[发明专利]一种高导热阻燃的环氧复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于导热阻燃复合材料领域，公开了一种高导热阻燃环氧复合材料及其制备方法与应用。本发明的高导热阻燃的环氧复合材料的制备方法，主要包括以下步骤：用多巴胺还原氧化石墨烯并同时修饰填料，然后抽滤并干燥获得复合薄膜前驱体，再将复合薄膜前驱体裁剪成一定大小的薄膜，通过环氧树脂粘接裁剪的薄膜获得高导热阻燃的环氧复合材料。本发明通过垂直方向构建石墨烯的导热面结构来构建复合材料的导热通路，此外，石墨烯表面的聚多巴胺含有大量氨基，其可以降低石墨烯与环氧树脂之间的界面相容性，因此复合材料在垂直面方向上获得较高的导热系数，且阻燃等级可以达到V‑0级别。

技术领域

本发明属于导热阻燃复合材料领域，特别涉及一种垂直排列的高导热阻燃的环氧复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

因电子元件的高密度化，小型化、高频化以及高集成化发展，单位体积聚集的热量急剧增加，致使电子元件的温度过高，严重影响了器件寿命、整个系统的性能、安全性以及用户体验。因此，制备高热导率以及优异阻燃性能的材料以保证电子器件的正常使用。

环氧树脂作为一类广泛应用的热固性树脂，具有优异的力学性能，附着力强，较高的电绝缘性，且耐腐蚀、密度低以及稳定性好，但其较低的热导率(0.20W m^-1 K^-1)以及易燃性限制了其在电子元件应用。

通常情况下，加入填料用于改善复合材料性能，如加入导热粒子：金属(铜、铝等)、陶瓷(氮化硼、氮化铝等)或碳材料(石墨、石墨烯、碳纳米管等)，以及加入阻燃剂(磷系、卤系或氢氧化物等)。由于石墨烯展现出优异的导热性能(5300W m^-1 K^-1)，是金属铜和铝10～30倍，质量较轻且易于加工，符合现代电子元件行业的发展趋势。如中国公开文本CN108192577 A公开了一种高导热阻燃石墨烯柔性膜及其制备方法，采用不同类型还原剂对氧化石墨烯进行还原，并加入不同的导热或阻燃填料以提高材料导热和阻燃性能；中国公开文本CN 109354868 A公开了一种石墨烯改性的阻燃导热尼龙塑料及其制备方法，通过加入磺化石墨烯、球形陶瓷粉末以及不同类型的阻燃剂协同来改善尼龙的导热和阻燃性能。

但现有技术中还没有通过添加改性石墨烯来提高环氧树脂导热性和阻燃性能，尤其是提高复合膜垂直面导热系数的文献报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高导热阻燃的环氧复合材料的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的高导热阻燃的环氧复合材料。

本发明再一目的在于提供上述高导热阻燃的环氧复合材料的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种高导热阻燃的环氧复合材料的制备方法，主要包括以下步骤：用多巴胺还原氧化石墨烯并同时修饰填料，然后抽滤并干燥获得复合薄膜前驱体，再将复合薄膜前驱体裁剪成一定大小的薄膜，通过环氧树脂粘接裁剪的薄膜获得高导热阻燃的环氧复合材料。

所述的高导热阻燃的环氧复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)配制氧化石墨烯的水分散液，向其中加入Tris缓冲液，超声分散后加入填料，再加入盐酸多巴胺，得到混合溶液，将所得混合溶液搅拌进行反应，然后抽滤并干燥即得复合薄膜前驱体，将所得复合薄膜前驱体裁剪成多个大小相同的薄膜；

(2)将环氧树脂和固化剂混合，然后用环氧树脂和固化剂的混合物将步骤(1)中剪裁后的多块薄膜层层粘接在一起，最后固化成型即得高导热阻燃的环氧复合材料。

步骤(1)中所述的氧化石墨烯的水分散液的浓度为2～15mg mL^-1。