一种聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于气凝胶膜技术领域，公开了一种聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜及其制备方法和应用。该聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜包含聚碳酸酯和二维的氮化硼纳米片，所述聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜具有多孔结构。本发明专利技术提供的聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜能够在保证良好力学性能和低介电常数、介电损耗的前提下，具有优异的导热性能。本发明专利技术采用相分离法制备聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜，相较于传统的气凝胶膜的组装方法，其操作方便，对设备要求低，易规模化制备。本发明专利技术提供的聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜能够作为优质导热绝缘，广泛地应用于高频电子设备中。广泛地应用于高频电子设备中。广泛地应用于高频电子设备中。

【技术实现步骤摘要】
一种聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于气凝胶膜
，具体涉及一种聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]现代电子设备正快速向轻薄化、集成化和高性能方向发展，依据10度法则，温度每升高10℃，失效率会增加一倍，散热问题严重影响设备的可靠性和使用寿命。聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)具有优异的电绝缘性、机械性能和低的介电常数等，已被广泛应用于LED照明、手机外壳、天线罩等领域。但纯的聚碳酸酯导热性能差，限制了其在现代电子设备中的应用。在聚合物中添加导热填料是目前制备导热复合材料的主流方法。目前已有多种填料被添加到聚合物中，如石墨烯、碳纤维、氧化铝等，然而这些填料制备的复合材料具有过高电导率或较低热导率等缺点，无法满足导热绝缘领域的应用，尤其是在5G通信高频化下，高频信号要求聚合物材料具备极低的介电常数和介电损耗，且要保持稳定。因此，在保证聚碳酸酯优异力学和低介电的前提下，改善其导热性能在学术和工业领域均备受关注。
[0003]气凝胶膜是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成的三维网络结构的材料，具有密度低、孔隙率高的特征，空气的掺入可使得复合材料保持有极低的介电性能。目前对于气凝胶的制备方法包括溶胶
‑
凝胶法、自组装法、水热法、3D打印等，然而对于热塑性材料聚碳酸酯和官能化程度极低的纳米片填料，难以使用现有方法复合成气凝胶膜。
[0004]因此，亟需提供一种聚碳酸酯气凝胶膜，能够在保证良好力学性能和低介电常数、介电损耗的前提下，提高导热性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜及其制备方法和应用。本专利技术制备的聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜能够在保证良好力学性能和低介电常数、介电损耗的前提下，提高导热性能。
[0006]本专利技术第一方面提供了一种聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜。
[0007]具体地，一种聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜，包含聚碳酸酯和二维的氮化硼纳米片，所述聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜具有多孔结构。
[0008]优选地，所述二维的氮化硼纳米片采用球磨、砂磨、研磨、机械搅拌、高速剪切、超声处理、高压均质、化学剥离或微射流中的至少一种方法制得。
[0009]优选地，所述二维的氮化硼纳米片的片径为0.4～1.0μm。
[0010]优选地，所述二维的氮化硼纳米片的质量占所述聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜的质量为1％～40％；进一步优选地，所述二维的氮化硼纳米片的质量占所述聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜的质量为5％～35％；更优选地，所述二维的氮化硼纳米片的质量占所述聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜的质量为10％～30％。
[0011]本专利技术第二方面提供了一种聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜的制备方法。
[0012]具体地，一种聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将良溶剂与不良溶剂混合，得混合溶剂；然后将聚碳酸酯加入所述混合溶剂中，充分溶解后加入二维的氮化硼纳米片，分散，得到混合分散液；再将所述混合分散液刮涂或流延到支撑物上，干燥，制得聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜；
[0014]所述良溶剂能够溶解聚碳酸酯，所述不良溶剂不能溶解聚碳酸酯；
[0015]所述不良溶剂的沸点比所述良溶剂的沸点高10℃。
[0016]所述聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜采用相分离法制备得到，在良溶剂、不良溶剂、聚合物(聚碳酸酯)的三元体系中，聚碳酸酯溶于良溶剂但不溶于不良溶剂。初始时三元体系完全互溶形成均相状态，因良溶剂与不良溶剂存在沸点差。干燥过程中，随着良溶剂先挥发，不良溶剂析出形成小液滴并分散在含大量聚碳酸酯/二维的氮化硼纳米片相的体系中，直到周围的聚碳酸酯/氮化硼纳米片经凝胶化而发生固化，不良溶剂完全挥发形成具有多孔结构的气凝胶膜。此外，在制备中，采用刮涂或者流延的方式，能够延长溶剂(良溶剂和不良溶剂)挥发的时间，利于气凝胶膜中多孔结构的形成。
[0017]优选地，所述不良溶剂的沸点比所述良溶剂的沸点高20℃；进一步优选地，所述不良溶剂的沸点比所述良溶剂的沸点高30℃。
[0018]优选地，所述良溶剂选自二氯甲烷(39.75℃)、氯仿(61.2℃)、四氢呋喃(66℃)中的一种；所述不良溶剂选自异丙醇(82.5℃)、乙醇(78.4℃)、丁醇(117.6℃)中的一种。如所述良溶剂为二氯甲烷，所述不良溶剂为异丙醇、乙醇或丁醇；所述良溶剂为氯仿，所述不良溶剂为异丙醇、乙醇或丁醇；所述良溶剂为四氢呋喃，所述不良溶剂为异丙醇、乙醇或丁醇。
[0019]优选地，所述不良溶剂与所述良溶剂的体积比为1：(2～20)；进一步优选地，所述不良溶剂与所述良溶剂的体积比为1：(5～20)；更优选地，所述不良溶剂与所述良溶剂的体积比为1：(8～15)。如所述不良溶剂与所述良溶剂的体积比为1：5，所述不良溶剂与所述良溶剂的体积比为1：10，所述不良溶剂与所述良溶剂的体积比为1：15，所述不良溶剂与所述良溶剂的体积比为1：20。
[0020]优选地，在所述混合分散液中，所述聚碳酸酯的质量浓度为40～80mg/mL；进一步优选地，在所述混合分散液中，所述聚碳酸酯的质量浓度为50～80mg/mL。如40、45、50、55、60、65、70、75、80mg/mL。
[0021]优选地，所述混合的过程为采用人工搅拌、磁力搅拌、机械搅拌中的一种。
[0022]优选地，所述支撑物选自玻璃板、不锈钢板、聚四氟乙烯膜、聚酯薄膜、聚乙烯膜中的至少一种。
[0023]优选地，在采用刮涂的方式制备聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜时，使用刮刀进行刮涂，所述刮刀涂出的湿膜厚度为50～500μm。如50μm、100μm、250μm、500μm。
[0024]优选地，所述干燥的温度为5～40℃，如10、15、20、25、35、40℃。
[0025]本专利技术第三方面提供了上述聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜的应用。
[0026]具体地，上述聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜在高频电子设备中的应用。
[0027]优选地，所述高频电子设备为要求低介电、高导热的设备，如5G基站外壳、手机外壳、电脑外壳等。
[0028]氮化硼纳米片具有高热导率(1700～2000Wm
‑1K
‑1)、高绝缘性、低介电常数、耐高温
性和优异的化学稳定性，添加氮化硼能够提高聚合物的导热性。目前制备气凝胶膜的方法包括溶胶
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凝胶法、自组装法、水热法和3D打印等，然而对于热塑性材料聚碳酸酯和官能化程度极低的二维的氮化硼纳米片，这些方法均无法制备出复合成气凝胶膜。本专利技术采用相分离法，利用聚碳酸酯溶于良溶剂但不溶于不良溶剂，且良溶剂与不良溶剂存在沸点差；将二维的氮化硼纳米片分散在上述体系时，随着良溶剂与不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜，其特征在于，包含聚碳酸酯和二维的氮化硼纳米片，所述聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜具有多孔结构。2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜，其特征在于，所述二维的氮化硼纳米片的片径为0.4～1.0μm。3.根据权利要求1或2所述的聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜，其特征在于，所述二维的氮化硼纳米片的质量占所述聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜的质量为1％～40％；优选地，所述二维的氮化硼纳米片的质量占所述聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜的质量为5％～35％。4.权利要求1～3中任一项所述的聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将良溶剂与不良溶剂混合，得混合溶剂；然后将聚碳酸酯加入所述混合溶剂中，充分溶解后加入二维的氮化硼纳米片，分散，得到混合分散液；再将所述混合分散液刮涂或流延到支撑物上，干燥，制得聚碳酸酯/氮化硼纳米片气凝胶膜；所述良溶剂能够溶解聚碳酸酯，所述不...

【专利技术属性】
技术研发人员：许兰淑，谢文珍，丁玉洁，
申请(专利权)人：珠海复旦创新研究院，
类型：发明
国别省市：