[发明专利]一种苝酰亚胺功能化石墨烯/剑麻纤维素纳米微晶复合导热薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种苝酰亚胺功能化石墨烯/剑麻纤维素纳米微晶复合导热薄膜及其制备方法。该薄膜是利用石墨烯与苝酰亚胺的π‑π堆叠作用，有效解决石墨烯在纤维素纳米微晶基体中的分散性，进而提高石墨烯在纤维素纳米微晶复合导热薄膜的导热通路。其制备方法包括：(1)取质量比为(10～90)：(90～10)的苝酰亚胺功能化石墨烯水分散液和剑麻纤维素纳米微晶，混合，超声波分散均匀，搅拌，抽滤成膜；(2)将步骤(1)得到的薄膜在机械压力为10～15MPa，压制时间为5～20min下压制，即可得到苝酰亚胺功能化石墨烯/剑麻纤维素纳米微晶复合导热薄膜。本发明具有制备工艺简单、导热系数高、环保及生产成本低等特点，有望在热界面材料及其它电子产品领域有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种薄膜材料制备领域，尤其是涉及一种苝酰亚胺功能化石墨烯/剑麻纤维素纳米微晶复合导热薄膜及其制备方法。

背景技术

随着电子产品向着高密度、轻、薄、短、小的方向发展，各个元器件的集成速度及功率进一步增大，导致元器件的工作温度越来越高，对散热的要求也越来越高。因此，开发高导热材料刻不容缓。与铜，铝等金属热管理散热材料相比，碳材料具有导热系数高，密度低，力学性能优异等诸多优点，可替代传统的金属散热材料，满足电子器件集多功能化、微型化和轻薄化于一体的要求。相比于其他碳材料，石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料。凭借其独特的结构，使得其载流子迁移率为2×10⁵cm²/V·s，热导率为5300 W/m·K，因而由石墨烯制备的导热散热膜新材料在热管理应用中备受关注。

苝酰亚胺衍生物是一类特殊的稠环芳烃类化合物，具有良好的化学惰性、抗腐蚀性能和光稳定性，且荧光量子产率高，被广泛用于荧光探针、有机半导体、有机电致发光、分子自组装等领域。苝酰亚胺衍生物具有大的共轭苯环平面结构，能与其它一些同样具有共轭结构的分子通过非共价作用力发生π-π堆叠作用。

目前国内外对于纳米纤维素/石墨烯导热薄膜的研究已有专利报道，如中国发明专利“多层复合导热薄膜及其制备方法”(CN108129685A)。但目前报道的纳米纤维素/石墨烯导热薄膜仍存在导热系数低、力学性能差等缺点。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种苝酰亚胺功能化石墨烯/剑麻纤维素纳米微晶复合导热薄膜及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的目的之一在于提出一种苝酰亚胺功能化石墨烯/剑麻纤维素纳米微晶复合导热薄膜的制备方法，利用石墨烯与苝酰亚胺的π-π堆叠作用，有效解决石墨烯在纤维素纳米微晶基体中的分散性，进而提高石墨烯在纤维素纳米微晶复合导热薄膜的导热通路。

本发明的目的之二在于提出一种苝酰亚胺功能化石墨烯/剑麻纤维素纳米微晶复合导热薄膜的制备方法，利用分子设计合成一种溶解性能好，分子链长的苝酰亚胺衍生物，引入新的功能性基团，增加了石墨烯与剑麻纤维素纳米微晶的相容性，进一步提高了复合导热薄膜的力学性能。

本发明的目的之三在于提出一种苝酰亚胺功能化石墨烯/剑麻纤维素纳米微晶复合导热薄膜的制备方法，主要包括以下两步骤：

(1)取质量比为(10～90):(90～10)的苝酰亚胺功能化石墨烯水分散液和剑麻纤维素纳米微晶，混合，超声波分散均匀，搅拌，抽滤成膜；

(2)将步骤(1)得到的薄膜在机械压力为10～15MPa，压制时间为5～20min下压制，即可得到苝酰亚胺功能化石墨烯/剑麻纤维素纳米微晶复合导热薄膜。

作为上述技术方案的优选，一种苝酰亚胺功能化石墨烯/剑麻纤维素纳米微晶复合导热薄膜的制备方法，步骤(1)中的苝酰亚胺衍生物由以下两步合成：