[发明专利]一种氮化硼/聚乙烯醇/芳纶纤维复合高导热柔性气凝胶薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及导热复合材料技术领域，具体公开了一种氮化硼/聚乙烯醇/芳纶纤维复合高导热柔性气凝胶薄膜及其制备方法，制备方法包括以下步骤：将六方氮化硼分散液和芳纶纤维分散液混合后超声处理，之后加入5wt％的聚乙烯醇溶液搅拌均匀，得到混合分散液A；将混合分散液A真空抽滤5～20min后得到混合凝胶A；将10～30mL混合凝胶A置于模具中，通过氮气定向冷冻，在‑50℃下冷冻干燥得到混合气凝胶A，混合气凝胶A中六方氮化硼的质量分数为10～70％、聚乙烯醇为2～10％、其余为芳纶纤维；将混合气凝胶A在50～100℃、1～5MPa的条件下热压20～60min，得到高导热柔性气凝胶薄膜。本发明中柔性气凝胶薄膜具有优良绝缘性、耐高温性能、耐腐蚀性能、导热性能、以及轻质的优点，满足导热材料的要求。

技术领域

本发明属于导热复合材料技术领域，尤其涉及一种氮化硼/聚乙烯醇/芳纶纤维复合高导热柔性气凝胶薄膜及其制备方法。

背景技术

随着电子器件、尤其是5G等领域技术的快速发展，小型化和超高集成度的要求使得电子元器件单位面积的发热量成几何倍数增长，日益突出的散热问题已经成为阻碍这些领域产业发展的瓶颈。

为了保障电子元器件在工作环境温度下运行的稳定性和可靠性，需要具有高导热性能的材料快速有效地将聚集的热量传递和释放，以增加电子元器件的使用年限。但现有热管理系统所使用的材料，常为金属或由聚合物基体填充高导热填料得到的热界面材料，并且热界面材料需要大量填料才能实现最终导热材料的导热需求。

上述两种材料不仅质量较大，难以满足的电子元器件小型化和超高集成度的趋势，且上述两种材料的绝缘性、耐高温性能、耐腐蚀性能以及导热性能均有待提高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有优良绝缘性、耐高温性能、耐腐蚀性能以及导热性能的、轻质的氮化硼/聚乙烯醇/芳纶纤维复合高导热柔性气凝胶及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种氮化硼/聚乙烯醇/芳纶纤维复合高导热柔性气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将六方氮化硼分散液和芳纶纤维分散液混合后超声处理，之后加入5wt％的聚乙烯醇溶液搅拌均匀，得到混合分散液A；

步骤2：将混合分散液A真空抽滤5～20min后得到混合凝胶A；

步骤3：将10～30mL混合凝胶A置于模具中，通过氮气定向冷冻，在-50℃下冷冻干燥得到混合气凝胶A，所述混合气凝胶A中六方氮化硼的质量占混合气凝胶A质量的10～70％、聚乙烯醇的质量占混合气凝胶A质量的2～10％，其余为芳纶纤维；

步骤4：将混合气凝胶A在50～100℃、1～5MPa的条件下热压20～60min，得到高导热柔性气凝胶薄膜。

进一步的，所述芳纶纤维分散液由以下方法制得：按照1.5g：500mL：20mL的配比取二甲基亚砜、氢氧化钾和水，将1g芳纶纤维加入二甲基亚砜、氢氧化钾和水，混合搅拌4h后继续加水，之后交替采用乙醇和水反复真空抽滤芳纶纤维分散液。

进一步的，所述六方氮化硼分散液由以下方法制得：将h-BN粉末和离子液体按照1：2质量比加入水中，超声剥离30～60min后，经过3000rpm离心20min后，取上清液得到六方氮化硼分散液。

进一步的，所述聚乙烯醇溶液由以下方法制得：将5g聚乙烯醇粉末加入100mL水中，在90℃的油浴锅中搅拌2h得到5wt％的聚乙烯醇溶液。

进一步的，所述步骤1中超声处理时间为0.5h～1h。

进一步的，所述步骤1中加入聚乙烯醇溶液后的搅拌时间为0.5h～2h。

进一步的，所述步骤2中真空抽滤采用布式漏斗，滤纸选用中速定性滤纸。