[发明专利]一种实验室简易制备定向排序碳纤维导热复合材料的工艺

说明书

本申请公开了一种实验室简易制备定向排序碳纤维导热复合材料的工艺，包括如下步骤：S1、制备条状基料：向点胶管内添加碳纤维导热复合材料基料，匀速挤压点胶管的活塞，制备多条条状基料；出胶口下端的横截面积小于点胶管的腔体的横截面积；S2、排列固化成型：将多条条状基料沿挤出方向依次并列排列，利用高温固化成型；S3、裁切：待条状基料冷却后，对条状基料按照预设间距进行等间距裁切，将条状基料切出数个相同间距的小段基料；S4、拼接：将小段基料翻转90°，重新顺序排列，得到厚度均匀的碳纤维导热复合材料组装片材。本申请无需定制专门的挤出和切片机器，具有利用常用的装置就能制得测试片材，且能够使碳纤维在测试片材内定向排序的效果。

技术领域

本申请涉及高导热复合型材料的技术领域，尤其是涉及一种实验室简易制备定向排序碳纤维导热复合材料的工艺。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的提高和5G时代的来临，各类电器元件对电子芯片的要求也越来越高，随着各类电子器件的功率不断增大，其发热量也不断提高，如果不能很好地解决电子器件散热问题，将会大大影响电子器件的使用寿命和安全。因此对电子器件散热的要求也越来越高。

目前，传统导热填料制备的导热界面材料的导热系数大多不超过9W,已经不能满足人们对散热的需求，因此一些超高导热率的材料受到了大量的关注。碳纤维就是其中广受关注的一种，碳纤维是一种各向异性材料，在轴向表现出超高的热导率，可以达到600-1300W/mK,当碳纤维在硅橡胶中有序排列后，可以在较小的填充量下显著提升热界面材料的的热导率。

在传统的技术方案中，一般是将导热填料与硅橡胶进行均匀的混合成基料，然后再模压/辊压硫化成型。由于传统导热填料具有各向同性，基料的成型工艺对导热复合材料的导热性能基本没有影响，但是按照传统工艺去模压/辊压硫化成型，会导致碳纤维在片材中排列混乱，无法达到在热传导方向轴向排列的效果，因此无法呈现出碳纤维导热复合材料真实的导热率。

传统工艺为了使碳纤维能在热传导方向进行定向排列，主要采用磁场或机械挤出的方式，再模压成型，耗费较多原材料的同时还需要定制挤出工具和成型模具，在裁切时也需要特定的切片机器。小型实验室往往不具备这些条件进行制备，从而导致测试导热系数十分不便。

发明内容

本申请提供一种实验室简易制备定向排序碳纤维导热复合材料的工艺，无需定制专门的挤出和切片机器，具有利用常用的装置就能制得测试片材，且能够使碳纤维在测试片材内定向排序的效果。

本申请提供的一种实验室简易制备定向排序碳纤维导热复合材料的工艺，采用如下的技术方案：

一种实验室简易制备定向排序碳纤维导热复合材料的工艺，其包括如下步骤：

S1、制备条状基料：向点胶管内添加已制备好的碳纤维导热复合材料基料，利用点胶机匀速挤压点胶管的活塞，挤压出多条条状基料；点胶管的出胶口为锥形通道，且出胶口下端的横截面积小于点胶管的腔体的横截面积；

S2、排列固化成型：将多条条状基料沿挤出方向依次并列排列，利用高温固化成型；

S3、裁切：待条状基料冷却后，对条状基料按照预设间距进行等间距裁切，将条状基料切出数个相同间距的小段基料；

S4、拼接：将小段基料翻转90°，重新顺序排列，得到厚度均匀的碳纤维导热复合材料组装片材。

通过采用上述技术方案，将已制备好的碳纤维导热复合材料基料添加进点胶管内后，利用点胶机匀速调节点胶管的活塞上部的气压，使活塞上部的气压高于活塞下部的气压，从而使得碳纤维导热复合材料基料匀速从出胶口被挤出；由于点胶管下部是锥形通道，锥形通道下端横截面积小于点胶管腔体的横截面积，碳纤维导热复合材料基料在受到挤压被推至锥形通道内时，锥形通道的内壁对通过的碳纤维导热复合材料基料进行再次挤压，挤压出多条条状基料，并将多条条状基料沿挤出方向依次并列排列，最终达到使碳纤维导热复合材料基料内的碳纤维定向排序的目的。

作为优选，点胶管的腔体内径至少是出胶口的最小内径的5倍。