[发明专利]一种高导热的石墨烯复合材料的制备方法

说明书

本发明属于导热材料领域，公开了一种高导热的石墨烯复合材料的制备方法。该制备方法，包括以下步骤：硅烷偶联剂改性的纳米无机氧化物的制备，硅烷偶联剂改性的纳米无机氧化物‑纳米金属复合物的制备，以及向硅烷偶联剂改性的纳米无机氧化物‑纳米金属复合物中加入表面活性剂和氧化石墨烯，搅拌反应，抽滤，制得滤饼；然后将滤饼浸泡在还原剂的溶液中，反应，抽滤，得滤饼，即可。该制备方法制得的石墨烯复合材料具有三维空间网络结构，同时具有轴向和面内导热系数高的特点，面内导热系数为大于14.8W/(m·K)，轴向导热系数大于0.45W/(m·K)，高于石墨烯的轴向导热系数0.421W/(m·K)。

技术领域

本发明属于导热材料领域，特别涉及一种高导热的石墨烯复合材料的制备方法。

背景技术

精密的电子设备在往轻质化、小型化、多功能化、高功率化的方向快速发展，进而对材料的导热性能提出了更高的要求。如果不能及时散热，设备的使用寿命和工作效率就会降低，甚至出现故障。因此，研发出具有更好导热性能的材料具有重要意义。而传统的方法制备的3D石墨烯材料都是使得石墨烯卷曲化，从而降低各项异性，大幅牺牲了石墨烯在面内的导热性能。现有技术中不对石墨烯进行卷曲化，则制得的石墨烯材料的轴向(轴向是与石墨烯面垂直的方向)导热性能太差，即现有技术中无法制得轴向和面内导热系数高的石墨烯材料。

因此，亟需提供一种石墨烯材料的制备方法，该制备方法制得的石墨烯材料同时具有轴向和面内导热系数高的特点。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种高导热的石墨烯复合材料的制备方法，所述制备方法制得的石墨烯复合材料同时具有轴向和面内导热系数高的特点。

本发明的发明构思：用硅烷偶联剂改性纳米无机氧化物，然后用纳米金属包覆纳米无机氧化物，再通过表面活性剂例如季铵盐和氧化石墨烯(GO)的使用，最终制得的石墨烯复合材料具有三维空间网络结构，该石墨烯复合材料同时具有轴向和面内导热系数高的特点。

本发明的第一方面提供一种高导热的石墨烯复合材料的制备方法。

具体的，一种高导热的石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)硅烷偶联剂改性的纳米无机氧化物的制备：将纳米无机氧化物、硅烷偶联剂加入溶剂中混合，反应，洗涤，制得硅烷偶联剂改性的纳米无机氧化物；

(2)硅烷偶联剂改性的纳米无机氧化物-纳米金属复合物的制备：将步骤(1)制得的所述硅烷偶联剂改性的纳米无机氧化物和纳米金属搅拌混合，再加入K-Gold溶液，再加入醛类物质，反应，制得含硅烷偶联剂改性的纳米无机氧化物-纳米金属复合物的混合物；所述K-Gold溶液为含所述纳米金属离子的碱性钾盐溶液；

(3)向步骤(2)制得的所述混合物中加入表面活性剂和氧化石墨烯，搅拌反应，抽滤，制得滤饼；

(4)将步骤(3)制得的所述滤饼浸泡在还原剂的溶液中，反应，抽滤，制得所述石墨烯复合材料。

优选的，步骤(1)中，所述硅烷偶联剂为含胺基的硅烷偶联剂；进一步优选的，所述硅烷偶联剂为二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷或氨丁基三乙氧基硅烷中的至少一种。

优选的，步骤(1)中，所述纳米无机氧化物为纳米二氧化硅、纳米氧化钛、纳米氧化铝或纳米氧化锌中的至少一种。

优选的，步骤(1)中，所述纳米二氧化硅的粒径为30-150nm；进一步优选的，所述纳米二氧化硅的粒径为60-100nm；更优选的，所述纳米二氧化硅的粒径为70-100nm。

优选的，步骤(1)中，所述硅烷偶联剂与纳米无机氧化物的质量比为(0.1-5):1；进一步优选的，所述硅烷偶联剂与纳米无机氧化物的质量比为(0.5-3):1。