一种利用三聚氰胺甲醛泡沫制备导热复合材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用三聚氰胺甲醛泡沫制备导热复合材料的方法，利用三聚氰胺甲醛泡沫自身的丰富微观孔洞结构，将其碳化后，得到易于制备、造价低廉的碳泡沫结构材料；与环氧树脂混合后，在保持基体环氧树脂机械强度高、加工性优良优点的同时，利用该碳泡沫结构作为导热填料，得到了导热性能较好的导热复合材料。本方法还可以对高温碳化后得到的三维网络结构碳泡沫进行压缩处理，提高碳泡沫的密度，得到导热性能更好的材料。本发明专利技术制备方法成本低、工艺流程简单易行，所得复合材料的导热系数为0.49～0.71W/(m

【技术实现步骤摘要】
一种利用三聚氰胺甲醛泡沫制备导热复合材料的方法


[0001]本专利技术涉及一种利用三聚氰胺甲醛泡沫制备导热复合材料的方法，属于复合材料领域。

技术介绍

[0002]随着电子技术的不断进步，如今的各种电子设备都朝着集成化、小型化的方向发展，电子设备功率密度显著提高，电子设备发热量提高，造成温度升高，威胁设备的稳定性。而在如今的各种电子设备中，高分子材料占到了总材料构成中相当大的比例，所以如何开发出具有良好导热性能的高分子材料具有重要意义。
[0003]高分子材料具有多方面优异性能，但也存在许多缺点，如耐热性差，价格昂贵等，在导热材料领域，纯的高分子材料导热系数很小，无法直接作为导热材料的使用。以高分子材料作为基体，选用合适的无机填料作为导热填料，赋予高分子材料良好的导热、冲击韧性和力学强度、优良加工性及低成本等综合性能，使其成为具有良好热传导性能的导热高分子材料，从而使其能够广泛的应用在电工电气、LED照明、化工换热器等领域。高分子导热材料的工业需求逐渐量逐渐增加，但对高分子导热材料的研究却难以跟上工业需求。
[0004]目前，大部分提高高分子材料导热性能的技术路线是在高分子材料中填充具有较高导热系数的导热填料，包括填充单一或多种种类、形状的填料，但这些方法制备流程均较为复杂，填料的造价相对较高，且会严重影响到材料的其他性能。因此，要加强对导热高分子材料的研究，以便于将其更好的应用于工业生产中。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种利用三聚氰胺甲醛泡沫制备导热复合材料的方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]一种利用三聚氰胺甲醛泡沫制备复合材料的方法，包括以下步骤：
[0008](1)使用密度为5～9kg/m3的三聚氰胺泡沫，利用压缩空气对三聚氰胺甲醛泡沫进行清洗，吹去表面的杂物、灰尘后，裁剪为:长
×
宽
×
高＝3～10cm
×
3～5cm
×
1～2cm的尺寸；
[0009](2)将步骤(1)处理后的三聚氰胺甲醛泡沫在氮气气氛下进行碳化处理，得到三维网络结构碳泡沫；
[0010](3)将环氧树脂、固化剂和促进剂混合均匀，得到混合物；然后在模具中将混合物与步骤(2)得到的三维网络结构碳泡沫按重量比30～80：1进行混合，并置于真空干燥箱中，于80℃真空下浸渍1小时；浸渍完成后，在高温下进行固化，固化完成后得到复合材料成品。
[0011]所述氮气的纯度为99.999％，流量为0.5L/min。
[0012]所述碳化处理时温度程序的设置为：以5～10℃/min的速率从室温升至400℃，保温30～60min，再以5～10℃/min的速率从400℃升至700℃，保温2小时。
[0013]所述固化剂为改性甲基四氢苯酐、促进剂为2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑。
[0014]所述环氧树脂：固化剂：促进剂的重量比为10：8～9：0.1。
[0015]所述固化的具体方法为：先在80～120℃下放置2～4小时，后在150～180℃下放置5～8小时进行固化。
[0016]步骤(2)还包括，将得到的三维网络结构碳泡沫进一步压缩，利用平整的压板将所述碳泡沫厚度压缩至碳化后厚度的一半。
[0017]本专利技术有益效果：
[0018]本专利技术提供一种利用三聚氰胺甲醛泡沫制备复合材料的方法，利用三聚氰胺甲醛泡沫自身含有的丰富微观孔洞结构，将其碳化后，得到易于制备、造价低廉的碳泡沫结构材料；与环氧树脂混合后，在保持基体环氧树脂机械强度高、加工性优良优点的同时，利用该碳泡沫结构作为导热填料，得到了导热性能较好的导热复合材料。本方法还可以对高温碳化后得到的三维网络结构碳泡沫进行压缩处理，提高碳泡沫的密度，得到导热性能更好的材料。
[0019]本专利技术制备方法成本低、工艺流程简单易行，所得复合材料的导热系数为0.49～0.71W/(m
·
K)，拉伸强度为28.81～53.91MPa、弹性模量为97.2～241.2MPa，具有优良的力学性能。
具体实施方式
[0020]以下结合实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。
[0021]实施例一
[0022]一种利用三聚氰胺甲醛泡沫制备复合材料的方法，包括以下步骤：
[0023](1)使用密度为5kg/m3的三聚氰胺泡沫(四川超聚新材料有限公司)，利用压缩空气对三聚氰胺甲醛泡沫进行清洗，吹去表面的杂物、灰尘后，裁剪为:长
×
宽
×
高＝10cm
×
5cm
×
1cm的尺寸；
[0024](2)将步骤(1)处理后的三聚氰胺甲醛泡沫在纯度为99.999％，流量为0.5L/min的氮气气氛下进行碳化，温度程序设置为：以10℃/min的速率从室温升至400℃，保温60min，再以10℃/min的速率从400℃升至700℃，保温2小时后，得到三维网络结构碳泡沫；
[0025](3)将环氧树脂JY
‑
257(环氧值0.53～0.55mol/100g)、固化剂改性甲基四氢苯酐和促进剂2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑按重量比10：9：0.1混合均匀后，得到混合物；将混合物与步骤(2)得到的三维网络结构碳泡沫按重量比50：1在模具中混合均匀，置于真空干燥箱中，于80℃真空下浸渍1小时。之后分别在120℃下放置3小时，在150℃下放置5小时进行固化，固化完成后得到复合材料成品。
[0026]所得复合材料的导热系数为0.49W/(m
·
K)；拉伸强度为53.91MPa、弹性模量为241.2MPa。
[0027]实施例二
[0028]一种利用三聚氰胺甲醛泡沫制备复合材料的方法，包括以下步骤：
[0029](1)使用密度为9kg/m3的三聚氰胺泡沫，利用压缩空气对三聚氰胺甲醛泡沫进行清洗，吹去表面的杂物、灰尘后，裁剪为:长
×
宽
×
高＝3cm
×
3cm
×
1cm的尺寸；
[0030](2)将步骤(1)处理后的三聚氰胺甲醛泡沫在纯度为99.999％，流量为0.5L/min的
氮气气氛下进行碳化，温度程序设置为：以5℃/min的速率从室温升至400℃，保温60min，再以5℃/min的速率从400℃升至700℃，保温2小时后，得到三维网络结构碳泡沫；
[0031](3)将环氧树脂JY
‑
257、固化剂改性甲基四氢苯酐和促进剂2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑按重量比10：9：0.1混合均匀后，得到混合物；将混合物与步骤(2)得到的三维网络结构碳泡沫按重量比50：1在模具中混合均匀，置于真空干燥箱中，于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用三聚氰胺甲醛泡沫制备复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)使用密度为5～9kg/m3的三聚氰胺泡沫，利用压缩空气对三聚氰胺甲醛泡沫进行清洗，吹去表面的杂物、灰尘后，裁剪为:长
×
宽
×
高＝3～10cm
×
3～5cm
×
1～2cm的尺寸；(2)将步骤(1)处理后的三聚氰胺甲醛泡沫在氮气气氛下进行碳化处理，得到三维网络结构碳泡沫；(3)将环氧树脂、固化剂和促进剂混合均匀，得到混合物；然后在模具中将混合物与步骤(2)得到的三维网络结构碳泡沫按重量比30～80：1进行混合，并置于真空干燥箱中，于80℃真空下浸渍1小时；浸渍完成后，在高温下进行固化，固化完成后得到复合材料成品。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氮气的纯度为99.999％，流量为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：王光星，孙勇，徐华伟，王浩，吕小林，牛犇，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究院有限公司中南电力试验研究院，
类型：发明
国别省市：