一種蜂窩狀熱塑性導熱電絕緣復合材料散熱結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及散熱材料技術領域，特別設及一種蜂窩狀熱塑性導熱電絕緣復合材料 散熱結構。
【背景技術】
[0002] 熱塑性塑料是一類應用最廣的塑料，W熱塑性樹脂主要成分，并添加各種助劑而 配制成塑料。在一定的溫度條件下，塑料能軟化或烙融成任意形狀，冷卻后形狀不變；運 種狀態可多次反復而始終具有可塑性，且運種反復只是一種物理變化，熱塑性塑料的種類 主要有通用塑料如聚乙締、聚丙締、聚氯乙締、聚苯乙締等，W及工程塑料如聚碳酸醋、聚酷 胺、聚醋、聚苯硫酸等。但運類產品都是W不可再生資源石油為原料，生產過程能耗大，對環 境影響較為嚴重。同時，生產成本較高，在±壤環境中也不易分解，易造成"白色污染"。因 此，研究該類產品的替代物已十分迫切。
[0003] 高分子材料電絕緣性能優異，但導熱系數非常低，一般為0. 2W/m. K，是金屬材料的 百分之一到千分之一，對于一些既要有高導熱、同時又有絕緣性要求的應用場合目前比較 常規的方法是在高分子基材料中添加具有高導熱系數和高阻抗的無機填料。但采用運種方 法制備的材料，由于導熱填料的大量添加使復合材料的力學性能受到了嚴重的損害，同時 導熱性能的提高也不顯著，一般很難高于2W/m. K。對于L邸散熱器、電器散熱器等需要利用 散熱器面積快速傳熱的情況，如果材料的導熱系數小，則其在長度方向上的熱傳導就非常 困難，熱量都集中在很小的區域中無法擴散，導致散熱器的有效面積沒有充分利用，影響了 散熱效率。
[0004] 我國竹資源十分豐富，生產竹塑復合產品，一方面可部分替代塑料產品，提高產品 的低碳、環保性能，另一方面又可降低成本，促進我國竹資源的高效利用，帶動竹區經濟。但 竹原料與塑料的復合依然面臨著很多的技術難題要解決，如竹材是強極性的，親水性強，而 塑料是非極性的、疏水性強，導致竹材料和塑料間的相容性差，界面結合性能較差。常規的 方法往往采用磨細的竹粉為原料，竹原料在磨碎后，竹纖維結構破壞，竹材原料的良好性能 得不到充分體現。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于一種蜂窩狀熱塑性導熱電絕緣復合材料散熱結構，具有高導熱 性、力學性能優異、高電絕緣性、生產成本低，材料更環保易于降解等優點，可應用于LED散 熱器和電器散熱器等產品。
[0006] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：
[0007] -種蜂窩狀熱塑性導熱電絕緣復合材料散熱結構，包括蜂窩狀散熱本體，蜂窩狀 散熱本體的蜂窩孔為上下方向豎直設置，所述熱塑性導熱電絕緣復合材料按重量份計由W 下組分混合制成：熱塑性樹脂50-70份，改性竹纖維15-25份，高導熱劑8-15份，介電材料 3-10份，偶聯劑0. 5-1份，交聯劑0. 4-0. 6份，潤滑劑0. 5-1. 5份，抗氧劑0. 3-0. 8份。
[0008] 蜂窩狀散熱本體，且蜂窩孔為上下方向豎直設置，為熱氣流提供了順楊上升通道， 對散熱效果有極大的提升。
[0009] 本發明首次采用改性竹纖維作為增強材料和導熱通道用于導熱電絕緣復合材料 中，替代了原有無機填料，竹纖維的加入不會像無機填料那樣破壞導熱電絕復合材料的力 學性能，本發明的竹纖維具有良好的強度、透氣性、耐磨性等特性，竹纖維經改性后用于導 熱電絕復合材料中還能增強材料的強度和導熱性能，同時竹纖維環保性能較佳易降解，且 生產成本低。為了解決竹材與熱塑性樹脂結合問題，充分發揮竹纖維的增強導熱效用，本發 明W通過特定方法生產的纖維素含量較高的竹纖維為原料，通過表面改性（導熱添加劑、 偶聯劑的使用）及各種添加劑（交聯劑、潤滑劑等）的聯合應用，使竹纖維與熱塑性樹脂通 過表面分子相互滲透和纏繞作用，形成竹塑復合材料。該材料具有強度高、導熱性能優異、 環保性能較佳、生產成本低等特點。
[0010] 作為優選，所述熱塑性樹脂選自聚乙締、聚丙締、聚氯乙締、聚苯乙締、聚碳酸醋、 聚苯硫酸、聚對苯二甲酸乙二醇醋、聚對苯二甲酸下二醇醋、聚酷胺中的一種或幾種。
[0011] 作為優選，所述的改性竹纖維通過W下工藝制備而得：
[0012] (1)將竹顆粒放入質量濃度為10-15%的氨氧化鋼溶液中加熱至100-150°c蒸煮 1-2h，再將蒸煮過的竹顆粒漸干，放置到蒸汽爆破機中，蒸汽爆破機中導入的水蒸氣溫度控 制在140-160°C，壓力控制在0. 4MPa-0. 6MPa，處理時間為20-30分鐘；
[0013] (2)打開蒸汽爆破機的放料閥，使蒸汽爆破機中物料爆破噴出，獲得竹纖維；
[0014] (3)將竹纖維在70-90°C下烘干；
[001引 （4)將步驟（3)制備得到的竹纖維在-10°c~-5°c下與溶劑混合均勻獲得混合液， 所述混合液中竹纖維的質量百分比為10-30%，余量為溶劑；將占竹纖維質量2-10%的表 面處理后的高導熱粉體加入混合液中，邊攬拌邊升溫至70-80°C，反應30-40min后過濾烘 干，制得改性竹纖維。
[001引步驟（4)中所述溶劑各組分的質量配比為：氨氧化鋼8%，尿素12%，余量為水。 高導熱粉選自納米氮化棚、納米氮化侶、納米氮化娃中的一種或幾種。高導熱粉體表面處理 的過程為：將質量濃度為30-50 %的硅烷偶聯劑無水乙醇溶液與高導熱粉體在50-70°C下 混合20-40min，然后加熱至80-100°C蒸發去除乙醇，硅烷偶聯劑的用量為高導熱粉體重量 的1-1.5%。通過高導熱粉體表面處理使竹纖維與高導熱粉體更容易結合。
[0017] 本發明采用上述特定的方法生產獲得了改性竹纖維，該改性竹纖維具有良好的強 度、透氣性、導熱性等特性，同時配合偶聯劑的使用，有效解決了竹材與熱塑性樹脂不易結 合問題。生產過程簡易、環保，成本低。
[0018] 通過爆破后，可得到纖維的含量提高，更加疏松，部分木質素溶解在水中，氨氧化 鋼蒸煮的目的能促使木質素和纖維素分離。
[0019] 作為優選，所述無機填料選自碳酸巧、二氧化娃、二氧化鐵、氧化鋒、滑石粉、硫酸 領晶須中的一種或幾種。
[0020] 作為優選，所述高導熱劑由10-30wt%的改性碳納米管和70-90wt%的高導熱粉 組成，高導熱粉選自納米氮化棚、納米氮化侶、納米氮化娃中的一種或幾種。
[0021] 本發明針對常規導熱材料散熱效果的不足進行改進，高導熱劑由10-30wt%的改 性碳納米管和70-90wt%的高導熱粉組成，碳納米管本身具有較好得散熱性能，能提高材料 的導熱性能，碳納米管的使用在提高導熱效果的同時還能增強產品的強度，高導熱粉具有 優異的導熱性能，改性碳納米管在熱塑性樹脂基體中連成網狀，形成骨架，為高導熱粉提供 分散基體，高導熱粉附著在碳納米管壁上，形成高效散熱網，從而提高產品的導熱性能。改 性碳納米管的量需要嚴格控制，多了容易影響絕緣性。此外，改性竹纖維分散在基體樹脂中 作為導熱通道，進一步提高了復合材料的導熱性能。
[0022] 作為優選，所述改性碳納米管的制備方法步驟如下：
[0023] (1)將碳納米管、質量濃度30-50 %的二甲基甲酯胺溶液及酸溶液按照Ig: 10-20血：8-12血的料液比混合，控制溫度35-45Γ下攬拌混合30-50min，過濾，分別用水和 無水乙醇洗涂，80-100°C下真空干燥30-60min得初級改性碳納米管；所述酸溶液為質量濃 度10-20%的硝酸與質量濃度5-10%的憐酸按照1:1的體積比的混合物；
[0024] (2)將初級改性碳納米管與質量濃度50-60%的高氯酸按照Ig :20-30mL的料液