[发明专利]一种高导热/负介电碳纤维聚合物基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高导热/负介电碳纤维聚合物基复合材料，其特征在于，所述复合材料通过以下方法制备得到：首先，预氧纤维丝通过气流梳理和针刺成毡相结合的工艺制备得到预氧纤维毡，再通过第一次碳化-石墨化处理，得到碳纤维软毡；进一步通过真空浸渍的方式浸渍酚醛树脂并进行热压固化，再经过第二次碳化-石墨化-纯化处理制备得到碳纤维/碳复合材料，最后，通过真空辅助方式将碳纤维/碳复合材料复合至聚合物基体中，最终制备得到高导热/负介电聚合物基复合材料。

2.根据权利要求1所述的高导热/负介电碳纤维聚合物基复合材料，其特征在于，所述复合材料在垂直方向和平行方向的热导率为2-3W/mK及0.4-0.6W/mK，复合材料的垂直和平行交流电导率为0.1-0.2S/cm及0.01-0.05S/cm，当频率达到400KHz以上后，垂直方向上的复合材料表现出负介电特性。

3.根据权利要求1或2所述的高导热/负介电碳纤维聚合物基复合材料，其特征在于，所述预氧纤维丝为聚丙烯腈纤维经过预氧化处理后得到；预氧化处理过程中，预氧化的温度为250-500℃，升温速度为20-50℃/min，保温时间为1-2h，气压为10-5000Pa。

4.根据权利要求1或2所述的高导热/负介电碳纤维聚合物基复合材料，其特征在于，所述预氧纤维毡的厚度为3-15mm，密度为0.12-0.18g/cm³。

5.根据权利要求1或2所述的高导热/负介电碳纤维聚合物基复合材料，其特征在于，在预氧纤维丝中添加不同直径的高分子纤维，调节其密度和质量。

6.根据权利要求5所述的高导热/负介电碳纤维聚合物基复合材料，其特征在于，所述高分子纤维为PAN原丝或纤维素纤维。

7.权利要求1-6任一项所述的高导热/负介电碳纤维聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料通过以下方法制备得到：首先，预氧纤维丝通过气流梳理和针刺成毡相结合的工艺制备得到预氧纤维毡，再通过第一次碳化-石墨化处理，得到碳纤维软毡；进一步通过真空浸渍的方式浸渍酚醛树脂并进行热压固化，再经过第二次碳化-石墨化-纯化处理制备得到碳纤维/碳复合材料，最后，通过真空辅助方式将碳纤维/碳复合材料复合至聚合物基体中，最终制备得到高导热/负介电聚合物基复合材料。

8.根据权利要求7所述的高导热/负介电碳纤维聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于，第一次碳化-石墨化处理过程中，所述碳化过程中，升温至500-750℃并保温1-2h，升温速率为50-100℃/h，控制气压为10-5000Pa；石墨化过程中，升温至1500-2000℃并保温2-3h，升温速率为150-200℃/h，控制气压为10-5000Pa。

9.根据权利要求7所述的高导热/负介电碳纤维聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于，第二次碳化-石墨化-纯化处理过程中，碳化过程中，升温至500-750℃并保温1-2h，升温速率为50-100℃/h，控制气压为10-5000Pa；石墨化处理过程中，升温至1500-2000℃并保温2-3h，升温速率为150-200℃/min，控制气压为10-5000Pa；纯化处理过程中，升温至2500-3000℃并保温2-4h，升温速率为200-300℃/h，控制气压为10-5000Pa。

10.根据权利要求7所述的高导热/负介电碳纤维聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物基体选自环氧树脂、酚醛树脂、石蜡、聚酰亚胺树脂或聚二甲基硅氧烷中的一种或几种；所述真空辅助过程中，真空度为0.1-1Pa，真空辅助成型时间为10-30min，温度为25-35℃。