[发明专利]各向异性PBO纳米纤维散热复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种各向异性PBO纳米纤维散热复合材料及其制备方法，涉及纳米纤维领域。其中，制备方法包括：将PBO纤维采用三氟乙酸和甲烷磺酸转变为PBO纳米纤维，然后加入石墨烯纳米片、碳纳米管，在预设温度、预设湿度下放置后得到复合水凝胶，将复合水凝胶定向冷冻，使PBO纳米纤维、碳纳米管、石墨烯纳米片定向排列；进而干燥后得到各向异性PBO纳米纤维散热复合材料成品。实施本发明，可得到高强度、高导热性能的各向异性PBO纳米纤维散热复合材料，该复合材料可应用为电子电器产品的散热材料。

技术领域

本发明涉及纳米纤维领域，尤其涉及一种各向异性PBO纳米纤维散热复合材料及其制备方法。

背景技术

PBO全名聚对苯撑苯并双噁唑，是由4，6-二氨基间苯二酚盐酸盐与对苯二甲酸为单体，以多磷酸为溶剂进行溶液缩聚、纺丝、水洗、干燥而制得。PBO纤维具有耐热性能良好、耐摩擦性能良好、尺寸稳定性强，质地柔软且轻盈的优点，因此被广泛的应用在航天等高新技术领域。但其在微电子领域的应用研究较少。

另一方面，近几年来，国内外研究人员已经实现了从聚对本撑苯并双噁唑(PBO)纤维可控制备PBO纳米纤维(PBONF)，并且发现PBONF可与其他纳米材料有效复合进而能够获得高性能(轻质、高强度等)的纳米复合材料。然而，该领域研究还处于起步阶段，PBONF复合材料的构筑方法还有待进一步改进，而且PBONF复合材料在电子电器产品中的应用还有待探索。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种各向异性PBO纳米纤维散热复合材料的制备方法，其制备得到产物的强度高、导热系数高，且在不同方向的性能明显不同。

本发明还要解决的技术问题在于，提供一种各向异性PBO纳米纤维散热复合材料。

为了解决本发明的技术问题，本发明提供了一种各向异性PBO纳米纤维散热复合材料的制备方法，其包括：

(1)将PBO纤维分散于三氟乙酸和甲烷磺酸的混合溶液中，反应1～20min，以使所述PBO纤维转变为PBO纳米纤维，得到第一分散液；

(2)提供氧化石墨烯，将氧化石墨烯采用HI(碘化氢)溶液还原，得到石墨烯纳米片；

(3)将石墨烯纳米片分散于所述第一分散液中，得到第二分散液；

(4)将碳纳米管分散于所述第二分散液中，得到第三分散液；

(5)将所述第三分散液在预设温度、预设湿度下放置6～24h，得到复合水凝胶；所述预设温度为5～40℃，所述预设湿度为70～100％；

(6)将所述复合水凝胶进行定向冷冻，以使所述PBO纳米纤维、碳纳米管、石墨烯纳米片定向排列，得到中间品；

(7)将所述中间品干燥，得到各向异性PBO纳米纤维散热复合材料成品；

其中，第一分散液中PBO纳米纤维的浓度为50～2000mg/L；所述甲烷磺酸与所述三氟乙酸的体积比为(1～10)：(90～99)。

作为上述技术方案的改进，所述第一分散液中，PBO纳米纤维的浓度为70～100mg/L；

所述甲烷磺酸与所述三氟乙酸的体积比为(6～8)：(92～94)。

作为上述技术方案的改进，所述第二分散液中，石墨烯纳米片的浓度为5～10g/L；所述第三分散液中，碳纳米管的浓度为5～10g/L。

作为上述技术方案的改进，步骤(5)中，所述预设温度为15～35℃，所述预设湿度为96～99％，放置时间为12～24h。