[发明专利]一种改性石墨烯纳米材料及其制备方法和应用

说明书

本发明实施例公开了一种改性石墨烯纳米材料及其制备方法和应用，具体涉及石墨烯纳米材料技术领域，其中所使用的主料包括以下重量份数的原料：氧化石墨、去离子水、醇水混合溶剂、氨基苯磺酸钠、纳米催化剂、树脂聚合物、耐磨陶瓷粉料、碳纤维、金刚石粉末、石英玻璃纤维。本发明通过超声混合过程形成网状导热结构，配合树脂聚合物进行复合成型，更容易发挥石墨烯耐磨陶瓷、碳纤维、金刚石和石英玻璃纤维的特性，从而获得高导热散热材料，对于微电子器件或电子元器件提供高导热散热效果。

技术领域

本发明涉及石墨烯纳米材料技术领域，具体涉及一种改性石墨烯纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

电子元件向小型化及多功能化快速发展，元件组装密度越来越高，单位发热量迅速上升,电子工业迫切需要高导热系数和低介电常数的材料。高导热材料作为一种具有强大应用前景的功能材料，由于具有良好的热传导性能，可在微电子、航空航天、军事装备、半导体照明、电机电器等诸多制造业及高科技领域发挥重要的作用。石墨烯独特的二维结构显示出超高的导热系数，单层石墨烯的导热系数高达4840-5300W/m·K，是制备复合散热材料的理想材料之一。

现有技术存在以下不足：虽然石墨烯以及聚合物纳米复合材料因为具有优异的各种性能已经有大量的研究报导，石墨烯导热散热结构路径受到破坏后，对于石墨烯的导热散热效果影响非常大，影响石墨烯材料的使用。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种改性石墨烯纳米材料及其制备方法和应用，通过超声混合过程形成网状导热结构，配合树脂聚合物进行复合成型，更容易发挥石墨烯耐磨陶瓷、碳纤维、金刚石和石英玻璃纤维的特性，从而获得高导热散热材料，对于微电子器件或电子元器件提供高导热散热效果，以解决现有技术中由于石墨烯纳米材料导热散热的结构路径受到破坏，影响导热散热效果，导致的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种改性石墨烯纳米材料，其中所使用的主料包括以下重量份数的原料：氧化石墨12-20份、去离子水30-34份、醇水混合溶剂24-30份、氨基苯磺酸钠6-10份、纳米催化剂2-3份、树脂聚合物8-12份、耐磨陶瓷粉料4-6份、碳纤维2-3份、金刚石粉末1-2份、石英玻璃纤维1-2份、改性铝钒土1-2份、铝合金粉1-2份、改性碳酸钙粉1-2份和氧化锆1-2份。

进一步的，所述醇水混合溶剂由乙醇和蒸馏水按1:3配比制成。

进一步的，所述纳米催化剂选取二茂铁、四氧化三铁、七水合硫酸亚铁中一种或几种。

进一步的，所述耐磨陶瓷粉料为氮化硅、三氧化二铝、碳化硅、氧化硅的混合粉料。

进一步的，所述树脂聚合物为聚酰胺树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物和三聚氰胺甲醛树脂混合聚合物。

上述改性石墨烯纳米材料制备方法，具体包括如下步骤

步骤一：将氧化石墨置入研磨设备进行研磨处理，制得氧化石墨粉末备用；

步骤二：取步骤一中制得的氧化石墨粉末配比相应的去离子水置于反应釜中，在300-500W的超声功率下处理1-2h，在8000-10000rpm的速度下，离心处理5-8min后，过滤除去沉淀，得到氧化石墨烯分散液；

步骤三：取步骤二中的氧化石墨烯分散液与醇水混合溶剂和对氨基苯磺酸钠混合后在400-500W的超声功率下处理30-45min进行超声处理，获得对氨基苯磺酸钠完全溶解的石墨分散液；

步骤四：取步骤三中的石墨分散液添加纳米催化剂，送入研磨机进行30-45min的反复研磨搅拌，后续在8000-10000rpm的速度下，离心处理10-15min后，提取沉淀，得到石墨烯纳米材料；