【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳纤维复合材料，具体涉及一种改性碳纤维导热复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着科学技术的发展，具有导热性能的高分子复合材料逐渐应用于各行各业，高分子复合材料具有优异的电绝缘性能、耐腐蚀性和易加工成型性，在导热领域发挥着重要的角色，但是高分子材料本身的导热率很低，为了提高高分子材料的导热率，通常在加工过程引入具有导热性能的填料，以增强高分子复合材料的导热率；
2、目前，在导热复合材料制备中通常引入碳纤维作为导热填料，碳纤维是由碳元素组成的一种特种纤维，具有耐高温、导热、耐腐蚀等特性，能够增强复合材料的热导率；碳纤维复合材料的传热类型主要是传导传递，碳纤维结构中的石墨片层具有优异的导热性能，但层与层之间缺乏三维结构，导致热量传递受阻，碳纤维复合材料在垂直纤维方向的导热性能与沿纤维方向相差较大，造成纤维之间的传热不连续，导致热量无法在界面处得到有效传导，因此限制了碳纤维在复合材料中导热性能的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种改性碳纤维导热复合材料及其制备方法，以解决
技术介绍
中的问题。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种改性碳纤维导热复合材料，包括以下重量份原料：
4、90-110份聚醚酰亚胺、11-15份改性碳纤维、7-9份润滑剂、10-13份改性氮化硼、5-9份增塑剂。
5、进一步地，所述改性碳纤维通过以下步骤制得：
6、a1、向n-甲基吡咯烷酮中加入氧
7、a2、向混酸溶液中加入碳纤维，在20-30℃条件下，搅拌反应0.5-1h，经过滤、去离子水洗涤、干燥后，浸润在改性悬浮液中，在40-50℃条件下保温20-24h，再经过滤、洗涤、干燥后，得到改性碳纤维；改性悬浮液中含有大量未反应的羧基和羟基，能够与碳纤维表面的羟基和羧基进行酯化反应，将改性氧化石墨烯接枝在碳纤维表面。
8、进一步地，所述n-甲基吡咯烷酮、氧化石墨烯、聚苯硫醚、过氧化二异丙苯和n,n-二甲基甲酰胺的用量比为30-40ml：7-9g：2-3g：2-3g：40-60ml。
9、进一步地，所述混酸溶液、碳纤维和改性悬浮液的用量比为60-80ml：6-8g：80-90ml。
10、进一步地，所述混酸溶液为双氧水和浓硫酸按照体积比1-5：1混合组成，通过混酸溶液对碳纤维进行氧化处理，能够增加碳纤维表面活性基团的数目，同时减少强酸对碳纤维结构的破坏；所述双氧水的浓度为30wt％，所述浓硫酸的浓度为68wt％。
11、进一步地，所述改性氮化硼通过以下步骤制得：
12、b1、向异丙醇中加入去离子水，搅拌混合5min，加入氮化硼，用超声仪以800w的功率超声7-9h后，经离心、洗涤、干燥后，再经研磨得到纳米氮化硼粉末；
13、b2、向tris缓冲溶液中加入纳米氮化硼粉末，搅拌混合15min，再加入多巴胺，在30-40℃条件下，搅拌反应20-24h，再加入聚乙烯亚胺，搅拌反应3-5h，经过滤、去离子水洗涤、干燥后，得到改性氮化硼；在弱碱环境下，聚多巴胺分子结构中的邻苯二酚基团和氨基能够发生自氧化聚合反应生成聚多巴胺，聚多巴胺具有良好的吸附能力，能够牢固地铆钉在纳米氮化硼表面，同时聚乙烯亚胺分子链上含有大量的氨基，能够与聚多巴胺分子上的酚羟基通过氢键结合，进而将聚乙烯亚胺接枝在纳米氮化硼上。
14、进一步地，所述异丙醇、去离子水和氮化硼的用量比为15-30ml：40-60ml：6-8g。
15、进一步地，所述tris缓冲溶液、纳米氮化硼粉末、多巴胺和聚乙烯亚胺的用量比为30-40ml：4-6g：2-3g：8-11ml。
16、一种改性碳纤维导热复合材料的制备方法，包括以下步骤制得：
17、将聚醚酰亚胺、改性碳纤维、改性氮化硼、增塑剂、润滑剂加入到高速混合机中搅拌混合，再加入螺杆挤出机挤出，经过冷却、切粒后，得到导热复合材料。
18、本专利技术的有益效果：
19、本专利技术的改性碳纤维中含有聚苯硫醚链段以及大量的含氧官能团，能够与聚醚酰亚胺的醚键形成范德华力，增强改性碳纤维与聚醚酰亚胺的相容性，减少界面的空隙和缺陷；同时聚苯硫醚链段具有优异的热稳定性，作为接枝链段，能够在高温环境下保持稳定，确保接枝结构在聚醚酰亚胺工作温度范围内保持其导热功能，而氧化石墨烯本身具有较高的热导率，将其接枝到碳纤维上，可以形成有效的热传导网络结构，减少了界面热阻，增加了制得的聚醚酰亚胺复合材料内部的热传导路径，有利于快速传递热量；
20、本专利技术的改性氮化硼中含有大量的氨基和羟基能够与聚醚酰亚胺分子链上的羧基和环氧基通过氢键结合，提高改性氮化硼在聚醚酰亚胺中的相容性，降低界面应力；改性氮化硼不仅具有优异的热稳定性和高导热性，能够有效提升聚醚酰亚胺整体的导热率，还具有显著的抗冲击性能，能够有效阻碍裂纹扩展，起到增强和增韧的作用；
21、本专利技术以聚醚酰亚胺为基料，通过改性碳纤维对聚醚酰亚胺进行接枝改性，形成了有效的热传导网络结构，缩小了改性碳纤维复合材料在垂直纤维和沿纤维方向导热性能的差异，改善了改性碳纤维热传递不连续的现象，增强了复合材料的导热率；同时引入的改性氮化硼，能够接枝在聚醚酰亚胺的分子链上，降低界面应力，由于改性氮化硼本身也具有优异的热稳定性和导热性能，在改性碳纤维对聚醚酰亚胺接枝的协同作用下，能够形成稳定的三维网络结构，进一步提高了热量在界面处的有效传导，同时还能够增强导热复合材料的抗冲击性能，起到增强和增韧的效果。
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1.一种改性碳纤维导热复合材料，其特征在于，包括以下重量份原料：90-110份聚醚酰亚胺、11-15份改性碳纤维、7-9份润滑剂、10-13份改性氮化硼、5-9份增塑剂；
2.根据权利要求1所述的一种改性碳纤维导热复合材料，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的一种改性碳纤维导热复合材料，其特征在于，所述混酸溶液、碳纤维和改性悬浮液的用量比为60-80mL：6-8g：80-90mL。
4.根据权利要求1所述的一种改性碳纤维导热复合材料，其特征在于，所述混酸溶液为双氧水和浓硫酸按照体积比1-5：1混合组成。
5.根据权利要求1所述的一种改性碳纤维导热复合材料，其特征在于，所述改性氮化硼通过以下步骤制得：
6.根据权利要求5所述的一种改性碳纤维导热复合材料，其特征在于，所述异丙醇、去离子水和氮化硼的用量比为15-30mL：40-60mL：6-8g。
7.根据权利要求5所述的一种改性碳纤维导热复合材料，其特征在于，所述Tris缓冲溶液、纳米氮化硼粉末、多巴胺和聚乙烯亚胺的用量比为30-40mL：4-6g：2-3g：
8.根据权利要求1所述的一种改性碳纤维导热复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种改性碳纤维导热复合材料，其特征在于，包括以下重量份原料：90-110份聚醚酰亚胺、11-15份改性碳纤维、7-9份润滑剂、10-13份改性氮化硼、5-9份增塑剂；
2.根据权利要求1所述的一种改性碳纤维导热复合材料，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的一种改性碳纤维导热复合材料，其特征在于，所述混酸溶液、碳纤维和改性悬浮液的用量比为60-80ml：6-8g：80-90ml。
4.根据权利要求1所述的一种改性碳纤维导热复合材料，其特征在于，所述混酸溶液为双氧水和浓硫酸按照体积比1-5：1混合组成。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：马俊，马超强，赵梦洋，杨建军，
申请(专利权)人：安徽福斯特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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