[发明专利]一种高导热、抗静电聚合物/氧化石墨烯复合黏合剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热、抗静电聚合物/氧化石墨烯复合黏合剂及其制备方法，所述聚合物/氧化石墨烯复合黏合剂是由横向平均尺寸在100～500nm范围内的氧化石墨烯纳米片和聚合物通过化学接枝方式结合的复合颗粒；所述的复合黏合剂可通过如下方法制备：将由乙烯基改性的氧化石墨烯纳米片、疏水乙烯基单体、极性乙烯基单体、共稳定剂组成的油相分散液与乳化剂和/或分散剂的水溶液混合，得到油水混合分散液；油水混合分散液经高速剪切得到含氧化石墨烯的单体微悬浮液，再经自由基共聚合反应制得聚合物/氧化石墨烯复合黏合剂。本发明得到的聚合物/氧化石墨烯复合黏合剂具有高导热、抗静电的性能，且制备方法简单，易于工业化实施。

(一)技术领域

本发明涉及一种功能性聚合物/氧化石墨烯复合黏合剂及其制备方法。

(二)背景技术

随着微电子集成与组装技术的飞速发展以及高功率器件的大量使用，发热量和耗散功率密度变得越来越大，严重影响电子元器件的稳定性和使用寿命，而柔性电子、可穿戴电子、透明电子等新型电子产品与功能器件的出现，进一步提高了对粘接材料的导热、抗静电性能方面的要求。

为解决上述问题，需开发新型具有优良导热、抗静电性能的黏合剂。石墨烯具有极好的导热和降电阻能力，作为功能添加材料，在储能器件、高效散热设备的构建中有重要的应用价值【ACS Appl.Mater.Interface,2015,7,13685-13692.】。但是，单一组分的石墨烯材料本身存在易团聚、不易加工等问题，一定程度上限制了石墨烯的广泛应用。石墨烯表面的功能化改性或石墨烯与聚合物材料的复合是提升石墨烯应用性能、拓展石墨烯应用领域的重要途径【Chem.Mater.,2016,28,8082-8118.】。

本发明提出以氧化石墨烯纳米片为功能组分，通过微悬浮共聚合反应，实现氧化石墨烯与黏合剂聚合物的原位复合，制备高导热、抗静电性能优异的聚合物/氧化石墨烯复合黏合剂的水性分散液。通过对氧化石墨烯纳米片表面的乙烯基疏水改性，提高其在单体和聚合物基体中的分散均匀性，并使氧化石墨烯通过接枝反应参与黏合剂杂化网络的形成，进而赋予复合黏合剂优异的导热和抗静电性能。

(三)发明内容

本发明旨在提供一种粒子尺寸可控、胶体稳定性好、聚合物和氧化石墨烯复合程度高的高导热、抗静电型聚合物/氧化石墨烯复合黏合剂的水分散液。

本发明的第二个目的是提供一种聚合物/氧化石墨烯复合黏合剂水分散液的制备方法，实现聚合物对氧化石墨烯纳米材料的原位包覆。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供了一种聚合物/氧化石墨烯复合黏合剂，所述聚合物/氧化石墨烯复合黏合剂是由横向平均尺寸在100～500nm范围内的氧化石墨烯纳米片和聚合物通过化学接枝方式结合的复合颗粒；

所述的聚合物/氧化石墨烯复合黏合剂通过如下方法制备：将由乙烯基改性的氧化石墨烯纳米片、疏水乙烯基单体、极性乙烯基单体、共稳定剂组成的油相分散液与乳化剂和/或分散剂的水溶液混合，得到油水混合分散液；油水混合分散液经高速剪切得到含氧化石墨烯的单体微悬浮液，再经自由基共聚合反应制得聚合物/氧化石墨烯复合黏合剂；其中乙烯基改性的氧化石墨烯纳米片的质量用量占乙烯基单体总质量用量(疏水乙烯基单体+极性乙烯基单体)的0.1％～20％，疏水乙烯基单体质量用量为乙烯基单体总质量用量的80％～99.9％，极性乙烯基单体质量用量为乙烯基单体总质量用量的0.1％～20％，共稳定剂质量用量为乙烯基单体总质量用量的2～12％；

所述疏水乙烯基单体选自下列至少一种：式(I)所示的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯类单体、醋酸乙烯酯、苯乙烯；

式(I)中，R₁为H或甲基；R₂为C1～C20的脂肪族的直链、支链或环状烷基；