[发明专利]一种高分子基导热复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高分子基导热复合材料及其制备方法，属于高分子复合材料领域。本发明提供一种高分子基导热复合材料的制备方法，所述制备方法为：以高分子纤维为基体，通过定构加工的方式赋予高分子纤维沿垂直方向整齐排列的结构，然后将所述整齐排列的结构固化从而实现了使热量能够沿纤维的垂直方向传输；最后将固化后的高分子纤维沿垂直方向切为厚度均匀的薄片，得到高分子基导热复合材料。利用该方法制得的导热复合材料具有优异的导热性能，可用作热界面材料，导热封装或外壳材料。

技术领域

本发明涉及一种高分子基导热复合材料及其制备方法，属于高分子复合材料领域。

背景技术

随着电子产品的发展，人们对电子产品集成化、小型化的要求越来越高。但是随着电子设备集成化、小型化程度的提高，集成化的电子设备(如CPU等)在运行过程中产生的热量越来越难以及时排出，过量的热量会影响电子设备的正常使用，甚至会造成电子设备的损坏。为满足电子设备中热量及时排出这一需求，亟需研发出轻便、绝缘、低介电常数、高导热的导热材料。

高分子聚合物密度比较低，一般具有良好的绝缘性能，介电常数也小于金属等材料，为其在小型、高集成化电子设备的应用提供了保障，但是高分子聚合物的导热系数一般低于金属、陶瓷等材料。目前，高分子聚合物基导热复合材料的制备工艺大多采用将高导热的填料(如石墨烯、碳纳米管、氮化硼、氧化铝、金属颗粒等)与聚合物共混，在聚合物的内部构建导热网络结构，以此提高复合材料的导热性能。但是，此种方法需要向聚合物中混入大量的导热填料才能构建有效的导热网络结构，将会导致复合材料力学性能的降低、密度的增加，并且此种方法制备的聚合物导热复合材料其导热系数也限制在10W/mK以内。

因此，具有高效导热性能的本体高分子聚合物导热复合材料成为目前导热复合材料领域研究的热点，如何获得高导热的本体高分子聚合物导热复合材料，目前仍然是难题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种高分子基导热复合材料的制备方法，利用该方法制得的导热复合材料具有优异的导热性能，可用作热界面材料，导热封装或外壳材料。

本发明的技术方案：

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种高分子基导热复合材料的制备方法，所述制备方法为：以高分子纤维为基体，通过定构加工的方式赋予高分子纤维沿垂直方向整齐排列的结构，然后将所述整齐排列的结构固化从而实现了使热量能够沿纤维的垂直方向传输；最后将固化后的高分子纤维沿垂直方向切为厚度均匀的薄片，得到高分子基导热复合材料。

进一步，所述高分子纤维选自：超高分子量聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维、尼龙纤维、聚酯纤维、聚2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑纤维或芳纶纤维中的至少一种。

进一步，所述定构加工指在材料成型之前，能够使纤维获得此垂直方向整齐排列结构的加工方法。一般的，定构加工是指：加工前根据所期望的性能目标明确制品中要形成什么样的多层次结构，在加工过程中充分利用特殊外场等手段控制制品中结构的变化和演化，使其向既定结构目标发展。

进一步，所述定构加工采用下述方法：先将长高分子纤维加工制作为等长的纤维，然后将等长的高分子纤维利用模具定构成一束纤维束，从而赋予高分子纤维沿垂直方向整齐排列的结构，得到高分子聚合物纤维束。

优选的，所述长高分子纤维的长度为10～100cm。

优选的，所述等长的纤维的长度为0.5～10cm。

优选的，所述纤维束的直径为1～50mm。

进一步，将所述整齐排列的结构固化的方法为：在具有沿垂直方向整齐排列结构的高分子纤维中加入可固化物质，然后通过外界刺激(如高温、光照、辐照、催化剂或相变等)使可固化物质连同高分子纤维一起成型；其中，可固化物质为可固化的高分子聚合物或其单体、预聚物(预聚物是指可固化高分子的预聚物)。