[发明专利]用于电动汽车驱动模组的石墨烯环氧复合材料及制备方法

说明书

本申请提供一种用于电动汽车驱动模组的石墨烯环氧复合材料及制备方法。本申请的复合材料由石墨烯/无机粉末粒子杂化材料与环氧树脂复合而成，石墨烯/无机粉末粒子杂化材料作为填料均匀分散于环氧树脂的基体中。采用石墨烯/无机粉末杂化材料作为环氧树脂填料，充分发挥石墨烯强度大、导热性能好及无机粉末粒子高导热性、低膨胀系数、高填充性、低应力等优异性能优势，并克服了二者易团聚的缺点，能起到增强增韧的作用，提高树脂的应用性能。采用本技术方案制备的复合材料，具有高导热、粘接强度高、固化体积变化小、耐候性能强、耐高温、热膨胀系数小等特殊性能，非常适合作为灌封用环氧材料在新能源汽车电机驱动模组整体灌封技术中应用。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及用于电动汽车驱动模组的石墨烯环氧复合材料及制备方法。

背景技术

目前电动汽车使用的功率薄膜电容器一般需要增加一个铝制或者塑料外壳来确保强度，但金属外壳需要考虑绝缘问题，添加塑料外壳增加了电容器体积，从而增加了热阻，影响电容器的性能。本领域技术人员想通过采用无外壳薄膜电容器的整体灌封技术，实现一体化灌封。要实现该技术，首先需要解决灌封用的环氧材料的强度、韧性、固化应力和导热问题。

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的平面薄膜，内部的碳原子之间的连接很柔韧。石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa，是目前已知强度最高的材料，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲；经氧化得到功能化石墨烯做成石墨纸则会异常坚固强韧。石墨烯常温下其电子迁移率超过15000cm2/(V·s)，导热系数高达5300W/(m·K)。由于石墨烯具有以上特殊优点，石墨烯是被喻为“黑金”、“新材料之王”，在复合材料中只需要添加极少部分，就能很大程度改善复合材料力学性能、导热性能和耐候性能。

石墨烯/环氧树脂复合材料可有效弥补单一材料的不足，通过“共混效应”、“取长补短”等方法，可制得兼具两者优点的复合材料；然而由于尺寸效应，石墨烯之间易发生团聚现象，并且环氧基体黏度较大也易导致石墨烯分散不均匀，在使用过程中容易产生原子结构坍塌，使得材料性能与预期效果相差甚远。从而在一定程度上限制了石墨烯/环氧复合材料的性能及应用。

发明内容

本申请提供一种用于电动汽车驱动模组的石墨烯环氧复合材料及制备方法。

为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请一方面公开了用于电动汽车驱动模组的石墨烯环氧复合材料，该复合材料由石墨烯/无机粉末粒子杂化材料与环氧树脂复合而成，石墨烯/无机粉末粒子杂化材料作为填料均匀分散于所述环氧树脂的基体中。

本申请的用于电动汽车驱动模组的石墨烯环氧复合材料，采用石墨烯/无机粉末杂化材料作为环氧树脂填料，充分发挥石墨烯强度大、导热性能好，兼具电子运动及声子导热两种导热机理以及无机纳米粉末粒子具有高导热性、低膨胀系数、高填充性、低应力等优异性能优势，并克服了二者易团聚的缺点，将此类杂化材料添加到环氧树脂基体中制备复合材料，能起到增强增韧的作用，提高树脂的应用性能。

进一步的，石墨烯/无机粉末粒子杂化材料由氧化石墨烯表面改性后与无机粉末粒子复合而成，无机粉末粒子均匀分布在所述氧化石墨的片层上。

进一步的，表面改性包括在氧化石墨烯表面连接活性基团，所述活性基团包括羰基、羟基和羧基中的至少一种。

需要说明的是，氧化石墨烯保留了石墨烯独特的二维平面片状结构和极大的比表面积，具有准二维层状结构，使得氧化石墨烯成为负载无机纳米粒子的理想载体。

需要再次说明的是，表面改性的氧化石墨烯(GO)，即在石墨烯的二维平面上连接了羰基、羟基或羧基等活性基团，利于氮化硼、碳化硼、SiO2等无机纳米粉末粒子和环氧树脂插入GO的片层之间。