一种碳纳米管导热复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纳米管导热复合材料，它是由下述重量份的原料组成的：肉豆蔻酸钠皂0.7‑1、纳米氧化铝10‑13、3，5‑二氨基苯甲酸1‑2、吡啶0.3‑0.7、亚磷酸三苯酯2‑3、氯化锂0.1‑0.2、硅烷偶联剂kh5600.6‑1、乙酰丙酮钕0.7‑1、甲基六氢邻苯二甲酸酐1.6‑2、环氧树脂610180‑90、聚乙烯苯磺酸1‑2、六甲基环三硅氧烷0.4‑1、松香醇3‑5、六甲基磷酰三胺0.3‑1、碳纳米管5‑6、2‑硫醇基苯骈咪唑0.3‑1。本发明专利技术加入了碳纳米管等可以有效的提高成品复合材料的导热性能。

Carbon nano tube heat conducting composite material and preparation method thereof

The invention discloses a carbon nanotube conductive composite material, which is composed of the following raw materials: myristic acid sodium soap 0.7 1, 10 13, 3 nano alumina, 5 two amino benzoic acid 1 2, 0.7, 0.3 pyridine phosphite three phenyl ester 2 chloride, 3 0.2, 0.1 lithium silane coupling agent kh5600.6 1, 1, 0.7 neodymium acetylacetonate methyl hydrogen phthalic anhydride six two 1.6 2 610180, epoxy resin, polyethylene 90 benzene sulfonic acid hexamethylcyclotrisiloxane, 1 2 three 0.4 1 siloxane Rosinated alcohol 3, 5, six phosphoryl methyl three 1, 0.3 amine carbon nanotubes 5 6, 2 0.3 1 thiol benzimidazole. The carbon nanotube can effectively improve the thermal conductivity of the finished composite material.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导热材料
，尤其涉及一种碳纳米管导热复合材料及其制备方法。
技术介绍
环氧树脂具有优良的力学性能、电性能、粘结性能及热稳定，已广泛应用于航空航天、电子电气等领域。环氧树脂品种繁多，本工作选用的是脂环族环氧树脂，由于脂环族环氧树脂分子结构中的环氧基团不是来自环氧丙烷，环氧基直接连接在脂环上，所以脂环族环氧树脂与双酚A型环氧树脂相比较，具有良好的热稳定性、优异的电绝缘性能和耐侯性、高的安全性等诸多优点。但是环氧树脂的导热系数较低(0.23W/mK)，散热性能较差，已难以满足微电子技术和封装技术的快速发展。因此，有关环氧树脂的导热性能的研究已成为电子与材料等学科共同关注的热点；提高聚合物的导热系数的途径主要有本征型和填充型两种。前者方法难度大，成本较高，研究较少。后者方法简单易行，已得到广泛应用。目前，有关填充型导热环氧树脂复合材料的研究已有很多报道。在导热填料中，纳米氧化铝具有较高的导热系数(30W/mK)、优异的热稳定性和抗化学腐蚀性、良好的电绝缘性，而且价格低廉和来源广泛而得到广泛应用。但是由于纳米氧化铝粒度小、表面能高，处于热力学非稳定状态，极易聚集成团，从而影响了纳米氧化铝颗粒的实际应用效果。所以必须对纳米氧化铝颗粒进行表面改性，以降低表面能，减小纳米颗粒间的附聚力，改进它在基体中的分散性和分散稳定性，降低两相界面张力，提高纳米氧化铝颗粒与基体树脂之间的润湿性、结合力和相容性，从而改善复合材料的综合性能。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种碳纳米管导热复合材料及其制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种碳纳米管导热复合材料，它是由下述重量份的原料组成的：肉豆蔻酸钠皂0.7-1、纳米氧化铝10-13、3，5-二氨基苯甲酸1-2、吡啶0.3-0.7、亚磷酸三苯酯2-3、氯化锂0.1-0.2、硅烷偶联剂kh5600.6-1、乙酰丙酮钕0.7-1、甲基六氢邻苯二甲酸酐1.6-2、环氧树脂610180-90、聚乙烯苯磺酸1-2、六甲基环三硅氧烷0.4-1、松香醇3-5、六甲基磷酰三胺0.3-1、碳纳米管5-6、2-硫醇基苯骈咪唑0.3-1。一种所述的碳纳米管导热复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将上述2-硫醇基苯骈咪唑加入到其重量10-14倍的无水乙醇中，搅拌均匀，升高温度为63-70℃，加入上述碳纳米管，超声4-8分钟，得碳纳米管醇分散液；（2）将上述六甲基磷酰三胺加入到其重量13-20倍的去离子水中，搅拌均匀，升高温度为54-60℃，保温搅拌6-10分钟，加入上述纳米氧化铝，超声2-3分钟，得氧化铝分散液；（3）将上述碳纳米管醇分散液、氧化铝分散液混合，加入上述六甲基环三硅氧烷，超声10-13分钟，过滤，将沉淀在50-60℃下真空干燥1-2小时，得复合氧化铝；（4）将上述复合氧化铝、硅烷偶联剂kh560混合，加入到混合料重量4-6倍的无水乙醇中，送入110-120℃的油浴中，保温搅拌3-5小时，出料过滤，将沉淀在120-130℃的烘箱中真空干燥1-2小时，得硅烷氧化铝；（5）将上述氯化锂加入到其重量900-1000倍的甲醇中，搅拌均匀；（6）将上述硅烷氧化铝加入到其重量47-60倍的N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，依次加入上述3，5-二氨基苯甲酸、吡啶、亚磷酸三苯酯，通入氮气，在98-100℃下反应3-4小时，冷却至常温，加入到上述氯化锂的甲醇溶液中，静置3-4小时，过滤，将沉淀用分别用N，N-二甲基甲酰胺和甲醇依次冲洗3-4次，置于87-90℃的烘箱中，真空干燥1-2小时，得接枝氧化铝；（7）将上述乙酰丙酮钕、松香醇混合，加入到上述环氧树脂6101中，在80-86℃下搅拌30-40分钟，加入上述肉豆蔻酸钠皂，搅拌均匀，真空脱气，冷却至室温，得环氧溶液；（8）取上述接枝氧化铝，加入到其重量4-6倍的丙酮中，搅拌均匀，加入上述环氧溶液，超声20-30分钟，送入到68-70℃的恒温油浴中，保温10-12小时，加入上述甲基六氢邻苯二甲酸酐，搅拌均匀，真空脱气30-40分钟，加入剩余各原料，先在130-140℃下预热100-120分钟，升高温度为160-170℃，固化10-15小时，冷却至室温，得导热复合材料。本专利技术的优点是：本专利技术采用两步法将超支化聚芳酰胺接枝到纳米氧化铝粒子表面:纳米颗粒首先进行硅烷偶联剂处理引入氨基基团，再在改性后的纳米粒子上接枝超支化聚合物；氧化铝纳米颗粒经偶联处理后，颗粒由亲水性转变成憎水性，所以能显著改进与环氧树脂的相容性。还有氧化铝纳米颗粒经硅烷偶联处理时，硅烷偶联剂一端与氧化铝纳米颗粒以化学键相结合，另外一端的氨基官能团与环氧树脂发生化学反应，强化了环氧树脂基体和纳米颗粒相界面的结合，降低了界面孔洞和缺陷，从而有利于导热系数的提高；其次，由于纳米粒子的表面效应，硅烷氧化铝纳米粒子具有非常大的比表面积，而且经硅烷处理后的纳米粒子能较好地分散到环氧树脂基体中，这时硅烷氧化铝纳米粒子与环氧树脂之间的化学反应形成的化学键就起到了越来越重要的作用。一个纳米颗粒可以作为三维网络中的一个导热节点，这种导热节点的增多，不仅进一步降低了界面热阻，而且还形成了聚合物网络的桥键，因此有效地提高了环氧树脂/硅烷氧化铝复合材料的导热系数；由于超支化聚合物接枝的氧化铝纳米粒子在环氧树脂中的良好分散性和相容性;其次由于超支化聚芳酰胺接枝的氧化铝纳米粒子表面比硅烷氧化铝纳米颗粒具有更多的氨基官能团，与环氧树脂基体之间可以形成更多化学键，这种导热节点在复合材料的导热性中起到了主导作用;最后一点是由于聚芳酰胺是刚性的主链，与环氧树脂相比自身优异的导热性能在热流的传递过程中能起到更好的热传导作用。本专利技术加入了碳纳米管等可以有效的提高成品复合材料的导热性能。具体实施方式一种碳纳米管导热复合材料，它是由下述重量份的原料组成的：肉豆蔻酸钠皂0.7、纳米氧化铝10、3，5二氨基苯甲酸1、吡啶0.3、亚磷酸三苯酯2、氯化锂0.1、硅烷偶联剂kh5600.6、乙酰丙酮钕0.7、甲基六氢邻苯二甲酸酐1.6、环氧树脂610180、聚乙烯苯磺酸1、六甲基环三硅氧烷0.4、松香醇3、六甲基磷酰三胺0.3、碳纳米管5、2硫醇基苯骈咪唑0.3。一种所述的碳纳米管导热复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将上述2硫醇基苯骈咪唑加入到其重量10倍的无水乙醇中，搅拌均匀，升高温度为63℃，加入上述碳纳米管，超声4分钟，得碳纳米管醇分散液；（2）将上述六甲基磷酰三胺加入到其重量13倍的去离子水中，搅拌均匀，升高温度为54℃，保温搅拌6分钟，加入上述纳米氧化铝，超声2分钟，得氧化铝分散液；（3）将上述碳纳米管醇分散液、氧化铝分散液混合，加入上述六甲基环三硅氧烷，超声10分钟，过滤，将沉淀在50℃下真空干燥1小时，得复合氧化铝；（4）将上述复合氧化铝、硅烷偶联剂kh560混合，加入到混合料重量4倍的无水乙醇中，送入110℃的油浴中，保温搅拌3小时，出料过滤，将沉淀在120℃的烘箱中真空干燥1小时，得硅烷氧化铝；（5）将上述氯化锂加入到其重量900倍的甲醇中，搅拌均匀；（6）将上述硅烷氧化铝加入到其重量47倍的N甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，依次加入上述3，5二氨基苯甲酸、吡啶、亚磷酸三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管导热复合材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：肉豆蔻酸钠皂0.7‑1、纳米氧化铝10‑13、3，5‑二氨基苯甲酸1‑2、吡啶0.3‑0.7、亚磷酸三苯酯2‑3、氯化锂0.1‑0.2、硅烷偶联剂kh5600.6‑1、乙酰丙酮钕0.7‑1、甲基六氢邻苯二甲酸酐1.6‑2、环氧树脂610180‑90、聚乙烯苯磺酸1‑2、六甲基环三硅氧烷0.4‑1、松香醇3‑5、六甲基磷酰三胺0.3‑1、碳纳米管5‑6、2‑硫醇基苯骈咪唑0.3‑1。

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管导热复合材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：肉豆蔻酸钠皂0.7-1、纳米氧化铝10-13、3，5-二氨基苯甲酸1-2、吡啶0.3-0.7、亚磷酸三苯酯2-3、氯化锂0.1-0.2、硅烷偶联剂kh5600.6-1、乙酰丙酮钕0.7-1、甲基六氢邻苯二甲酸酐1.6-2、环氧树脂610180-90、聚乙烯苯磺酸1-2、六甲基环三硅氧烷0.4-1、松香醇3-5、六甲基磷酰三胺0.3-1、碳纳米管5-6、2-硫醇基苯骈咪唑0.3-1。2.一种如权利要求1所述的碳纳米管导热复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将上述2-硫醇基苯骈咪唑加入到其重量10-14倍的无水乙醇中，搅拌均匀，升高温度为63-70℃，加入上述碳纳米管，超声4-8分钟，得碳纳米管醇分散液；（2）将上述六甲基磷酰三胺加入到其重量13-20倍的去离子水中，搅拌均匀，升高温度为54-60℃，保温搅拌6-10分钟，加入上述纳米氧化铝，超声2-3分钟，得氧化铝分散液；（3）将上述碳纳米管醇分散液、氧化铝分散液混合，加入上述六甲基环三硅氧烷，超声10-13分钟，过滤，将沉淀在50-60℃下真空干燥1-2小时，得复合氧化铝；（4）将上述复合氧化铝、硅烷偶联剂kh560混合，加入到混合料重量4-...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹小凤，
申请(专利权)人：邹小凤，
类型：发明
国别省市：安徽;34