[发明专利]一种导热填料及其制备方法、聚芳醚砜导热复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种导热填料及其制备方法、聚芳醚砜导热复合材料及其制备方法，涉及导热复合材料技术领域。本发明通过对碳纳米管和石墨烯进行改性，使碳纳米管的表面带有羧基功能性基团，使石墨烯的表面带有氨基基团和羟基基团，然后将改性后的碳纳米管和改性后的石墨烯分散混合到惰性溶剂中，使两类填料因表面带有的官能团通过氢键的作用自组装，进而形成石墨烯‑碳纳米管杂化填料，改性石墨烯作为改性碳纳米管的载体，改性碳纳米管则搭接改性石墨烯片层，增大有效接触面积，这种特殊结构使得所制备的复合填料在聚砜基体中形成高效的导热通路，促进导电网络的形成从而达到添加少量导热填料即可显著提高复合材料导热性能的目的。

技术领域

本发明涉及导热复合材料技术领域，特别涉及一种导热填料及其制备方法、聚芳醚砜导热复合材料及其制备方法。

背景技术

高分子材料凭借着优越的力学以及抗疲劳性、电气绝缘性、轻质、加工条件优良的优势已经逐渐应用于航天航空、国防军工、电子电器等领域。高分子材料作为电和热的不良导体，大部分材料都不具备导热导电以及电磁屏蔽性能。于是赋予高分子材料一定导热性和电磁屏蔽性能，能极大拓宽高分子材料在工业导热和散热以及电子设备领域的应用。

聚砜材料作为最常用的特种工程塑料之一，有普通双酚A型PSF(即通常所说的聚砜)、聚芳砜和聚醚砜三种。由于优异的综合性能，被广泛的应用于汽车、航空、航天、军事、医疗等领域。但是纯聚砜的导热系数只有0.25W·m^-1·K^-1，且几乎没有电磁屏蔽性能，这严重限制了其在某些领域的应用价值，因此需要进一步将聚砜材料改性制备成导热电磁屏蔽材料。目前，国内外制备导热材料的常用方法是树脂基体与高导热填料共混制备复合材料，通过填料在基体内部形成有效的导电导热网络，以实现热量与电子的传递，而电磁屏蔽性能则通过导电材料的连续性实现。通过共混制备复合材料操作简单，有利于大规模工业化生产，但是单一结构的填料难以大幅度提高复合材料的导热性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种导热填料及其制备方法、聚芳醚砜导热复合材料及其制备方法。本发明提供的导热填料能够增大有效接触面积，在高分子基体中形成高效的导热通路，促进导电网络的形成从而达到添加少量导热填料即可显著提高复合材料导热性能的目的。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种导热填料的制备方法，包括以下步骤：

将石墨烯分散液、多巴胺和三羟甲基氨基甲烷缓冲液混合进行表面处理，得到改性石墨烯；

将所述改性石墨烯与惰性溶剂混合，得到改性石墨烯分散液；

将碳纳米管与浓硝酸进行氧化反应，得到改性碳纳米管；

将所述改性碳纳米管与惰性溶剂混合，得到改性碳纳米管分散液；

将所述改性碳纳米管分散液滴入所述改性石墨烯分散液中后干燥，得到所述导热填料。

优选地，所述改性石墨烯分散液中的改性石墨烯与改性碳纳米管分散液中的改性碳纳米管的质量比为3：1～1：3。

优选地，所述表面处理的时间为24～36h。

优选地，所述表面处理在pH值为7～10的条件下进行。

优选地，所述石墨烯分散液的浓度为2～3g/L，所述石墨烯分散液、多巴胺、三羟甲基氨基甲烷缓冲液混合后所得混合液中多巴胺的浓度为1.0～2.0g/L，三羟甲基氨基甲烷缓冲液的浓度为10～15mmol/L。

优选地，所述氧化反应的温度为50～80℃，时间为2～5h。

优选地，所述浓硝酸与碳纳米管的质量比为50：1～100：1，所述浓硝酸的质量分数为63％。