[发明专利]一种MFS@CNT环氧树脂复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种MFS@CNT环氧树脂复合材料及其制备方法，是在碱改性的三聚氰胺甲醛海绵MFS的骨架上先原位生长ZIF‑67晶体，再通过高温碳化使ZIF‑67晶体转化为碳纳米管，最后通过真空辅助渗透环氧树脂并高温固化，获得MFS@CNT环氧树脂复合材料。本发明可以在超低的填料含量下显著提高环氧树脂的导热性能。

技术领域

本发明涉及一种三维导热通路的构建方法，具体涉及一种MFS@CNT环氧树脂复合材料的制备方法。

背景技术

随着当代科技的不断发展，各种电子设备趋于高功率、小型化和集成化，在使用过程中不可避免的会产生大量热量留在设备中，若不及时有效的去除热量将会严重影响电子设备的使用寿命及效率，故而当下研究高热导率的材料已经成为重中之重。优良的热管理材料应具有高热导率、易于制作等优点。聚合物基材料具有很大的发展潜力，但是大多聚合物的热导率都很低(0.2W/(mK)左右，例如环氧树脂)。采用高导热填料来构建聚合物基热管理材料是最有效的方法之一，然而过多的填料含量会增加制造成本和填料之间的接触电阻，并且破坏复合材料的机械性能和加工性能。通过探索填料改性、填料定向排列、构建三维导热通路等方法，来得到低填充量高导热的复合材料，具有重要的研究价值。

发明内容

基于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种MFS@CNT环氧树脂复合材料的制备方法，以期可以在超低的填料含量下显著提高环氧树脂的导热性能。

本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：

一种MFS@CNT环氧树脂复合材料的制备方法，其特点在于：先对三聚氰胺甲醛海绵MFS进行碱改性；然后在改性后MFS的骨架上原位生长ZIF-67晶体，获得MFS@ZIF-67；再对所述MFS@ZIF-67高温碳化，使ZIF-67晶体转化为碳纳米管，获得MFS@CNT；最后通过真空辅助渗透环氧树脂并高温固化，获得MFS@CNT环氧树脂复合材料。具体包括如下步骤：

步骤1、碱改性

将MFS在5-8mol/L的NaOH溶液中浸泡30-70min，然后水洗至中性、真空干燥，获得改性后MFS；

步骤2、制备MFS@ZIF-67

将0.354-0.8566g Co(NO₃)₂·6H₂O和0.3-0.45g聚乙烯比咯烷酮溶于30mL甲醇中，获得溶液A；

将0.399-1.84g 2-甲基咪唑溶于30mL甲醇中，并加入15-45μL三乙胺，获得溶液B；

将所述改性后MFS浸入到所述溶液A中，搅拌30min，然后逐滴加入所述溶液B，继续搅拌12h；所得产物用甲醇清洗后，真空干燥，获得MFS@ZIF-67；

步骤3、制备MFS@CNT

将所述MFS@ZIF-67加入管式炉中，在Ar保护下以2-5℃/min的升温速率升温至700-1000℃，保温碳化2h，获得MFS@CNT；

步骤4、制备MFS@CNT环氧树脂复合材料

首先将5mL甲基六氢邻苯二甲酸酐和0.25mL 2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚溶于5mL环氧树脂中，搅拌30min，获得环氧树脂混合物；将所述MFS@CNT浸入到所述环氧树脂混合物中，然后转移到50℃真空烘箱中2h，以充分复合并除去气泡；最后将产物在110-150℃下固化1h，即获得MFS@CNT环氧树脂复合材料。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：