一種高導(dǎo)熱復(fù)合聚合物薄膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及導(dǎo)熱材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高導(dǎo)熱復(fù)合聚合物薄膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)防工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域都離不開(kāi)導(dǎo)熱材料，通常導(dǎo)熱材料指金屬、金屬氧化物、金屬氮化物和一些非金屬材料。工業(yè)水平的迅速提高對(duì)導(dǎo)熱材料提出了抗腐蝕、質(zhì)輕、成型工藝簡(jiǎn)單等新的要求，這限制了傳統(tǒng)材料的使用。由于聚合物納米結(jié)構(gòu)的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)性質(zhì)特殊，有望在電子、航天和微納器件等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，因而備受關(guān)注。聚合物納米結(jié)構(gòu)薄膜被作為導(dǎo)熱材料來(lái)增強(qiáng)固-固界面的導(dǎo)熱性能，不過(guò)，由于聚合物材料的熱導(dǎo)率很低(只有0.1-lff/mK)，因此對(duì)導(dǎo)熱性能的提高有限，為提高聚合物導(dǎo)熱性能，可以填充碳納米管、陶瓷顆粒等高導(dǎo)熱材料，由于界面的接觸熱阻較高，聚合物納米復(fù)合材料的熱導(dǎo)率仍然較低，另外使用納米多孔模板潤(rùn)濕技術(shù)可得到聚乙烯納米線陣列，該方法制備的聚乙烯薄膜有較高熱導(dǎo)率，但仍不能滿足工業(yè)生產(chǎn)中的超高密度散熱要求。因此，迫切需要新技術(shù)來(lái)提高聚合物納米結(jié)構(gòu)本身的熱導(dǎo)率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種高導(dǎo)熱復(fù)合聚合物薄膜的制備方法，制備的高導(dǎo)熱復(fù)合聚合物薄膜具有高熱導(dǎo)率。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0005]一種高導(dǎo)熱復(fù)合聚合物薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0006]I)將高導(dǎo)熱顆?；蛘呃w維與聚合物顆粒按照質(zhì)量比1:1一1:10混合，采用注塑成型或者模壓成型工藝得到含有高導(dǎo)熱顆粒或纖維的第一聚合物薄膜3 ;
[0007]2)將步驟I)制備的第一聚合物薄膜3放置在多孔模板4上，再將多孔模板4放入到真空加熱箱I里，真空加熱箱I保持130°C — 180°C恒溫；
[0008]3)等第一聚合物薄膜3融化后，在毛細(xì)力和加壓裝置2提供的外部壓力共同作用下填充多孔模板4，形成第二聚合物薄膜；
[0009]4) 30-90分鐘后，將得到的包含第二聚合物薄膜的多孔模板4從真空加熱箱I中取出；
[0010]5)將包含第二聚合物薄膜的多孔模板4冷卻到室溫，去除多孔模板4得到第二聚合物薄膜；
[0011]6)依次使用去離子水和無(wú)水乙醇漂洗第二聚合物薄膜，最后將第二聚合物薄膜放置在30°C的真空環(huán)境中干燥即得高導(dǎo)熱復(fù)合聚合物薄膜。
[0012]所述的步驟I)中高導(dǎo)熱顆?；蛘呃w維為金屬類填料、碳類填料或陶瓷類填料，金屬類填料包括Ag、Cu、Al、Mg ;碳類填料包括石墨、金剛石、碳納米管、石墨烯；陶瓷類填料包括氮化硼、氮化硅、碳化硅。
[0013]所述的步驟I)中聚合物顆粒包括聚乙烯顆粒PE、聚丙烯顆粒PP、聚甲醛顆粒POM。
[0014]所述的步驟I)中注塑成型的具體步驟是:將混合高導(dǎo)熱顆?；蛘呃w維的聚合物顆粒加入到注射機(jī)中，聚合物顆粒受熱熔融，在壓力下經(jīng)注射機(jī)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)，注入到模具中，經(jīng)冷卻定型后，熔融的塑料就固化成為需要的塑料薄膜。
[0015]所述的步驟I)中模壓成型的具體步驟是:將混合高導(dǎo)熱顆?；蛘呃w維的聚合物顆粒加入到金屬模具的對(duì)模模腔中，控制帶熱源的壓機(jī)從而產(chǎn)生相應(yīng)的溫度和壓力，聚合物顆粒在該溫度和壓力下受熱軟化、流動(dòng)，充滿模腔成型和固化，就得到需要的塑料薄膜。
[0016]所述的多孔模板4采用陽(yáng)極氧化鋁(AAO)模板、二氧化硅(Si02)模板或分子篩。
[0017]所述的步驟5)使用溶液腐蝕法或者機(jī)械法將多孔模板4去除，得到第二聚合物薄膜。
[0018]本發(fā)明的有益效果:高導(dǎo)熱顆?；蚶w維的添加可以提高聚合物薄膜的導(dǎo)熱性能，而多孔模板浸潤(rùn)技術(shù)也可以提高聚合物薄膜的導(dǎo)熱性能，制備的高導(dǎo)熱復(fù)合聚合物薄膜熱導(dǎo)率高，熱導(dǎo)率達(dá)到10-50W/mK，原料來(lái)源廣泛，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，有望解決傳統(tǒng)材料在工業(yè)應(yīng)用中的困境。
【附圖說(shuō)明】
[0019]附圖為將表面放置有第一聚合物薄膜3的多孔模板4放入到真空加熱箱I的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0021]實(shí)施例1
[0022]參照附圖，一種高導(dǎo)熱復(fù)合聚乙烯薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0023]I)將高導(dǎo)熱顆粒與聚合物顆粒按照質(zhì)量比1:10混合，采用注塑成型工藝得到含有高導(dǎo)熱顆?；蚶w維的第一聚合物薄膜3，高導(dǎo)熱顆粒為Ag顆粒，聚合物顆粒為聚乙烯PE ；
[0024]2)將步驟I)制備的第一聚合物薄膜3放置在多孔模板4上，再將多孔模板4放入到真空加熱箱I里，真空加熱箱I保持130°恒溫；
[0025]3)等第一聚合物薄膜3融化后，在毛細(xì)力和加壓裝置2提供的外部壓力共同作用下填充多孔模板4，形成第二聚合物薄膜；
[0026]4)30分鐘后，將得到的包含第二聚合物薄膜的多孔模板4從真空加熱箱I中取出；
[0027]5)將包含第二聚合物薄膜的多孔模板4冷卻到室溫，使用NaOH溶液腐蝕法去除多孔模板4得到第二聚合物薄膜；
[0028]6)依次使用去離子水和無(wú)水乙醇漂洗第二聚合物薄膜，最后將第二聚合物薄膜放置在30°C的真空環(huán)境中干燥即得高導(dǎo)熱復(fù)合聚乙烯薄膜。
[0029]所述的多孔模板4采用陽(yáng)極氧化鋁(AAO)模板。
[0030]本實(shí)施例的有益效果為:本實(shí)施例制備的高導(dǎo)熱復(fù)合聚乙烯薄膜結(jié)構(gòu)存在熱傳遞所需要的均一致密的有序晶體結(jié)構(gòu)或載荷子，高導(dǎo)熱顆粒之間相互作用，在體系中形成類似網(wǎng)狀或鏈狀的形態(tài)，即:導(dǎo)熱網(wǎng)鏈。導(dǎo)熱網(wǎng)鏈的存在大幅提高沿?zé)崃鞣较虻臒釋?dǎo)率。制備得到的復(fù)合聚乙烯薄膜的熱導(dǎo)率約為14W/mK，而且抗腐蝕、質(zhì)輕、成型工藝簡(jiǎn)單。
[0031]實(shí)施例2
[0032]參照附圖，一種高導(dǎo)熱復(fù)合聚乙烯薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0033]I)將高導(dǎo)熱纖維與聚合物顆粒按照1:5比例混合，采用模壓成型工藝得到含有高導(dǎo)熱顆?；蚶w維的第一聚合物薄膜3，高導(dǎo)熱纖維為碳纖維，聚合物顆粒為聚乙烯PE ;
[0034]2)將步驟I)制備的第一聚合物薄膜3放置在多孔模板4上，再將多孔模板4放入到真空加熱箱I里，真空加熱箱I保持150°c恒溫；