[发明专利]一种三维导热针刺毡聚酰胺复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种三维导热针刺毡聚酰胺复合材料，其特征在于，

其是由短切纤维、氧化石墨烯溶液、尼龙6单体和引发剂制备的三维导热针刺毡预制体、聚酰胺制备而成；

三维导热针刺毡预制体、聚酰胺的重量百分比为：三维导热针刺毡预制体5~10%，聚酰胺90~95%；

所述的三维导热针刺毡预制体制备过程为：

A.将所述的短切纤维投入氧化石墨烯溶液中，充分超声搅拌，取出烘干即可得表面改性短纤维A；

B.将所述的表面改性短纤维A开松、梳理、铺网及针刺压实，制成三维导热针刺毡预制体；

所述的三维导热针刺毡聚酰胺复合材料，是根据针刺毡预制体中短切纤维在立体空间内相互搭接的结构特点，利用蒸发自组装引入导热增强石墨烯，构筑三维导热通路，并通过原位聚合制得的三维导热针刺毡聚酰胺复合材料，其具体制备过程为：

A.将尼龙6单体和引发剂混合，并在70~80℃超声搅拌分散0.5~1小时，形成预混物；

B.将步骤A中制备的预混物真空灌注到三维导热针刺毡预制体中，干燥0.5~2小时后，在150~180℃下预聚合1~4小时，形成预聚物；

C.将预聚物在220~250℃及氮气保护下聚合1~10小时，并在聚合结束前进行减压操作，体系内部保持真空状态；

D.聚合完成后即制备得到具有优异的力学和导热性能的三维导热针刺毡聚酰胺复合材料；

其中，所述的短切纤维，为表面有羧基或羟基活性基团的聚丙烯腈碳纤维、石油沥青基碳纤维、煤沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、气相生长碳纤维中的一种及以上；各短切纤维在立体空间内相互搭接，长度为5~10mm，直径为5~20µm；

所述的氧化石墨烯溶液浓度范围为1~7mg/mL，氧化石墨烯粒径为0.0218~569 µm；

所述的尼龙6单体为己内酰胺；

所述的引发剂为6-氨基己酸。

2.如权利要求1所述的三维导热针刺毡聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

（1）准备原料，所述原料包括短切纤维、氧化石墨烯溶液、尼龙6单体和引发剂；

（2）将短切纤维投入氧化石墨烯溶液中，充分超声搅拌，在一维短切碳纤维表面引入二维导热增强石墨烯、制得表面改性短纤维A，再通过针刺制得三维导热针刺毡预制体；根据针刺毡预制体中短纤维相互搭接的结构特点，利用蒸发自组装引入导热增强石墨烯，构筑出三维结构的导热通路；

（3）真空灌注，尼龙6单体引发原位聚合，通过原位聚合过程中发生的热还原反应，使表面修饰有石墨烯的针刺毡形成的三维结构导热性能增强，使极性官能团之间的相互作用力增强，使三维结构与高分子材料界面相容性增强，制得三维导热针刺毡聚酰胺复合材料，并使制备的复合材料具有优异的力学和导热性能。