一种高导热结构复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及高导热树脂基复合材料技术领域，具体涉及一种高导热结构复合材料的制备方法。该方法包括步骤：将树脂膜与高导热纤维交替铺放后压实，复合得到预制体；将预制体沿垂直于Z向的方向切割，得到带有Z向纤维的树脂膜；采用RFI工艺将带有Z向纤维的树脂膜渗入纤维铺层，得到高导热复合材料。该高导热结构复合材料的制备方法的目的是解决复合材料的厚度方向热导率提升难度大的问题。度方向热导率提升难度大的问题。度方向热导率提升难度大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高导热结构复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及高导热树脂基复合材料
，具体涉及一种高导热结构复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]各类电器元件对电子芯片的要求也越来越高，随着各类电子器件的功率不断增大，其发热量也不断提高，如果不能很好地解决电子器件散热问题，将会大大影响电子器件的使用寿命和安全。因此对电子器件散热的要求也越来越高。特别是各种高功率子系统封装多功能结构，随着性能指标不断提升，需要大量采用先进树脂基复合材料实现减重，同时由于功率密度的不断提高，对多功能复合材料结构的导热性能提出了更高要求。而先进树脂基复合材料存在热导率低、散热困难等问题，对高功率子系统的性能稳定性和使用状态造成了极大的影响。因此，对具有优异承载和导热性能的先进复合材料结构提出了迫切的需求。
[0003]通过采用高导热纤维可以实现较高的面内热导率，对于层合结构复合材料，由于其层间主要是树脂，因此其厚度方向热导率难于提高。高导热纤维的模量较高，脆性特别大，难于编织。一般主要通过引入填料改进树脂热导率来提升厚度方向热导率，主要问题是树脂与填料混合的均匀性；同时由于引入大量的填料才能形成导热网络，树脂的工艺性较差；同时层间性能不足。
[0004]而对于厚度方向热导率的提升，需要在厚度方向形成导热通路，在厚度方向有一定的Z向纤维，有利于形成导热网络提升热导率。
[0005]目前常用的诱导取向方法通常是通过施加一个外力来促使碳纤维取向(例如，施加外加磁场、电场、剪切力、挤压力等)，从而提升Z向纤维的比例，最终达到提高Z向热导率的目的。但是这些手段往往需要消耗大量的能量，同时还存在诱导形成的碳纤维阵列密度不高、影响连续纤维增强复合材料的纤维结构和界面性能。
[0006]因此，专利技术人提供了一种高导热结构复合材料的制备方法。

技术实现思路

[0007](1)要解决的技术问题
[0008]本专利技术实施例提供了一种高导热结构复合材料的制备方法，解决了复合材料的厚度方向热导率提升难度大的技术问题。
[0009](2)技术方案
[0010]本专利技术提供了一种高导热结构复合材料的制备方法，包括步骤：
[0011]将树脂膜与高导热纤维交替铺放后压实，复合得到预制体；
[0012]将所述预制体沿垂直于Z向的方向切割，得到带有Z向纤维的树脂膜；
[0013]采用RFI工艺将所述带有Z向纤维的树脂膜渗入纤维铺层，得到高导热复合材料。
[0014]进一步地，所述将树脂膜与高导热纤维交替铺放后压实，复合得到预制体，具体
为：铺放一层所述高导热纤维，铺放一层所述树脂膜，每4～8层抽真空压实一次。
[0015]进一步地，所述树脂膜为环氧树脂、双马树脂、氰酸酯树脂及聚酰亚胺树脂中的任一种。
[0016]进一步地，所述树脂膜的厚度为0.1～0.5mm。
[0017]进一步地，所述高导热纤维为连续长纤维或沿一个方向取向的短纤维。
[0018]进一步地，所述高导热纤维为沥青基碳纤维或石墨烯纤维。
[0019]进一步地，所述高导热纤维的热导率大于600W/m.K。
[0020]进一步地，通过所述树胶膜的厚度及所述高导热纤维的厚度，控制所述高导热纤维的体积分数和分散情况。
[0021]进一步地，所述预制体的厚度大于5mm。
[0022]进一步地，所述带有Z向纤维的树脂膜的厚度为0.1～1mm。
[0023](3)有益效果
[0024]综上，本专利技术通过在不同层之间放入树脂膜，可以实现层间的Z向连接，从而提升热导率。同时，通过调节纤维和树脂比例，可以简单而准确的控制树脂和高导热纤维比例。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本专利技术实施例提供的一种高导热结构复合材料的制备方法的流程示意图；
[0027]图2是本专利技术实施例提供的一种高导热复合材料的制备过程示意图；
[0028]图3(a)是本专利技术实施例提供的一种复合材料的表面显微结构示意图；
[0029]图3(b)是本专利技术实施例提供的一种复合材料的剖面显微结构示意图。
[0030]图中：
[0031]1‑
树脂膜；2
‑
高导热纤维；3
‑
预制体；4
‑
带有Z向纤维的树脂膜；5
‑
纤维铺层；6
‑
高导热复合材料。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本专利技术的原理，但不能用来限制本专利技术的范围，即本专利技术不限于所描述的实施例。
[0033]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0034]图1是本专利技术实施例提供的一种高导热结构复合材料的制备方法的流程示意图，如图1所示，该方法可以包括步骤：
[0035]S100、将树脂膜与高导热纤维交替铺放后压实，复合得到预制体；
[0036]S200、将预制体沿垂直于Z向的方向切割，得到带有Z向纤维的树脂膜；
[0037]S300、采用RFI(Resin Film Infusion，树脂膜熔渗)工艺将带有Z向纤维的树脂膜
渗入纤维铺层，得到高导热复合材料。
[0038]在上述实施方式中，沿预制体截面切成0.1～1mm厚度薄层，就得到了带有Z向纤维的胶膜。将该胶膜采用RFI工艺与高导热碳纤维层复合，胶膜在压力下渗入碳纤维层中，部分Z向纤维也在压力下随着胶膜引入到复合材料层间，从而提升复合材料的导热性能。
[0039]采用RFI工艺，将一部分高导热纤维存以Z向形式，引入到树脂体系，另外一部分高导热纤维进行复合。采用RFI工艺树脂在固化过程中的行程较短主要沿Z向流动，避免因为树脂流动造成导热填料在局部聚集，一定程度帮助树脂膜中的Z向纤维与纤维铺层连接，从而能够有效帮助从而得到高导热复合材料，特别是提高其厚度方向的热导率。
[0040]如图2所示，通过将高导热纤维2与树脂膜1(即胶膜)复合得到预制体3，从截面切断得到带有Z向纤维的树脂膜4，然后采用RFI工艺将带有Z向纤维的树脂膜4渗入纤维铺层5以得到高导热复合材料6。这种方法可以良好保证高导热纤维在树脂膜中的方向，同时方便调控引入导热纤维比例，对树脂和纤维界面影响较小，有利于形成三维导热网络。
[0041]作为一种可选的实施方式，步骤S100中，将树脂膜与高导热纤维交替铺放后压实，复合得到预制体，具体为：铺放一层高导热纤维，铺放一层树脂膜，每4～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导热结构复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：将树脂膜与高导热纤维交替铺放后压实，复合得到预制体；将所述预制体沿垂直于Z向的方向切割，得到带有Z向纤维的树脂膜；采用RFI工艺将所述带有Z向纤维的树脂膜渗入纤维铺层，得到高导热复合材料。2.根据权利要求1所述的高导热结构复合材料的制备方法，其特征在于，所述将树脂膜与高导热纤维交替铺放后压实，复合得到预制体，具体为：铺放一层所述高导热纤维，铺放一层所述树脂膜，每4～8层抽真空压实一次。3.根据权利要求1所述的高导热结构复合材料的制备方法，其特征在于，所述树脂膜为环氧树脂、双马树脂、氰酸酯树脂及聚酰亚胺树脂中的任一种。4.根据权利要求3所述的高导热结构复合材料的制备方法，其特征在于，所述树脂膜的厚度为0.1～0.5mm。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵大方，李斌太，李建恒，邱杨，李向苏，鲁文廓，孙田培，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：