝结束后，通过分段加热固化的方式避免纤维熔并现象的发生，加热自固化的过程中，酚醛树脂主链上的酚羟基能够催化邻苯二甲氰基形成亚胺基酯后，接着再与邻苯二甲氰基团形成酞菁环和异吲哚啉结构，从而固化得到酚醛树脂纤维，接着于管式炉内进行碳化，以酚醛树脂中的酞菁环和异吲哚啉结构作为氮源，刚性苯环作为碳骨架，碳化得到了主要为微孔结构的多孔碳纤维，具有非常高的孔容与比表面积，并在以奥斯特瓦尔德熟化机制溶剂热制备空心纳米Fe3O4的同时加入多孔碳纤维，得到了空心纳米Fe3O4包覆多孔碳纤维，最后与石蜡共混压片，制得薄片型导热吸波复合材料，由于掺杂的N原子在碳中能够形成石墨型N，而石墨化的结构能够有效的提升碳材料的导热性能，通过静电纺丝再碳化得到的多孔碳纤维具有相对较好的结构有序性，因此也具有更好的轴向热导率，而多孔碳纤维上的多孔结构能够使电磁波在传播的过程中增加电磁波的散射与反射次数，通过纤维的孔隙进行多次吸收，而电磁波在碳材料中传播时，能等效于随时间变化的电磁场中，由于内部载流子存在，能够在宏观层面产生电流，从而将电磁波的能量转换为能够通过轴向导热散去的热量，从而起到电磁波吸收，电磁屏蔽的作用。该一种薄片型导热吸波复合材料，由于制备了空心结构的Fe3O4，空心结构的Fe3O4禁带的宽度相对较低，更有利于形成空间电荷极化，且具有更高的饱和磁化强度，因此空心结构的Fe3O4相较于普通纳米Fe3O4的介电常数实部与虚部都相对更小，因此具有更好的磁损耗性能，由于其结构特性能够引起强烈的自然共振与畴壁共振，空心结构能够造成多重散射，同时还能够产生界面极化弛豫现象，因此具有良好的吸波性能，在空心纳米Fe3O4与多空碳纤维的协效作用下，薄片在具有良好的导热性能的同时具有宽频的电磁屏蔽性能，从而同时满足导热性与吸波性，不仅能够有效的起到降低温度，减少故障率，还能够满足电子设备轻薄化的要求。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：所述一种薄片型导热吸波复合材料制备方法如下：(1)将酚醛树脂加入至二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌溶解，再加入K2CO3，混合均匀后加入4-硝基邻苯二甲氰基，其中酚醛树脂、4-硝基邻苯二甲氰基与K2CO3的质量比为100:60-80:23-35，加热至70-90℃进行亲核取代反应，待反应结束，蒸发溶剂，洗涤、真空干燥，得到双氰基酚醛树脂；(2)将质量比为100:1-1.5的双氰基酚醛树脂与聚乙烯醇缩丁醛酯加入至乙醇溶液中，得到纺丝原液，通过静电纺丝机进行静电纺丝，纺丝电压为22-26KV，进液速度为0.8-1.2ml/h，接受距离为12-18cm，得到纺丝纤维，接着分段加热固化，70-90℃固化1-2h，100-120℃固化2-3h，120-140℃固化1-2h，170-190℃固化1-2h，得到酚醛树脂纤维；(3)将酚醛树脂纤维加入管式炉内，于氮气氛围中，升温进行碳化过程，碳化的温度为900-1000℃，碳化的时间为1-2h，得到N掺杂多孔碳纤维；(4)将十二烷基磺酸钠加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄片型导热吸波复合材料，其特征在于：所述的一种薄片型导热吸波复合材料制备方法包括以下步骤：/n(1)将酚醛树脂加入至二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌溶解，再加入K

【技术特征摘要】
1.一种薄片型导热吸波复合材料，其特征在于：所述的一种薄片型导热吸波复合材料制备方法包括以下步骤：
(1)将酚醛树脂加入至二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌溶解，再加入K2CO3，混合均匀后加入4-硝基邻苯二甲氰基，加热至70-90℃进行亲核取代反应，待反应结束，蒸发溶剂，洗涤、真空干燥，得到双氰基酚醛树脂；
(2)将双氰基酚醛树脂与聚乙烯醇缩丁醛酯加入至乙醇溶液中，得到纺丝原液，通过静电纺丝机进行静电纺丝，得到纺丝纤维，接着分段加热固化，得到酚醛树脂纤维；
(3)将酚醛树脂纤维加入管式炉内，于氮气氛围中，升温进行碳化过程，得到N掺杂多孔碳纤维；
(4)将十二烷基磺酸钠加入至乙二醇溶剂中，搅拌溶解，再加入FeCl3与乙酸钠，搅拌后加入至聚四氟乙烯内胆中，再浸入N掺杂多孔碳纤维，进行溶剂热反应，分离、洗涤、真空干燥，得到空心纳米Fe3O4包覆多孔碳纤维；
(5)空心纳米Fe3O4包覆多孔碳纤维与200-260％的石蜡加热搅拌混合均匀，倒入模具中，压片，得到薄片型导热吸波复合材料。


2.根据权利要求1所述的一种薄片型导热吸波复合材料，其特征在于：所述步骤(1)中酚醛树脂、4-硝基邻苯二甲氰基与K2CO3的质量比为100:60-80:23-35。


3....

【专利技术属性】
技术研发人员：王政华，梁邦芳，
申请(专利权)人：湖南飞鸿达新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43