[发明专利]一种堆垛热压法制备碳改性铝基复合材料的方法

说明书

本发明涉及铝合金制备技术领域，公开了一种堆垛热压法制备碳改性铝基复合材料的方法，包括以下步骤：（1）将碳材料与表面活性剂水溶液混合后，干燥，获得包覆有表面活性剂的碳材料；（2）将包覆有表面活性剂的碳材料分散到有机树脂中，制成涂料；（3）将涂料均匀喷涂于经过喷砂的铝片表面，固化成型，获得涂覆有碳材料涂层的铝片；（4）将多块涂覆有碳材料涂层的铝片堆垛在一起，经热压处理后，获得碳改性铝基复合材料。本发明的方法操作简单，能耗较低，对设备的要求小，生产成本较低，并能使碳材料均匀分散在铝片之间，同时改善两者之间的界面结合，使制得的复合材料具有更好的导热性能。

技术领域

本发明涉及铝合金制备技术领域，尤其涉及一种堆垛热压法制备碳改性铝基复合材料的方法。

背景技术

铝型材散热器具有外型美观、重量轻、散热性能好，节能效果好等特点，被广泛应用于机械、汽车、风力发电、工程机械、空压机、铁路机车、家用电器等行业领域。随着现代电子信息技术及制造技术的快速发展，电子系统及设备向着大规模集成化小型化、轻量化及高功率等方向发展，这无疑给电子系统及设备的散热带来了严峻挑战，开展高导热铝合金的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。

碳改性铝基复合材料是以碳纤维、碳纳米管等碳材料为增强体，以铝或铝合金为基体的一类复合材料的统称，通过添加高热导率的碳材料，能显著提升复合材料的导热性能。不过，由于碳材料与铝基体之间界面结合困难，导致界面热阻较大，对复合材料的导热性能造成了较大的限制。

公开号为CN107313102B的中国专利文献公开了一种铝基石墨烯、碳纳米管复合散热材料的制备方法，包括以下步骤：(1)在无水乙醇溶液中加入等量石墨烯、碳纳米管粉末和铝盐，并且用超声波分散获得均匀分散的石墨烯、碳纳米管的混合电泳液；(2)采用铝基薄片，用稀硝酸、去离子水、无水乙醇和超声波进行表面处理后，当作阴极；(3)以石墨片为阳极，把阴极和阳极一起浸没在混合电泳液中进行电泳沉积；(4)将铝基薄片从一端起多层叠放，并冷压成型，用另一端将压制成型的样品外面裹一圈并且焊接固定于其侧面，然后在氮气气氛下退火处理，从而得到铝基石墨烯、碳纳米管复合散热材料。该方法通过超声处理来使石墨烯和碳纳米管在无水乙醇中的分散，再通过电泳的方式使石墨烯和碳纳米管在铝片表面沉积，步骤繁琐且能耗较大，且电泳沉积的过程易出现边缘效应，由于极板边缘的电流密度比中间大，导致铝片边缘位置沉积的石墨烯和碳纳米管较多，影响复合材料的性能；此外，冷压成型的方式会导致界面结合差，影响复合材料的导热性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种堆垛热压法制备碳改性铝基复合材料的方法。该方法能使碳材料均匀分散在铝片之间，并能改善两者之间的界面结合，从而提高复合材料的导热性能，且操作简单，能耗较低。

本发明的具体技术方案为：

一种堆垛热压法制备碳改性铝基复合材料的方法，包括以下步骤：

(1)将碳材料与表面活性剂水溶液混合后，干燥，获得包覆有表面活性剂的碳材料；

(2)将包覆有表面活性剂的碳材料分散到有机树脂中，制成涂料；

(3)将涂料均匀喷涂于经过喷砂的铝片表面，固化成型，获得涂覆有碳材料涂层的铝片；

(4)将多块涂覆有碳材料涂层的铝片堆垛在一起，经热压处理后，获得碳改性铝基复合材料。

本发明通过在碳材料表面包覆表面活性剂，使碳材料之间形成静电排斥，从而解决粒径较小的碳材料在有机树脂中团聚的问题，促进碳材料均匀分散到有机树脂中；而后通过将涂料喷涂到铝片表面，即可实现碳材料在铝片表面的均匀分布。通过这种方式实现碳材料在铝片之间的分散，操作简单，能耗较低，对设备的要求小，生产成本较低，且碳材料在铝片表面的分布不会存在明显的分区，热量在复合材料各位置的传导均一，复合材料的导热性能较好；此外，这种方式还能最大限度地避免对碳材料尤其是碳纳米管的结构造成破坏，能更好地发挥碳材料本身的理化性能，提高复合材料的导热性能。