[发明专利]一种羧基化碳纳米管-聚氨酯导热膜及其制备方法

说明书

本发明涉及轻工、化工材料的技术领域，具体涉及一种羧基化碳纳米管‑聚氨酯导热膜及其制备方法。该羧基化碳纳米管‑聚氨酯导热膜的制备方法，包括第一步，制备羧基化碳纳米管；第二步，配制羧基化碳纳米管分散液；第三步，配制羧基化碳纳米管/聚氨酯纺丝液；第四步，静电纺丝；第五步，超声锚定装饰碳纳米管。由于是先将酸化后的羧基化碳纳米管分散在丙酮和二甲基甲酰胺的混合溶剂中，然后再在其中加入聚氨酯，制备羧基化碳纳米管/聚氨酯纺丝液，在纺丝过程中迫使碳纳米管在聚氨酯纤维中具有很好的取向性，并且静电纺后碳纳米管被聚氨酯完整的包覆，在聚氨酯纤维内部形成连续的导热通路，进而实现低碳纳米管含量而高导热系数的目的。

技术领域

本发明涉及轻工、化工材料的技术领域，具体涉及一种羧基化碳纳米管-聚氨酯导热膜及其制备方法。

背景技术

随着科技的快速发展，电子器件需具有更高的处理速度、更高的运作频率以及更小的尺寸，人们对产品的散热性提出了更高的要求，电子器件的散热能力就成为设计和制造电子设备时必须要考虑的问题。聚合物因为具有优良的机械性，柔软性，可弯曲性，可拉伸性以及优良的加工性能成为制备微型电子散热器件最佳候选材料之一。然而，纯的高分子材料通常导热系数较低，使得电子器件散热极为困难。因此，制备更优异的高导热高分子复合材料，是极为必要而且十分迫切的。

目前，提高高分子材料的导热性能的方法一般分为制备本征型导热高分子材料和制备填充型高分子材料两种。相对于制备本征型导热高分子，在普通的高分子材料中加入导热性较好的导热材料，例如碳纳米管，通过一定的工艺使两者均匀混合制得填充型导热高分子材料的工艺更加简单，更能满足实际生产要求，是目前制备导热高分子复合材料的主要方法。但是，大量导热填料的加入使得聚合物的微观结构发生明显改变，从而降低了聚合物的机械性能和加工性能。并且，需要解决导热填料在高分子基体中分散性、相容性、界面性等一系列问题。此外，导热填料在高分子基体中的随机分布通常形成不连续的导热网络，极大的增加了填料与填料之间的界面热阻，一定程度上限制了导热系数的提高。因此，制备低导热填料添加量高导热系数的高分子复合材料仍然是目前研究工作所面临的一个巨大的挑战。

在探索新型热界面材料的过程中，碳纳米管在导热方面所展现出来的优异性能引起了人们的高度重视(导热系数约为2000W/m·K)，从理论上讲，与其他导热填料相比，在制备导热复合材料方面具有突出的优势。因此，含碳纳米管的聚合物复合材料的制备备受广大研究工作者的关注，因为其重量轻、耐腐蚀性能好、加工能力强、制造成本低，是目前认为最理想的散热材料之一。但由于碳纳米管作为无机导热填料与高分子材料相容性差等缺陷，极大的限制了其应用。如果能解决其与高分子材料相容性较差这一问题，并且，极少的添加量能在高分子材料中形成导热通路，进一步提高材料的导热能力，将成为具备良好应用前景的高性能导热填料。

发明内容

本发明的目的之一在于针对现有技术的不足，提供一种羧基化碳纳米管-聚氨酯导热膜的制备方法，该制备方法所制得的羧基化碳纳米管-聚氨酯导热膜具有低导热填料添加量且高导热系数的优点。

本发明的目的之二在于针对现有技术的不足，提供一种羧基化碳纳米管-聚氨酯导热膜，该羧基化碳纳米管-聚氨酯导热膜具有低导热填料添加量且高导热系数的优点。

为了实现上述目的之一，本发明采用如下技术方案：

提供一种羧基化碳纳米管-聚氨酯导热膜的制备方法，它包括以下步骤：

第一步，制备羧基化碳纳米管：通过由浓硫酸和浓硝酸配制而成的混合酸处理碳纳米管制得羧基化碳纳米管，所述羧基化碳纳米管具有式I表示的结构：

第二步，配制羧基化碳纳米管分散液：将第一步制得的羧基化碳纳米管分散于丙酮和二甲基甲酰胺的混合溶剂中，搅拌均匀，制得羧基化碳纳米管分散液；

第三步，配制羧基化碳纳米管/聚氨酯纺丝液：往步骤一制得的羧基化碳纳米管分散液中加入聚氨酯，溶解后制得羧基化碳纳米管/聚氨酯纺丝液；