[发明专利]树脂基石墨烯导热复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及导热塑料技术领域，尤其涉及树脂基石墨烯导热复合材料及其制备方法。

背景技术

为了缓解环境与能源危机，应对全球气候变化，建设环境友好型﹑能源节约型社会，增强可持续发展能力，我国正在大力加强节能减排工作。电动汽车具有以电代油﹑环保高效的优点，是值得大力提倡的方式。因此，电动汽车在我国的发展前景广阔。充换电站﹑充电桩等充换电设施是电动汽车发展中必不可少的基础设施，其重要性日渐突出。电动汽车充电桩作为电动汽车的能量补给装置，其充电性能关系到电池组的使用寿命﹑充电时间。但是目前充电桩的充电电流较大，产生的热量非常大，不但造成非常大的能源浪费，还会影响到充电桩的充电性能。

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料，它的导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，杨氏模量约1100GPa，密度却仅为2.2g/cm³。石墨烯具有超强的物理、电学、热学和力学特性，在能源装备、交通运输、航空航天、海工装备等多个领域呈现良好的应用前景，尤其在散热性能方面，石墨烯具有超高的导热系数，将石墨烯基复合材料应用在充电桩，可以改善充电桩的散热性能。但是石墨烯作为一种纳米材料非常容易团聚，与高分子的相容性较差，简单的将石墨烯与高分子树脂进行熔融混合，很难达到良好的分散效果，对于导热系数的提升效果并不明显，例如中国专利CN105368043A，一种石墨烯导热塑料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种树脂基石墨烯导热复合材料及其制备方法，旨在解决现有技术的石墨烯在高分子树脂中难以有效分散，导致制备的导热塑料导热系数不高的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方式是：树脂基石墨烯导热复合材料，包括以下质量份的制备原料：

进一步地，所述树脂基石墨烯导热复合材料包括以下质量份的制备原料：

进一步地，所述树脂基石墨烯导热复合材料包括以下质量份的制备原料：

优选地，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠﹑二丁基萘磺酸钠或丁二酸二异辛酯磺酸钠。

优选地，所述氧化石墨烯量子点的厚度为0.34～1nm、片层直径为1～100nm。

优选地，所述高分子树脂为聚丙烯﹑聚乙烯﹑聚氯乙烯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中。

优选地，所述研磨球为氧化锆球或玛瑙球。

本发明的有益效果：本发明的树脂基石墨烯导热复合材料，石墨烯量子点在高分子树脂中能够形成纳米级别的分散，同时与高分子树脂有着良好的相容性，可以稳定的分散到树脂基体中，使树脂基石墨烯导热复合材料的导热系数得到极大的提高，应用于充电桩塑料套件，可以提高充电桩散热性能。此外，本发明的树脂基石墨烯导热复合材料还可以应用于LED照明及显示屏﹑电气电子、汽车、工业、医疗与航空等领域。

本发明的另一技术方案是：树脂基石墨烯导热复合材料的制备方法，包括以下制备步骤：

S1：石墨烯量子点的修饰改性

在100～300份的乙二胺中依次加入0.1～5份的氧化石墨烯量子点、0.5～1份的4-二甲氨基吡啶和0.5～1份的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，超声波分散30～60min，置于80～100℃条件下反应12～48h，将反应后得到的混合物冷却至室温，抽滤水洗、干燥，得到第一产物；然后将1～5份的第一产物与0.1～3份的阴离子表面活性剂置于100～300份的去离子水中，超声波分散30～60min，静置12～24h后，抽滤水洗、干燥，得到第二产物；

S2：高分子树脂纳米粉体的制备

将100～300份的高分子树脂与100～300份的研磨球加入到液氮冷冻研磨机的研磨罐中，加入液氮冷冻液，待所述研磨罐温度降至-100～-150℃，保持冷冻，启动所述液氮冷冻研磨机，调整转速为1000～4000rpm，研磨0.5～6h，继续液氮冷冻，得到第三产物；

S3：树脂基石墨烯导热复合材料的制备

取5～60份的第二产物与40～95份的第三产物，在-100～-150℃液氮冷冻的条件下，使用液氮冷冻研磨机，调整转速为1000～4000rpm，研磨1～2h，停止液氮冷冻，继续研磨直至所述研磨罐温度恢复至室温，进行硫化压片，并取出硫化压片得到第四产物，即树脂基石墨烯导热复合材料。