一種高導熱復合聚合物薄膜的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及導熱材料技術領域，具體涉及一種高導熱復合聚合物薄膜的制備方法。
【背景技術】
[0002]國防工業和國民經濟等各個領域都離不開導熱材料，通常導熱材料指金屬、金屬氧化物、金屬氮化物和一些非金屬材料。工業水平的迅速提高對導熱材料提出了抗腐蝕、質輕、成型工藝簡單等新的要求，這限制了傳統材料的使用。由于聚合物納米結構的力學、電學、熱學性質特殊，有望在電子、航天和微納器件等領域獲得廣泛應用，因而備受關注。聚合物納米結構薄膜被作為導熱材料來增強固-固界面的導熱性能，不過，由于聚合物材料的熱導率很低(只有0.1-lff/mK)，因此對導熱性能的提高有限，為提高聚合物導熱性能，可以填充碳納米管、陶瓷顆粒等高導熱材料，由于界面的接觸熱阻較高，聚合物納米復合材料的熱導率仍然較低，另外使用納米多孔模板潤濕技術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率，但仍不能滿足工業生產中的超高密度散熱要求。因此，迫切需要新技術來提高聚合物納米結構本身的熱導率。
【發明內容】
[0003]為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種高導熱復合聚合物薄膜的制備方法，制備的高導熱復合聚合物薄膜具有高熱導率。
[0004]為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為:
[0005]一種高導熱復合聚合物薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0006]I)將高導熱顆粒或者纖維與聚合物顆粒按照質量比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的真空環境中干燥即得高導熱復合聚合物薄膜。
[0012]所述的步驟I)中高導熱顆粒或者纖維為金屬類填料、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:將混合高導熱顆粒或者纖維的聚合物顆粒加入到注射機中，聚合物顆粒受熱熔融，在壓力下經注射機噴嘴和模具的澆注系統，注入到模具中，經冷卻定型后，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:將混合高導熱顆粒或者纖維的聚合物顆粒加入到金屬模具的對模模腔中，控制帶熱源的壓機從而產生相應的溫度和壓力，聚合物顆粒在該溫度和壓力下受熱軟化、流動，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械法將多孔模板4去除，得到第二聚合物薄膜。
[0018]本發明的有益效果:高導熱顆粒或纖維的添加可以提高聚合物薄膜的導熱性能，而多孔模板浸潤技術也可以提高聚合物薄膜的導熱性能，制備的高導熱復合聚合物薄膜熱導率高，熱導率達到10-50W/mK，原料來源廣泛，工藝簡單，生產成本低，有望解決傳統材料在工業應用中的困境。
【附圖說明】
[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。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖及實施例對本發明做詳細描述。
[0021]實施例1
[0022]參照附圖，一種高導熱復合聚乙烯薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0023]I)將高導熱顆粒與聚合物顆粒按照質量比1:10混合，采用注塑成型工藝得到含有高導熱顆粒或纖維的第一聚合物薄膜3，高導熱顆粒為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的真空環境中干燥即得高導熱復合聚乙烯薄膜。
[0029]所述的多孔模板4采用陽極氧化鋁(AAO)模板。
[0030]本實施例的有益效果為:本實施例制備的高導熱復合聚乙烯薄膜結構存在熱傳遞所需要的均一致密的有序晶體結構或載荷子，高導熱顆粒之間相互作用，在體系中形成類似網狀或鏈狀的形態，即:導熱網鏈。導熱網鏈的存在大幅提高沿熱流方向的熱導率。制備得到的復合聚乙烯薄膜的熱導率約為14W/mK，而且抗腐蝕、質輕、成型工藝簡單。
[0031]實施例2
[0032]參照附圖，一種高導熱復合聚乙烯薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0033]I)將高導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熱顆粒或纖維的第一聚合物薄膜3，高導熱纖維為碳纖維，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；