CN106995536A - 碳化硅线‑银杂化颗粒、其制备方法及作为填料在导热复合材料的用途 - Google Patents

碳化硅线‑银杂化颗粒、其制备方法及作为填料在导热复合材料的用途 Download PDF

Info

Publication number
CN106995536A
CN106995536A CN201710260261.0A CN201710260261A CN106995536A CN 106995536 A CN106995536 A CN 106995536A CN 201710260261 A CN201710260261 A CN 201710260261A CN 106995536 A CN106995536 A CN 106995536A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carborundum line
silver
carborundum
composite material
hybrid particulates
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710260261.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106995536B (zh
Inventor
孙蓉
么依民
曾小亮
孙佳佳
潘桂然
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Original Assignee
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS filed Critical Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority to CN201710260261.0A priority Critical patent/CN106995536B/zh
Publication of CN106995536A publication Critical patent/CN106995536A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106995536B publication Critical patent/CN106995536B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C08K2003/0806—Silver
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/004—Additives being defined by their length
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种碳化硅线‑银杂化颗粒、其制备方法及作为填料在导热复合材料的用途，本发明的碳化硅线‑银杂化颗粒由碳化硅线和银粒子构成，且银粒子在碳化硅线上均匀分布。本发明还提供了一种性能优异的包含碳化硅线‑银杂化颗粒作为填料的导热复合材料，其由碳化硅线‑银杂颗粒作为的填料及纤维素作为的基质构成，该导热复合材料不仅具有很高的导热系数、很高的体积电阻率，还具有非常优异的柔韧性，导热系数为15W/(m·K)～35W/(m·K)；体积电阻率为1.0×1013Ω·cm～1.0×1014Ω·cm，柔性检测结果显示，对折30次后仍可恢复原状，并且导热系数保持不变。

Description

碳化硅线-银杂化颗粒、其制备方法及作为填料在导热复合材 料的用途
技术领域
本发明属于导热复合材料制备技术领域，涉及一种碳化硅线-银杂化颗粒、其制备方法及作为填料在导热复合材料的用途，尤其涉及一种碳化硅线-银杂化颗粒、其制备方法、包含该杂化颗粒作为的填料的导热复合材料、及该导热复合材料的制备方法。
背景技术
随着电子工业的迅速发展，电子产品趋于向微型化、轻薄化发展。电子产品体积的减小意味着产品内部器件集成度的提高，集成度的提高又会使促使产品内部的功率密度不断增加。电子器件工作时，一部分电能转化为焦耳热，因此功率密度的提高对散热材料的性能提出了更高的要求，以保护器件工作时的效率和寿命。目前，传统的导热绝缘复合材料的导热系数偏低，其数值普遍低于10W/(m·K)，难以满足电子工业发展的需求。这主要是因为在传统的思路中，研究者只是将填料和聚合物基体简单地进行物理混合，无法调控填料的取向和排布，难以实现高的导热系数。
此外，随着可穿戴电子产品的发展，柔性导热材料受到了越来越多的关注。柔性导热材料可以自由弯曲、卷绕、折叠，大大缩小电子产品的体积，是满足电子产品小型化和移动要求的唯一解决办法。在未来，柔性导热材料的市场需求将急剧增加。传统的导热复合材料多为环氧热塑性体，固化成型后没有柔性，无法满足可穿戴电子产品的需求。
因此，研发一种高导热、柔性好且绝缘性好的复合材料极具挑战也具有重大意义。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种碳化硅线-银杂化颗粒、其制备方法及作为填料在导热复合材料的用途，本发明的碳化硅线-银杂化颗粒中纳米级的银粒子均匀地分散在碳化硅线上，这种结构适合作为填料制备复合物，以在更好地保证复合物具有良好绝缘性的条件下提高复合物的导热性能，而且，本发明还提供了一种由碳化硅线-银杂化颗粒作为的填料和纤维素作为的基质构成的导热复合材料，该复合材料不仅具有高的导热系数、高的体积电阻率，还具有非常好的柔性。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种碳化硅线-银杂化颗粒，所述杂化颗粒由碳化硅线和银粒子构成。
本发明中，银粒子在碳化硅线上均匀分布。
优选地，所述碳化硅线的长度为5μm～10μm，例如为5μm、5.5μm、6μm、6.2μm、6.3μm、6.5μm、7μm、7.3μm、7.6μm、8μm、8.2μm、8.4μm、8.5μm、9μm、9.3μm、9.6μm或10μm等。
优选地，所述碳化硅线的直径为200nm～300nm，例如为200nm、220nm、230nm、235nm、245nm、260nm、270nm、275nm、280nm、285nm、290nm或300nm等。
优选地，以所述杂化颗粒的总质量为100％计，所述银粒子的质量百分含量为24％～39％，例如为24％、26％、27％、28％、30％、31％、32.5％、33％、34％、35％、36％、37％、38％或39％等。
第二方面，本发明提供如第一方面所述的碳化硅线-银杂化颗粒的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)在搅拌的条件下向碳化硅线分散液中滴入硝酸银溶液；
(2)继续搅拌，真空抽滤，并干燥，得到碳化硅线-银杂化颗粒。
本发明中，滴加硝酸银溶液的过程中，以及滴加完成后都要进行搅拌，以使生成的银粒子在碳化硅线上的分布均匀，大大降低银粒子的团聚，以得到银粒子良好分散的碳化硅线-银杂化颗粒。
此方案中，真空抽滤一方面起到成型的目的，另一方面能够在不破坏银粒子负载在碳化硅线上形成的负载结构的前提下使结合性更好。
作为本发明所述方法的优选技术方案，所述方法还包括在步骤(2)继续搅拌完成后，进行停止加热和自然冷却的步骤。
优选地，步骤(1)所述碳化硅分散液的温度为55℃～65℃，例如为55℃、56℃、57℃、58℃、60℃、61℃、61.5℃、62℃、63℃、64℃或65℃等。本优选技术方案中，限定温度在55℃～65℃，在此温度范围内，更有利于生成的银粒子在碳化硅线上的均匀分布，温度低于55℃或温度高于65℃的分布均匀性均低于此优选技术方案的效果。
优选地，步骤(1)所述碳化硅线分散液的浓度为0.1mg/mL～0.4mg/mL，例如为0.1mg/mL、0.2mg/mL、0.25mg/mL、0.3mg/mL、0.32mg/mL、0.35mg/mL、0.38mg/mL或0.4mg/mL等。
作为本发明所述方法的优选技术方案，步骤(1)所述碳化硅线分散液通过如下方法制备得到：
将碳化硅线粉末加入到N,N-二甲基甲酰胺溶液中，球磨，然后离心分离，取上层清液，得到碳化硅线分散液。
本优选技术方案中，球磨操作可以更好地实现碳化硅线的分散，可以打破碳化硅线粉末中的碳化硅线和碳化硅线之间的交联点，提高碳化硅线的分散性制备得到分散性良好的碳化硅线分散液，从而有利于后续制备得到银粒子和碳化硅线良好分散的杂化颗粒。
优选地，制备碳化硅线分散液的过程中，碳化硅线粉末为Beta相碳化硅线粉末。
优选地，制备碳化硅线分散液的过程中，碳化硅线粉末的长度为5μm～10μm，例如为5μm、6μm、7μm、7.5μm、8μm、9μm或10μm等。
优选地，制备碳化硅线分散液的过程中，碳化硅线粉末的直径为200nm～300nm，例如为200nm、220nm、240nm、260nm、280nm或300nm等。
优选地，制备碳化硅线分散液的过程中，所述球磨的转速为300rpm～500rpm，例如为300rpm、325rpm、350rpm、365rpm、380rpm、400rpm、415rpm、430rpm、450rpm或500rpm等。
优选地，制备碳化硅线分散液的过程中，所述球磨的时间为15h～24h，例如为15h、16h、18h、20h、21h、21.5h、22h、23h或24h等。
球磨转速和球磨时间会影响得到的碳化硅线分散液的浓度，球磨时间越长、球磨转速越高，越有利于提高得到的碳化硅分散液的浓度。
优选地，制备碳化硅线分散液的过程中，所述离心分离的转速为1500rpm～2500rpm，例如为1500rpm、1600rpm、1750rpm、1800rpm、1900rpm、2000rpm、2150rpm、2300rpm、2400rpm或2500rpm等。
优选地，制备碳化硅线分散液的过程中，所述离心分离的时间为10min～20min，例如为10min、12min、15min、18min或20min等。
离心分离的转速和离心分离的时间会影响得到的碳化硅线分散液的浓度，离心分离的时间越长、离心分离的转速越低，越有利于提高得到的碳化硅分散液的浓度。
优选地，步骤(1)所述硝酸银溶液中的硝酸银和碳化硅线分散液中的碳化硅线的质量比为(0.5～1.0):1，例如为0.5:1、0.6:1、0.65:1、0.7:1、0.75:1、0.8:1、0.82:1、0.85:1、0.9:1或1.0:1等。
优选地，步骤(2)所述继续搅拌的时间为1h～2h，例如为1h、1.2h、1.3h、1.5h、1.6h、1.75h、1.8h或2h等。
优选地，步骤(2)所述干燥为真空冷冻干燥，对于制备本发明的碳化硅线-银杂化颗粒，真空冷冻干燥的方式相对于传统的烘箱干燥等方式更有利于降低对形成的碳化硅线负载银粒子的负载结构的破坏。
作为本发明所述碳化硅线-银杂化颗粒的制备方法的优选技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)将碳化硅线粉末(长度为5μm～10μm，直径为200nm～300nm的Beta相碳化硅线)加入到N,N-二甲基甲酰胺溶液中，以300rpm～500rpm的转速球磨15h～24h，然后以1500rpm～2500rpm的转速离心分离10min～20min，取上层液体，得到浓度为0.1mg/mL～0.4mg/mL的碳化硅线分散液；
(2)将得到的碳化硅线分散液在搅拌条件下升温至55℃～65℃，接着按照硝酸银和碳化硅的质量比为0.5～1的比例逐滴加入硝酸银溶液，并继续搅拌1h～2h，然后停止加热，自然冷却，然后真空抽滤，并将得到的过滤物真空冷冻干燥，得到碳化硅线-银杂化颗粒。
第三方面，本发明提供一种填料，所述填料为第一方面所述的碳化硅线-银杂化颗粒。
第四方面，本发明提供一种导热复合材料，所述导热复合材料包括第一方面所述的碳化硅线-银杂化颗粒作为的填料。
本发明的导热复合材料具有非常好的柔性，柔性检测结果显示，对折30次后仍可恢复原状，并且导热系数保持不变。
优选地，所述导热复合材料中，碳化硅线-银杂化颗粒之间相互连接。
更优选地，所述导热复合材料中，所述碳化硅线-银杂化颗粒之间通过银粒子相互连接。
优选地，以导热复合材料的总体积为100％计，所述碳化硅线-银杂化颗粒中的Ag粒子的体积百分含量为5％～15％，例如为5％、5.5％、6％、6.2％、6.4％、6.5％、7％、8％、8.5％、9％、9.2％、9.5％、9.7％、10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、12.8％、13％、43.5％、14％或15％等，当Ag离子在此优选范围5％～15％内时，所述由碳化硅线-银杂化颗粒作为的填料以及纤维素作为的基质构成的导热复合材料不仅具有非常好的柔性，还具有高导热和绝缘性好的特点，导热系数为15W/(m·K)～35W/(m·K)，例如为15W/(m·K)、16W/(m·K)、18W/(m·K)、19W/(m·K)、22W/(m·K)、25W/(m·K)、27.5W/(m·K)、30W/(m·K)、32W/(m·K)、34W/(m·K)或35W/(m·K)等；体积电阻率为1.0×1013Ω·cm～1.0×1014Ω·cm，例如为1.0×1013Ω·cm、2.0×1013Ω·cm、3.0×1013Ω·cm、3.5×1013Ω·cm、4.0×1013Ω·cm、5.0×1013Ω·cm、5.5×1013Ω·cm、6.0×1013Ω·cm、7.0×1013Ω·cm、8.0×1013Ω·cm、8.5×1013Ω·cm、9.0×1013Ω·cm或1.0×1014Ω·cm等，优选Ag粒子的体积百分含量为5％～8％。
作为本发明所述导热复合材料的优选技术方案，本优选技术方案提供一种由碳化硅线-银杂化颗粒作为的填料以及纤维素作为的基质构成的导热复合材料。此优选技术方案中，优选碳化硅线-银杂化颗粒之间相互连接。
优选地，所述纤维素选自纤维素纳米纤维、微晶纤维素或纤维素晶须中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，以所述导热复合材料的总质量为100％计，所述碳化硅线-银杂化颗粒的质量百分含量为50％～90％，例如为50％、52％、55％、57.5％、60％、62％、64％、66％、68％、72％、75％、80％、82.5％、85％、87％、88％或90％等。
优选地，以所述导热复合材料的总质量为100％计，所述纤维素的质量百分含量为10％～50％，例如为10％、12.5％、14％、16％、20％、22.5％、24％、27％、30％、33％、35％、37％、39％、40％、42％、45％、46％、48％或50％等。
第五方面，本发明提供如第四方面优选方案所述的导热复合材料(即由碳化硅线-银杂化颗粒作为的填料，以及纤维素作为的基质构成的导热复合材料)的制备方法，所述方法包括以下步骤：
将碳化硅线-银杂化颗粒加入到纤维素分散液中，在超声的同时进行搅拌，然后真空抽滤，并干燥，得到由碳化硅线-银杂化颗粒作为的填料以及纤维素作为的基质构成的导热复合材料。
此方案中，真空抽滤一方面起到成型的目的，另一方面能够在不破坏碳化硅线-银杂化颗粒填料分散在纤维素基质中构成的结构的前提下，促进纳米级的银粒子对碳化硅线之间的连接作用，降低碳化硅之间的界面热阻，实现复合材料的高导热系数。
优选地，所述纤维素分散液的浓度为0.05mg/mL～0.3mg/mL，优选为0.1mg/mL。
优选地，每20mL～40mL纤维素分散液中加入碳化硅线-银杂化颗粒的质量为0.015mg～0.02mg，例如向20mL纤维素分散液中加入0.02mg碳化硅线-银杂化颗粒，或者向40mL纤维素分散液中加入0.02mg碳化硅线-银杂化颗粒，又或者向30mL纤维素分散液中加入0.15mg碳化硅线-银杂化颗粒等。
优选地，超声的同时进行搅拌的时间为1h～2h，例如为1h、1.2h、1.5h、1.6h、1.75h、1.8或2h等。
优选地，所述超声的功率为250W～500W，例如为250W、300W、320W、350W、375W、400W、420W、440W、450W、475W或500W等。
优选地，所述搅拌的速度为200rpm～300rpm，例如为200rpm、220rpm、235rpm、245rpm、260rpm、275rpm、280rpm或300rpm等。
作为本发明所述导热复合材料的制备方法的进一步优选技术方案，所述方法包括以下步骤：
(Ⅰ)将本发明的碳化硅线-银杂化颗粒作为填料加入到纤维素分散液中，在超声的同时搅拌1h～2h，形成碳化硅线-银杂化颗粒均匀分散的纤维素混合液；其中，超声的功率为250W～500W，搅拌的速度为200rpm～300rpm；
(Ⅱ)对步骤(Ⅰ)的碳化硅线-银杂化颗粒均匀分散的纤维素混合液进行真空抽滤，然后进行真空冷冻干燥，得到由碳化硅线-银杂化颗粒作为的填料以及纤维素作为的基质的导热复合材料。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供的碳化硅线-银杂化颗粒由碳化硅线和纳米级的银粒子构成，且银粒子在碳化硅线上的分布均匀，该结构的碳化硅线-银杂化颗粒适合作为填料用于制备复合物，以在更好地保证复合物具有良好绝缘性的条件下提高复合物的导热性能。
(2)采用本发明的碳化硅线-银杂化颗粒作为填料制备导热复合材料，纳米级的银有利于促进实现碳化硅线之间的相互连接，尤其是促进碳化硅线之间通过银粒子连接，从而降低碳化硅线之间的界面热阻，实现复合材料高的导热系数。同时，由于本发明的碳化硅线-银杂化颗粒特定的负载纳米级银粒子的结构，可以保证在纳米银含量较少的条件下大幅提高导热系数，得到的复合材料的绝缘性较好，体积电阻率高。
(3)本发明采用碳化硅线-银杂化颗粒作为填料，并采用纤维素作为基质，制备得到导热复合材料，该导热复合材料不仅具有很高的导热系数、很高的体积电阻率，还具有非常优异的柔韧性，导热系数为15W/(m·K)～35W/(m·K)；体积电阻率为1.0×1013Ω·cm～1.0×1014Ω·cm，柔性检测结果显示，对折30次后仍可恢复原状，并且导热系数保持不变。
(4)本发明制备碳化硅线-银杂化颗粒和制备导热复合材料的方法均具有制备方法简单、容易操作的优点，适合工业化大规模生产。
附图说明
图1为实施例1得到的碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料结构示意图；
图2为实施例1得到的碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料的截面的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
对各实施例和对比例制得的导热复合材料进行导热性能和体积电阻率测试，其中，导热性能按照美国标准ASTM E 1461闪光法测定热扩散率的标准试验方法进行测试；体积电阻率按照IPC-TM-650 2.5.17.1绝缘材料的体积电阻率和表面电阻率测定有机基板材料的体积电阻率和表面电阻率的试验方法进行测试。
实施例1
(1)制备碳化硅线-银杂化颗粒：
将0.5g长度5～10μm、直径200～300nm的Beta相碳化硅线粉末加入到200mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，球磨15h，球磨转速为300rpm，离心分离20min，离心转速为2000rpm，取上层液体，即得到碳化硅线分散液，待用(浓度为0.1mg/mL，体积为200mL)。
在搅拌条件下将碳化硅线分散液升温至60℃，向碳化硅线分散液中逐滴加入硝酸银溶液(浓度为1mg/mL，体积为20mL)，并继续加热搅拌1.5h，关闭加热，自然冷却6h至室温；反应完成后进行真空抽滤，将过滤物真空冷冻干燥即得到所述的碳化硅线-银杂化颗粒。
(2)以碳化硅线-银杂化颗粒作为填料制备导热复合材料：
将0.02g碳化硅线-银杂化颗粒加入到纤维素分散液(浓度为0.1mg/mL,体积为20mL)中，超声的同时进行搅拌1.5h，超声功率为300W，搅拌速度为300rpm，形成碳化硅线-银杂化填料均匀分散的纤维素混合液。
然后将所得到的纤维素混合液进行真空辅助抽滤成型，并干燥，得到导热复合材料，命名为：碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料。
本实施例制备得到的碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料的结构示意图参见图1，其中，1代表碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料；11代表碳化硅线-银杂化颗粒，且碳化硅线-银杂化颗粒11由碳化硅线111和银粒子112构成；12代表纤维素作为的基质。
纳米级的银粒子112在纤维素作为的基质12成型的过程中实现了碳化硅线111之间的相互连接，降低了碳化硅线之间的界面热阻，实现复合材料高的导热系数，其导热系数为34W/m·K。同时，由于纳米银含量较少，此导热复合材料表现出很高的体积电阻率，体积电阻率为1.2×1013Ω·cm。
图2为实施例1得到的碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料的截面的SEM图，从图中可以看出，该复合材料具有良好的平面取向，图中的棒状物质为碳化硅线，棒状上的小颗粒为银粒子，碳化硅和银粒子组成杂化颗粒，杂化颗粒分散在纤维素基质中。
对本实施例制得的碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料进行柔性测试，对折30次后仍可恢复原状，并且导热系数保持不变。
实施例2
(1)制备碳化硅线-银杂化颗粒：
将0.5g长度5～10μm、直径200～300nm的Beta相碳化硅线粉末加入到200mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，球磨24h，球磨转速为500rpm，离心分离10min，离心转速为1500rpm，取上层液体，即得到碳化硅线分散液，待用(浓度为0.4mg/mL，体积为200mL)。
在搅拌条件下将碳化硅线分散液升温至60℃，向碳化硅线分散液中逐滴加入硝酸银溶液(浓度为1mg/mL，体积为40mL)，并继续加热搅拌1h，关闭加热，自然冷却6h至室温；反应完成后进行真空抽滤，将过滤物真空冷冻干燥即得到所述的碳化硅线-银杂化填料。
(2)以碳化硅线-银杂化颗粒作为填料制备导热复合材料：
将0.02g碳化硅线-银杂化颗粒加入到纤维素分散液(浓度0.1mg/mL,体积40mL)中，超声的同时搅拌1h，超声功率为400W，搅拌速度为200rpm，形成碳化硅线-银杂化填料均匀分散的纤维素混合液。
然后将所得到的纤维素混合液进行真空辅助抽滤成型，并干燥，得到导热复合材料，命名为：碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料。
将本实施例制得的碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料进行导热和体积电阻率性能指标测试，其导热系数为16W/m·K，体积电阻率为9.0×1013Ω·cm。
对本实施例制得的碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料进行柔性测试，对折30次后仍可恢复原状，并且导热系数保持不变。
实施例3
(1)制备碳化硅线-银杂化颗粒：
将0.5g长度5～10μm、直径200～300nm的Beta相碳化硅线粉末加入到200mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，球磨24h，球磨转速为500rpm，离心分离15min，离心转速为2500rpm，取上层液体，即得到碳化硅线分散液，待用(浓度为0.2mg/mL，200mL)。
在搅拌条件下将碳化硅线分散液升温至60℃，向碳化硅线分散液中逐滴加入硝酸银溶液(浓度为1mg/mL，体积为30mL)，并继续加热搅拌2h，关闭加热，自然冷却6h至室温；反应完成后进行真空抽滤，将过滤物真空冷冻干燥即得到所述的碳化硅线-银杂化颗粒。
(2)以碳化硅线-银杂化颗粒作为填料制备导热复合材料：
将0.015g碳化硅线-银杂化填料加入到纤维素分散液(浓度为0.1mg/mL,体积为30mL)中，超声的同时进行搅拌2h，超声功率为500W，搅拌速度为250rpm，形成碳化硅线-银杂化填料均匀分散的纤维素混合液。
然后将所得到的纤维素混合液进行真空辅助抽滤成型，并干燥，得到导热复合材料，命名为：碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料。
将本实施例制得的碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料进行导热和体积电阻率性能指标测试，其导热系数为27.5W/m·K，体积电阻率为3.5×1013Ω·cm。
对本实施例制得的碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料进行柔性测试，对折30次后仍可恢复原状，并且导热系数保持不变。
实施例4
(1)制备碳化硅线-银杂化颗粒：
将0.5g长度5～10μm、直径200～300nm的Beta相碳化硅线粉末加入到200mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，球磨18h，球磨转速为400rpm，离心分离10min，离心转速为1750rpm，取上层液体，即得到碳化硅线分散液，待用(浓度为0.25mg/mL，体积为200mL)。
在搅拌条件下将碳化硅线分散液升温至55℃，向碳化硅线分散液中逐滴加入硝酸银溶液(浓度为1mg/mL，体积为40mL)，并继续加热搅拌2h，关闭加热，自然冷却6h至室温；反应完成后进行真空抽滤，将过滤物真空冷冻干燥即得到所述的碳化硅线-银杂化填料。
(2)以碳化硅线-银杂化颗粒作为填料制备导热复合材料：
将0.02g碳化硅线-银杂化颗粒加入到纤维素分散液(浓度0.15mg/mL,体积35mL)中，超声的同时搅拌1h，超声功率为450W，搅拌速度为225rpm，形成碳化硅线-银杂化填料均匀分散的纤维素混合液。
然后将所得到的纤维素混合液进行真空辅助抽滤成型，并干燥，得到导热复合材料，命名为：碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料。
将本实施例制得的碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料进行导热和体积电阻率性能指标测试，其导热系数为30W/m·K，体积电阻率为3.0×1013Ω·cm。
对本实施例制得的碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料进行柔性测试，对折30次后仍可恢复原状，并且导热系数保持不变。
实施例5
(1)制备碳化硅线-银杂化颗粒：
将0.5g长度5～10μm、直径200～300nm的Beta相碳化硅线粉末加入到150mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，球磨20h，球磨转速为350rpm，离心分离15min，离心转速为1500rpm，取上层液体，即得到碳化硅线分散液，待用(浓度为0.32mg/mL，150mL)。
在搅拌条件下将碳化硅线分散液升温至65℃，向碳化硅线分散液中逐滴加入硝酸银溶液(浓度为1mg/mL，体积为29mL)，并继续加热搅拌1.2h，关闭加热，自然冷却6h至室温；反应完成后进行真空抽滤，将过滤物真空冷冻干燥即得到所述的碳化硅线-银杂化颗粒。
(2)以碳化硅线-银杂化颗粒作为填料制备导热复合材料：
将0.015g碳化硅线-银杂化填料加入到纤维素分散液(浓度为0.2mg/mL,体积为20mL)中，超声的同时进行搅拌1.5h，超声功率为350W，搅拌速度为300rpm，形成碳化硅线-银杂化填料均匀分散的纤维素混合液。
然后将所得到的纤维素混合液进行真空辅助抽滤成型，并干燥，得到导热复合材料，命名为：碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料。
将本实施例制得的碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料进行导热和体积电阻率性能指标测试，其导热系数为19W/m·K，体积电阻率为8.0×1013Ω·cm。
对本实施例制得的碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料进行柔性测试，对折30次后仍可恢复原状，并且导热系数保持不变。
实施例6
(1)制备碳化硅线-银杂化颗粒：
将0.5g长度5～10μm、直径200～300nm的Beta相碳化硅线粉末加入到100mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，球磨16h，球磨转速为480rpm，离心分离20min，离心转速为1500rpm，取上层液体，即得到碳化硅线分散液，待用(浓度为0.35mg/mL，体积为100mL)。
在搅拌条件下将碳化硅线分散液升温至57.5℃，向碳化硅线分散液中逐滴加入硝酸银溶液(浓度为1mg/mL，体积为24.5mL)，并继续加热搅拌1.5h，关闭加热，自然冷却6h至室温；反应完成后进行真空抽滤，将过滤物真空冷冻干燥即得到所述的碳化硅线-银杂化颗粒。
(2)以碳化硅线-银杂化颗粒作为填料制备导热复合材料：
将0.02g碳化硅线-银杂化颗粒加入到纤维素分散液(浓度为0.1mg/mL,体积为40mL)中，超声的同时进行搅拌2h，超声功率为375W，搅拌速度为200rpm，形成碳化硅线-银杂化填料均匀分散的纤维素混合液。
然后将所得到的纤维素混合液进行真空辅助抽滤成型，并干燥，得到导热复合材料，命名为：碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料。
将本实施例制得的碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料进行导热和体积电阻率性能指标测试，其导热系数为22W/m·K，体积电阻率为7.0×1013Ω·cm。
对本实施例制得的碳化硅线-银杂化填料/纤维素复合材料进行柔性测试，对折30次后仍可恢复原状，并且导热系数保持不变。
对比例1
除将实施例2的碳化硅线-银杂化颗粒替换为碳化硅线外，其他制备导热复合材料的方法和条件与实施例2相同，得到导热复合材料，命名为：碳化硅线/纤维素复合材料。
本对比例得到的导热复合材料的导热系数为6W/m·K，体积电阻率为2.0×1014Ω·cm。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种碳化硅线-银杂化颗粒，其特征在于，所述杂化颗粒由碳化硅线和银粒子构成。
2.根据权利要求1所述的杂化颗粒，其特征在于，所述碳化硅线的长度为5μm～10μm；
优选地，所述碳化硅线的直径为200nm～300nm；
优选地，以所述杂化颗粒的总质量为100％计，所述银粒子的质量百分含量为24％～39％。
3.如权利要求1或2所述的碳化硅线-银杂化颗粒的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)在搅拌的条件下向碳化硅线分散液中滴入硝酸银溶液；
(2)继续搅拌，真空抽滤，并干燥，得到碳化硅线-银杂化颗粒。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在步骤(2)继续搅拌完成后，进行停止加热和自然冷却的步骤。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述碳化硅分散液的温度为55℃～65℃；
优选地，步骤(1)所述碳化硅线分散液的浓度为0.1mg/mL～0.4mg/mL；
优选地，步骤(1)所述碳化硅线分散液通过如下方法制备得到：
将碳化硅线粉末加入到N,N-二甲基甲酰胺溶液中，球磨，然后离心分离，取上层清液，得到碳化硅线分散液；
优选地，制备碳化硅线分散液的过程中，碳化硅线粉末为Beta相碳化硅线粉末；
优选地，制备碳化硅线分散液的过程中，碳化硅线粉末的长度为200nm～300nm；
优选地，制备碳化硅线分散液的过程中，所述球磨的转速为300rpm～500rpm；
优选地，制备碳化硅线分散液的过程中，所述球磨的时间为15h～24h；
优选地，制备碳化硅线分散液的过程中，所述离心分离的转速为1500rpm～2500rpm；
优选地，制备碳化硅线分散液的过程中，所述离心分离的时间为10min～20min。
6.根据权利要求3-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述硝酸银溶液中的硝酸银和碳化硅线分散液中的碳化硅线的质量比为(0.5～1.0):1；
优选地，步骤(2)所述继续搅拌的时间为1h～2h；
优选地，步骤(2)所述干燥为真空冷冻干燥。
7.一种填料，其特征在于，所述填料为权利要求1或2所述的碳化硅线-银杂化颗粒。
8.一种导热复合材料，其特在于，所述导热复合材料包括权利要求1或2所述的碳化硅线-银杂化颗粒作为的填料；
优选地，所述导热复合材料中，所述碳化硅线-银杂化颗粒之间相互连接；
优选地，所述导热复合材料中，所述碳化硅线-银杂化颗粒之间通过银粒子相互连接；
优选地，以导热复合材料的总体积为100％计，所述碳化硅线-银杂化颗粒中的Ag粒子的体积百分含量为5％～15％，优选为5％～8％。
9.根据权利要求8所述的导热复合材料，其特征在于，所述导热复合材料由碳化硅线-银杂化颗粒作为的填料，以及纤维素作为的基质构成；
优选地，所述纤维素选自纤维素纳米纤维、微晶纤维素或纤维素晶须中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，以所述导热复合材料的总质量为100％计，所述碳化硅线-银杂化颗粒的质量百分含量为50％～90％；
优选地，以所述导热复合材料的总质量为100％计，所述纤维素的质量百分含量为10％～50％。
10.如权利要求9所述的导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将碳化硅线-银杂化颗粒加入到纤维素分散液中，在超声的同时进行搅拌，然后真空抽滤，并干燥，得到由碳化硅线-银杂化颗粒作为的填料以及纤维素作为的基质构成的导热复合材料；
优选地，所述纤维素分散液的浓度为0.05mg/mL～0.3mg/mL，优选为0.1mg/mL；
优选地，每20mL～40mL纤维素分散液中加入碳化硅线-银杂化颗粒的质量为0.015mg～0.02mg；
优选地，超声的同时进行搅拌的时间为1h～2h；
优选地，所述超声的功率为250W～500W；
优选地，所述搅拌的速度为200rpm～300rp。
CN201710260261.0A 2017-04-20 2017-04-20 碳化硅线-银杂化颗粒、其制备方法及作为填料在导热复合材料的用途 Active CN106995536B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710260261.0A CN106995536B (zh) 2017-04-20 2017-04-20 碳化硅线-银杂化颗粒、其制备方法及作为填料在导热复合材料的用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710260261.0A CN106995536B (zh) 2017-04-20 2017-04-20 碳化硅线-银杂化颗粒、其制备方法及作为填料在导热复合材料的用途

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106995536A true CN106995536A (zh) 2017-08-01
CN106995536B CN106995536B (zh) 2020-01-10

Family

ID=59434322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710260261.0A Active CN106995536B (zh) 2017-04-20 2017-04-20 碳化硅线-银杂化颗粒、其制备方法及作为填料在导热复合材料的用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106995536B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109887638A (zh) * 2019-01-14 2019-06-14 上海大学 纳米银颗粒与镀银碳化硅颗粒混合的多尺度纳米银浆及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103623855A (zh) * 2013-11-12 2014-03-12 江苏大学 一种化学还原剂还原制备氮化碳/银纳米复合材料的方法
CN104889382A (zh) * 2015-04-27 2015-09-09 中国科学院深圳先进技术研究院 六方氮化硼纳米片沉积纳米银颗粒复合材料的制备方法
CN106009530A (zh) * 2016-06-27 2016-10-12 深圳先进技术研究院 氮化硼-银杂化粒子/环氧树脂复合材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103623855A (zh) * 2013-11-12 2014-03-12 江苏大学 一种化学还原剂还原制备氮化碳/银纳米复合材料的方法
CN104889382A (zh) * 2015-04-27 2015-09-09 中国科学院深圳先进技术研究院 六方氮化硼纳米片沉积纳米银颗粒复合材料的制备方法
CN106009530A (zh) * 2016-06-27 2016-10-12 深圳先进技术研究院 氮化硼-银杂化粒子/环氧树脂复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FANGFANG WANG等: ""Silver Nanoparticle-Deposited Boron Nitride Nanosheets as Fillers for Polymeric Composites with High Thermal Conductivity"", 《SCIENTIFIC REPORTS》 *
YIMIN YAO等: ""Interfacial Engineering of Silicon Carbide Nanowire/Cellulose Microcrystal Paper toward High Thermal Conductivity"", 《ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109887638A (zh) * 2019-01-14 2019-06-14 上海大学 纳米银颗粒与镀银碳化硅颗粒混合的多尺度纳米银浆及其制备方法
CN109887638B (zh) * 2019-01-14 2021-02-23 上海大学 纳米银颗粒与镀银碳化硅颗粒混合的多尺度纳米银浆及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106995536B (zh) 2020-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105385106B (zh) 一种高导热绝缘复合材料的制备方法
CN108250677A (zh) 一种包含填料粒子三维网络的聚合物基复合材料及其制备方法
CN105778427A (zh) 一种氮化硼-碳纳米管纳米复合物协同改性环氧树脂的方法
CN105349114A (zh) 掺杂氮化硼复合材料及其制备方法和应用
CN102532597B (zh) 一种埃洛石/蒙脱土复合粉末及其制备方法和应用
CN101942286B (zh) 一种滑板耐火材料用复合结合剂及其制备方法
CN104327512A (zh) 一种含有碳纳米管的硅橡胶复合材料的制备方法
CN106188903A (zh) 相变导热材料及其制备方法
CN109762204A (zh) 三维结构氮化硼-氧化石墨烯杂化材料、其制备方法及作为填料在导热复合材料的用途
CN102876107A (zh) 一种导热绝缘漆复合材料及其制备方法
CN105949536A (zh) 具有高强度天然橡胶/碳纳米管导电复合薄膜的制备方法
CN107501610A (zh) 一种基于氮化硼的复合热界面材料及其制备方法
CN110964228B (zh) 一种碳化硅-氮化硼纳米片异质填料及制备方法、环氧树脂导热复合材料及制备方法
Zhou et al. Highly thermal conductivity of PVA-based nanocomposites by constructing MWCNT-BNNS conductive paths
CN105153639A (zh) 一种碳纳米管微球/玻璃纤维协同增强环氧复合材料的制备方法
CN110760189A (zh) 一种不同层型Ti3C2填充的高导热硅脂热界面材料及其制备方法
CN111534063A (zh) 一种石墨烯热桥材料改性聚乳酸相变储能材料及制备方法
CN106633373A (zh) 用于sls的碳纳米管/聚丙烯复合粉末材料及制备方法
Li et al. Enhanced thermal conductivity of epoxy composites with ternary particle size through the use of hybrid polyhedral α-alumina oxide and aluminum nitride
CN106995536A (zh) 碳化硅线‑银杂化颗粒、其制备方法及作为填料在导热复合材料的用途
CN103435971B (zh) 一种igbt绝缘基板用高导热环氧树脂的制备方法
CN109370493B (zh) 一种热界面材料及其制备方法
Shi et al. Review on the construction of thermal conductive organic phase change materials by three-dimensional network method
CN109679142A (zh) 一种高分子用复合型导热填料的制备方法
CN110391418A (zh) 一种高性能石墨烯复合导电浆料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant