[发明专利]一种导热复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种导热复合材料及其制备方法，其解决了现有的复合材料中碳纳米管间界面热阻大、难以形成有效的声子传递通道和导热网络的技术问题，其含有碳纳米管和微晶纤维素，碳纳米管的表面经过改性处理，碳纳米管桥接在一起，碳纳米管和微晶纤维素吸附在一起，导热复合材料厚度0.2～0.4mm。本发明同时提供了其制备方法。本发明可用于导热复合材料的制备领域。

技术领域

本发明涉及一种复合材料及制备方法，具体地说，涉及一种导热复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着现代电子设备向小型化、高集成化和多功能化的发展，这些电子设备在性能不断提高的同时产生大量的热量。如果不能将积累的热量有效的耗散，将严重影响电子设备的性能，严重时甚至导致起火或者爆炸。如何实现有效的热量管理以确保所有组件在允许的温度范围内正常运行是电子设备在进一步发展中面临的一大挑战。

聚合物基复合材料具有密度低、易于加工，设计多样等优点而在现代电子工业中得到了广泛应用，也有望应用在导热复合材料领域。但是由于聚合物的本征热导率低(0.1～0.5W·m^-1·K^-1)，限制了其在导热领域的应用，因此通过在复合材料中添加具有高导热填料，形成导热通路是提高复合材料热导率最常用的有效方法之一。然而导热通路的形成往往需要引入过量的导热填料(超过50％)，这会降低复合材料的加工性能、力学性能和电绝缘性。所以如何在低填料含量下有效提高复合材料的导热性能成为了现在的研究热点。

碳纳米管具有热导率高(6000W·m^-1·K^-1)，密度低、热膨胀系数低等优势，使其成为制备高导热聚合物基复合材料的首选填料。然而碳纳米管在基体存在填料间界面热阻高，难以形成有效的声子传递通道和导热网络；同时会降低材料的绝缘性能，影响其在电子器件中的使用。因此降低碳纳米管间的界面热阻是提高碳纳米管复合材料导热性能的关键。

发明内容

本发明就是为了解决现有的复合材料中碳纳米管间界面热阻大、难以形成有效的声子传递通道和导热网络的技术问题，提供一种导热性能良好的导热复合材料及其制备方法。

为此，本发明提供一种导热复合材料，其含有碳纳米管和微晶纤维素，所述碳纳米管的表面经过改性处理，所述碳纳米管桥接在一起，所述碳纳米管和所述微晶纤维素吸附在一起，所述导热复合材料厚度0.2～0.4mm。

优选的，所述碳纳米管的表面经过改性是使用过渡金属氧化物对所述碳纳米管进行表面改性。

优选的，所述过渡金属氧化物为Fe、Co或Ni氧化物。

本发明同时提供一种导热复合材料的制备方法，其包括如下步骤：

(1)碳纳米管和过渡金属的处理：称取含有Fe³⁺、Co³⁺、Ni³⁺的氯化物和尿素加入到去离子水中，称取羧基化碳纳米管加入到乙二醇中，充分搅拌混合均匀后，置于细胞破碎仪中超声处理，得到分散均匀的碳纳米管和过渡金属离子混合溶液；(2)碳纳米管的表面改性处理：将步骤(1)得到的混合溶液加入到四氟乙烯内衬的水热釜中，水热反应，冷却至室温后洗涤，干燥，管式炉中在N₂氛围下煅烧，得到表面改性碳纳米管；(3)和微晶纤维素的混合：将步骤(2)中得到的表面改性碳纳米管和微晶纤维素按比例加入到乙二醇和水的混合溶液中，置于细胞破碎仪中超声处理，使分散均匀，利用真空辅助抽滤得到复合材料粉末，将粉末通过热压得到表面改性碳纳米管-微晶纤维素的导热复合材料。

优选的，所述步骤(1)中，加入的过渡金属离子为Fe³⁺、Co³⁺、Ni³⁺离子。

优选的，所述步骤(1)中，过渡金属离子的添加量为每克碳纳米管加入4～16mmolFeCl₃。