【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高度定向导热的石墨/聚合物复合材料制备方法，属于热界面材料领域。
技术介绍
1、随着集成电路不断发展，单位体积内的能耗不断增加，单位面积上散发出来的热量也明显增加，需要用热导率更高的热界面材料来满足高功率集成电路的散热需求。
2、石墨是热界面材料中常用的导热填料，石墨这类二维片层填料在聚合物基体中容易沿水平方向发生自发取向，且使填料实现水平取向的制备工艺比较简便，使得制备水平方向高导热复合材料比较容易。制备垂直方向高导热的聚合物复合材料难度则比较高，通过将填料构筑成三维导热结构、利用电场/磁场等外场作用调节聚合物基体内填料的取向、采用复杂的加工工艺这三种方法可以得到垂直方向高导热复材，目前仍存在制备工艺过于复杂、填料取向效果不好两个明显的问题。
3、目前的应用环境要求热界面材料具有较高的垂直方向热导率，因此如何利用简便的方法实现垂直方向高导热复合材料的制备是具有挑战性并值得关注的研究方向。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决垂直方向高导热复合材料制备工艺复杂、效果有限的问题，提供了一种简单的模具来限制鳞片石墨膨胀方向，用方便的控制工艺得到高度取向的石墨泡棉，显著提高了垂直方向导热通路的数量，从而用简便的工艺制得垂直方向高导热的聚合物复合材料。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下三步技术方案：
3、一种高度定向导热的石墨/聚合物复合材料制备方法，由以下步骤制得：
4、a）设计、加工、组装鳞片
5、b）鳞片石墨液相定向膨胀制备石墨泡棉；
6、c）将树脂填充进石墨泡棉中，经过固化得到垂直方向高导热复合材料。
7、步骤a中鳞片石墨定向膨胀模具，其特征在于，所述模具包括四氟腔体与四氟底模；
8、四氟腔体为立方体；
9、四氟腔体长度和高度远大于宽度；
10、四氟底模有凹槽a；
11、四氟腔体可以插入所述凹槽a中固定。
12、可选地，四氟腔体的长度和高度为宽度的5~20倍。
13、优选地，四氟腔体的长度和高度为宽度的8~10倍。
14、可选地，步骤b中，鳞片石墨的片层尺寸为30~700目；
15、优选地，鳞片石墨的片层尺寸为70~300目。
16、步骤b中鳞片石墨膨胀液包括溶剂、过氧化物与氧化剂；
17、可选地，溶剂为浓硫酸、硝酸、高氯酸中的至少一种；
18、可选地，过氧化物为过氧化氢、过氧化纳、过氧化钙、过氧化钡中的至少一种；
19、可选地，氧化剂为高锰酸钾、高氯酸钾、高铁酸钾中的至少一种。
20、可选地，膨胀液中，溶剂的用量为80~95 wt%，过氧化物用量为4~19 wt%，氧化剂用量为1~5 wt%。
21、步骤b中，鳞片石墨的膨胀工艺为鳞片石墨平铺在四氟腔体中，缓慢加入定量的膨胀液，室温下膨胀8-24 h，拆除模具得到高度定向石墨泡棉，用水洗净烘干后备用。
22、可选地，鳞片石墨与膨胀液的质量比为1:10~1:80。
23、可选地，树脂包括硅橡胶、环氧树脂、聚氨酯、天然橡胶、丁苯胶、丙烯酸酯、聚酰胺酸中的至少一种。
24、可选地，步骤c中，树脂填充进石墨泡棉的方式为：将石墨泡棉放入模具，倒入定量的树脂，用真空或加压的方式使树脂浸入石墨泡棉中。
25、优选地，采用抽真空的方式将树脂填充到石墨泡棉孔隙中。
26、步骤c中，树脂固化的方法为热固化。
27、本申请能产生的有益效果包括：
28、（1）通过简单的模具设计实现高度取向的石墨泡棉的制备。
29、（2）采用树脂填充浸入石墨泡棉的方法，确保了定向导热通路不会被破坏。
30、（3）可根据应用需求设计相应尺寸的模具，模具加工简单，得到的复合材料不用进一步模切，减少了后处理工作和废料。
31、（4）通过本申请方法制得的复合材料，其中石墨泡棉的含量不低于1 wt%，垂直方向热导率不低于3 w m-1 k-1，水平方向热导率不低于0.4 w m-1 k-1，垂直方向热导率是水平方向热导率的7倍以上。
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1.一种高度定向导热的石墨/聚合物复合材料制备方法，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤A中鳞片石墨定向膨胀模具，其特征在于，所述模具包括四氟腔体与四氟底模；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤B中，鳞片石墨的片层尺寸为30~700目；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤B中鳞片石墨膨胀液，其特征在于，所述的膨胀液包括溶剂、过氧化物与氧化剂；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的膨胀液中，溶剂的用量为80~95wt%，过氧化物用量为4~19 wt%，氧化剂用量为1~5 wt%。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤B中，鳞片石墨平铺在四氟腔体中，缓慢加入定量的膨胀液，室温下膨胀8-24 h，拆除模具得到高度定向石墨泡棉，用水洗净烘干后备用。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：鳞片石墨与膨胀液的质量比为1:10~1:80。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤C中，树脂填充进石墨泡棉的方式为：将石墨泡棉放入模具，倒入定量的树脂，用真空或加压的方式使树脂浸入石墨泡棉中。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤C中，树脂固化的方法为热固化。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤C中，得到的复合材料中石墨泡棉的含量不低于1 wt%，垂直方向热导率不低于3 W m-1 K-1，水平方向热导率不低于0.4 W m-1 K-1，垂直方向热导率是水平方向热导率的7倍以上。
...【技术特征摘要】
1.一种高度定向导热的石墨/聚合物复合材料制备方法，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤a中鳞片石墨定向膨胀模具，其特征在于，所述模具包括四氟腔体与四氟底模；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤b中，鳞片石墨的片层尺寸为30~700目；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤b中鳞片石墨膨胀液，其特征在于，所述的膨胀液包括溶剂、过氧化物与氧化剂；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的膨胀液中，溶剂的用量为80~95wt%，过氧化物用量为4~19 wt%，氧化剂用量为1~5 wt%。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤b中，鳞片石墨平铺在四氟腔体中，缓慢加入定量的膨胀液，室温下膨胀8-24 h，拆除模具得到高度定向石墨泡棉，用水洗净烘干...
【专利技术属性】
技术研发人员：李梦雄，李兆立，潘磊明，鲁洁，都佳伟，
申请(专利权)人：嘉兴德盟新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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