[发明专利]一种石墨烯复合导热材料及其制备方法

说明书

本发明属于导热材料技术领域，具体涉及一种石墨烯复合导热材料及其制备方法，导热材料，包括导热无机填料、石墨烯、树脂，重量比为60‑80：0.5‑1.5:15‑35。本发明的导热材料在大幅提升导热性能的同时，提升高分子材料本身的加工性能，导热性能稳定，成本更低。

技术领域

本发明属于导热材料技术领域，具体涉及一种石墨烯复合导热材料及其制备方法。

背景技术

传统导热塑料主要是以高导热的金属或无机填料颗粒对高分子基体材料进行均匀填充。当填料量达到一定程度时，填料在体系中形成了类似链状和网状的形态，即形成导热网链。当这些导热网链的取向方向与热流方向平行时，就会在很大程度上提高体系的导热性。

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新型碳纳米材料，厚度仅为0.35nm。由于其具有大的比表面积、良好的热稳定性和化学稳定性、较强的疏水性、易于进行化学修饰等优点，有望在高性能电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器及能量存储等领域获得广泛应用。而且它是由sp2杂化碳原子紧密排列形成，具有独特的二维周期蜂窝状点阵结构，其结构单元中所存在的稳定碳六元环赋予其优异的热性能，被认为是优秀的热控材料。

  以石墨烯为填料的高导热塑料能够满足热管理、电子工业中高密度、高集成度组装发展的要求。例如纯聚酰胺6(PA6)的热导率为0.338 W/(m·K)，当填充50%的氧化铝时，复合材料的热导率为纯PA6的1.57倍；当添加25%的改性氧化锌时，复合材料的热导率比纯PA6提高了3倍；而当添加20%的石墨烯纳米片时，复合材料的热导率达到4.11 W/(m·K)，比纯PA6提高了15倍以上，这展示了石墨烯在热管理领域的巨大应用潜力。

例如专利公开号为CN108276770A的中国发明专利于2018年7月13日公开的一种改性白石墨烯/聚酰胺复合导热材料及其制备方法，但是加入填料后，材料的韧性和加工性能会受到严重影响。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种石墨烯复合导热材料，通过在导热无机基材中加入石墨烯，并同时加入酚醛基树脂，在引入导热性能的同时，维持高分子材料本身的加工性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种石墨烯复合导热材料，包括导热无机填料、石墨烯、树脂。

进一步优选，导热无机填料、石墨烯、树脂的重量比为60-80：0.5-1.5:15-35。

进一步优选，一种石墨烯复合导热材料，包括导热无机填料60-78重量份、增塑剂10重量份、改性剂5重量份、聚己内2-5重量份、酚醛基树脂20-35重量份。

导热填料可以是氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅等。

现有技术中，采用导热无机填料加入到树脂中，虽然改善了导热性能，但是树脂本身的加工性能受到巨大影响。本发明的上述方案中，通过在加入导热无机填料之前，先加入石墨烯，可以克服因为导热无机填料的加入对降低基材本身性能的缺陷。还可以达到大幅度提高导热性能的作用。

所述树脂可以是任意树脂，优选酚醛基树脂。

作为优选，所述石墨烯通过如下方法制得：

S1.将可膨胀石墨进行微波膨化，得到膨化态石墨；

S2.向所述膨化态石墨中加入分散剂，进行真空脱气，得到液态石墨乳；

S3.将液态石墨乳进行插层剥离操作N次，得到石墨烯浆料；

S4.经喷雾干燥，得到石墨烯纳米微片。