[发明专利]一种铜箔石墨烯丙烯酸树脂高导热复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铜箔石墨烯丙烯酸树脂高导热复合材料及其制备方法，以铜箔为基板，将石墨烯与丙烯酸树脂进行球磨改性后粘结于铜箔表面，使得石墨烯材料与丙烯酸树脂结合紧密，且使石墨烯片层间有良好的接触，有效地实现石墨烯导热通道的畅通，得到高导热复合材料，实现材料的结构与功能一体化。

技术领域

本发明涉及高导热材料领域，尤其涉及一种铜箔石墨烯丙烯酸树脂高导热复合材料及其制备方法。

背景技术

LED作为第四代光源，因其节能、环保、长寿命等优点极具发展前景。但LED对温度极为敏感，当结温的变化势必引起内部电子和空穴浓度、禁带宽度和载流子迁移率等参数的变化，严重时会影响LED的寿命、光效、光色(波长)、色温以及电压、最大注入电流及可靠性等，甚至会引起芯片失效。因此，采用新的高导热复合材料是势在必行的。

石墨烯是二维的单层碳原子六元环构成的晶体，其低维结构可显著削减晶界处声子的边界散射，并赋予其特殊的声子扩散模式。在热学性能方面，石墨烯也被认为是迄今为止最好的传热材料，它的热导率可以高达5000W/m·K，大约是金刚石的5倍，是铜的10倍。石墨烯所具有的高导热与散热特性使得石墨烯成为极佳的导热与散热材料，可用于智能手机、大功率节能LED、卫星电路、激光武器等高功率密度设备的热管理系统。虽然石墨烯在热管理领域极具发展潜力，但这些性能都是基于其微观的纳米尺度，难以直接利用。因此，将纳米尺度的石墨烯材料制备成宏观材料并保持其纳米效应，同时减少其和基底的界面接触热阻，是石墨烯在热管理规模化应用的重要途径。

石墨烯树脂复合材料的传统制备方法是将石墨烯混合进入液态树脂体系内，可以有效实现石墨烯的均匀分散，但是同时导致石墨烯包裹进树脂基体内，将石墨烯隔离开，石墨烯的导热通道被隔离，石墨烯格波的散射增加，因而无法得到高导热的石墨烯树脂基复合材料。因此需要对石墨烯作为高导热增强材料进行结构的设计与优化。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种成本低廉，无有机溶剂，无毒，环保，操作便捷，易于工业化生产的铜箔石墨烯丙烯酸树脂高导热复合材料，克服现有技术中LED使用寿命短、石墨烯树脂基复合材料导热性能差、成本高、导热材料生产过程中产生大量污染产物、制备方法繁杂等技术问题。

为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种铜箔石墨烯丙烯酸树脂高导热复合材料，以铜箔为基板，石墨烯丙烯酸树脂复合材料粘结于铜箔表面；其中，所述石墨烯丙烯酸树脂复合材料由丙烯酸树脂材料和石墨烯组成，其制备方法为：将石墨烯与丙烯酸树脂进行球磨，后进行预热处理即得。

进一步地，铜箔优选为紫铜，导热率为380W/m·K。

进一步地，铜箔厚度为10～200μm；优选地，厚度为35～100μm；最优选地，厚度为50～70μm。

进一步地，石墨烯丙烯酸树脂复合材料中丙烯酸树脂材料选自聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈中的一种或多种；优选地，选自聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；最优选地，选自聚丙烯酸甲酯。

进一步地，石墨烯丙烯酸树脂复合材料中丙烯酸树脂和石墨烯的质量份数比为9～999：1；优选地，丙烯酸树脂与石墨烯的质量分数比为9～99：1；最优选地，丙烯酸树脂与石墨烯的质量分数比为19：1。

进一步地，所述丙烯酸树脂的粒径为10～1000nm；优选地，所述丙烯酸树脂的粒径为50～500nm；最优选地，所述丙烯酸树脂的粒径为100～200nm。

进一步地，所述丙烯酸树脂的平均分子量为20000～120000；优选地，所述丙烯酸树脂的平均分子量为50000～100000；最优选地，所述丙烯酸树脂的平均分子量为50000～70000。