[发明专利]一种银纳米粒子修饰六方氮化硼/芳纶纳米纤维导热复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种银纳米粒子修饰六方氮化硼/芳纶纳米纤维导热复合材料的制备方法，在水相体系中，以多巴胺改性后的六方氮化硼和硝酸银为原料、强还原剂为介质，在六方氮化硼表面修饰银纳米粒子，得到银纳米粒子修饰六方氮化硼；将芳纶纤维分散在氢氧化钾的二甲基亚砜溶液中，得到芳纶纳米纤维分散液；将银纳米粒子修饰六方氮化硼进行超声制成分散液，并将其与芳纶纳米纤维分散液充分混合；采用湿法造纸技术制备得到银纳米粒子修饰六方氮化硼/芳纶纳米纤维导热复合材料。该方法具有操作简单、易于成形、反应条件温和等优点，可有效改善芳纶纳米纤维复合材料导热性能差的问题。

技术领域

本发明涉及一种银纳米粒子修饰六方氮化硼/芳纶纳米纤维导热复合材料的制备方法，属于导热材料技术领域。

背景技术

芳纶纳米纤维(aramid nanofiber，简称：ANF)是直径处于1～100nm之间的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维。相比宏观芳纶纤维，芳纶纳米纤维具有更大的比表面积和长径比，具有高强度、高模量、绝缘性好、耐高温等优异性能，可作为高强度结构材料、耐高温绝缘材料应用于电子通讯、国防军工、航空航天等领域。但芳纶纳米纤维属于高聚合物，分子链中无自由电子使得芳纶纳米纤维具有较低的导热系数，致使芳纶纳米纤维复合材料难以适应逐渐小型化、高集成化、大功率化的高端产品对于材料导热性能的要求。

六方氮化硼(h-BN)有着类似石墨烯的层状结构，具有导热系数高、绝缘性好、机械性能优异等特性，可作为性能优良的导热填料用于制备高导热性和绝缘性的聚合物复合材料。研究发现，将六方氮化硼与芳纶纳米纤维复合，能够提高芳纶纳米纤维复合材料的导热性能。但是，由于六方氮化硼表面呈化学惰性，与芳纶纳米纤维基体结合较差，在基体中难以形成完整的导热通路，难以有效提升芳纶纳米纤维复合材料的导热性能。

一般而言，金属银的导热性好，导热系数约为420W/m·K，质软且具有优良的延展性，常应用于化学化工、电子电气等领域，大量研究表明银纳米粒子可以作为导热桥梁显著提升材料的导热性能。因此，如何将银纳米粒子引入六方氮化硼/芳纶纳米纤维导热复合材料体系中，对芳纶纳米纤维复合材料导热性能的提升具有重要的研究意义。

发明内容

为了提升芳纶纳米纤维复合材料的导热性能，促进其在相关材料领域的应用和发展，本发明提供了一种简单易得、反应条件温和、实用高效的银纳米粒子修饰六方氮化硼/芳纶纳米纤维导热复合材料的制备方法，该方法主要通过在六方氮化硼表面修饰银纳米粒子，经湿法造纸技术制备银纳米粒子修饰六方氮化硼/芳纶纳米纤维导热复合材料。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种银纳米粒子修饰六方氮化硼/芳纶纳米纤维导热复合材料的制备方法，包括以下步骤：

在水相体系中，以多巴胺改性后的六方氮化硼和硝酸银为原料、强还原剂为介质，在六方氮化硼表面修饰银纳米粒子，得到银纳米粒子修饰六方氮化硼；

将芳纶纤维分散在氢氧化钾的二甲基亚砜溶液中，得到芳纶纳米纤维分散液；

将银纳米粒子修饰六方氮化硼进行超声制成分散液，并将其与芳纶纳米纤维分散液充分混合；

采用湿法造纸技术将混合体系经水相物理共混、真空辅助过滤、热压干燥，制备得到银纳米粒子修饰六方氮化硼/芳纶纳米纤维导热复合材料。

作为本发明的进一步改进，制备银纳米粒子修饰六方氮化硼具体步骤为：

多巴胺改性后的六方氮化硼首先分散在去离子水中并进行超声处理，再加入硝酸银进行反应，反应过程中加入强还原剂继续反应，最后将反应体系离心分离，经去离子水洗涤并干燥后得到银纳米粒子修饰六方氮化硼。

作为本发明的进一步改进，多巴胺改性后的六方氮化硼分散在去离子水中的比例为(0.1～0.5)g/50ml，超声时间为10～30min。