CN104195522A - 一种高导热的玻璃纤维棉毡的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高导热的玻璃纤维棉毡的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)制备厚度为5～10mm的玻璃纤维棉毡，放入真空热解炉中；(2)将正硅酸乙酯蒸汽通入热解炉；(3)将甲烷蒸汽通入热解炉；(4)采用等离子辅助化学气相沉积法，沉积条件为沉积温度200～450℃，氩气为稀释气和载气，沉积时间3～10min。(5)以每秒10～15℃的速度降温，降至室温后取出纤维。所述正硅酸乙酯蒸汽流量是甲烷蒸汽流量的1％～3％。本发明采用化学气相沉积法，制得的膜层致密，质量稳定；由于甲烷蒸汽和正硅酸乙酯蒸汽一同通入，石墨烯边界的C和Si粘接起来，石墨烯层与层之间具有较高的结合强度；除此之外，本法制备过程污染少，操作简单，制备时间较短，生产效率很高。

Description

一种高导热的玻璃纤维棉毡的制备方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维棉毡的制备方法，特别是涉及一种高导热的玻璃纤维棉毡的制备方法。

背景技术

碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量的新型纤维材料，它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维具有许多优良性能，耐疲劳性好，热膨胀系数小，导电导热性好，除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，被广泛地运用于航空航天、国防军工、民用等许多领域。导热系数高的碳纤维在纤维方向的导热系数可以超过铜，可以运用在高分子复合材料的填充、开发电子电器用散热材料、解决高密度集成电子元器件、LED灯的散热问题、航空航天飞机尖端导热等。但是碳纤维的价格比较昂贵。

石墨烯是一种碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯是世上最薄也是最坚硬的纳米材料，导热系数高达5300W/(m·K)，高于碳纳米管和金刚石，熔点超过了3000℃。

传统的玻璃棉毡具有保温绝热、吸音等优异性能，价格便宜，在实际要求比较低的情况下如果将传统的玻璃纤维棉毡与石墨烯结合所形成的的复合材料，具有保温、吸音、导热的优异性能，机械强度也有提高，在一定程度上取代了碳纤维，节约了制备成本。

申请号为201010256345.5的中国专利公开了一种在SiC衬底上外延生长石墨烯的方法以及由该方法制得的石墨烯和制备石墨烯器件的方法，该方法包括以下步骤：采用对SiC衬底图形化的制备技术，在SiC衬底表面形成图形阵列；对图形化的SiC衬底进行热分解，在SiC衬底表面形成石墨烯。应用本发明的方法能够获得连续、均匀、无褶皱的高质量石墨烯，并且由于图形衬底上每个图形的定域性好，有利于对获得的石墨烯进行器件工艺制作，有利于实现晶片尺寸的石墨烯器件和石墨烯器件的广泛应用，但是由于单晶SiC的价格昂贵，且这种方法的生长条件苛刻，生长出来的石墨烯难以转移，因而极大地限制了它的运用领域。

申请号为201210005021.3的中国专利公开了一种氧化石墨烯包覆碳微球以及制备石墨烯包覆碳微球材料的方法，制备氧化石墨烯分散液，在酸性条件下，利用水热法以葡萄糖、蔗糖、淀粉为碳源制备碳微球，将干燥碳微球加入到氧化石墨烯分散液中，过滤干燥后得到氧化石墨烯包覆碳微球产物，在气体保护氛围下，对材料进行热还原，自然冷却至室温得到石墨烯包覆碳微球产物。可根据不同需求制备不同比例、不同还原程度产物，为材料的多样性提供了前提条件。这种方法可以制得石墨烯的复合材料，但是石墨烯与碳微球间的结合力不够，在极端条件下会发生脱落。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高导热的玻璃纤维棉毡的制备方法，操作简单，制备时间较短，生产效率高。

一种高导热的玻璃纤维棉毡的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)制备厚度为5～10mm的玻璃纤维棉毡，放入真空热解炉中；

(2)将正硅酸乙酯蒸汽通入热解炉；

(3)将甲烷蒸汽通入热解炉；

(4)采用等离子辅助化学气相沉积法，沉积条件为沉积温度为200～450℃，氩气为稀释气和载气，沉积时间3～10min；

(5)以每秒10～15℃的速度降温，降至室温后取出纤维，得到厚度为0.01～10nm的石墨烯层和玻璃纤维的复合材料。

所述的正硅酸乙酯蒸汽流量是甲烷蒸汽流量的1％～3％。

本发明的优点：

(1)源物质中除甲烷之外还加入了正硅酸乙酯，因此石墨烯边界的C和Si粘接起来，石墨烯层与层之间具有较高的结合强度，制得的产品具有良好的力学性能。

(2)本方法采用等离子辅助化学气相沉积法在基体表面沉积石墨烯层，膜层致密，质量稳定，制备过程污染少，操作简单，制备时间较短，生产效率高，具有实用性。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

实施例1

一种高导热的玻璃纤维棉毡的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备厚度为5mm的玻璃纤维棉毡，放入真空热解炉中；

(2)将正硅酸乙酯蒸汽通入热解炉；

(3)将甲烷蒸汽通入热解炉；

(4)采用等离子辅助化学气相沉积法，沉积条件为沉积温度为200℃，氩气为稀释气和载气，沉积时间3min；

(5)以每秒10℃的速度降温，降至室温后取出纤维，得到厚度为0.01nm的石墨烯层和玻璃纤维的复合材料。

所述的正硅酸乙酯蒸汽流量是甲烷蒸汽流量的1％。

实施例2

一种高导热的玻璃纤维棉毡的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备厚度为10mm的玻璃纤维棉毡，放入真空热解炉中；

(2)将正硅酸乙酯蒸汽通入热解炉；

(3)将甲烷蒸汽通入热解炉；

(4)采用等离子辅助化学气相沉积法，沉积条件为沉积温度为450℃，氩气为稀释气和载气，沉积时间10min；

(5)以每秒15℃的速度降温，降至室温后取出纤维，得到厚度为10nm的石墨烯层和玻璃纤维的复合材料。

所述的正硅酸乙酯蒸汽流量是甲烷蒸汽流量的3％。

上述仅为本发明的两个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种高导热的玻璃纤维棉毡的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)制备厚度为5～10mm的玻璃纤维棉毡，放入真空热解炉中；

(2)将正硅酸乙酯蒸汽通入热解炉；

(3)将甲烷蒸汽通入热解炉；

(4)采用等离子辅助化学气相沉积法，沉积条件为沉积温度为200～450℃，氩气为稀释气和载气，沉积时间3～10min；

(5)以每秒10～15℃的速度降温，降至室温后取出纤维，得到厚度为0.01～10nm的石墨烯层和玻璃纤维的复合材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的正硅酸乙酯蒸汽流量是甲烷蒸汽流量的1％～3％。