CN108570158A - 一种导热聚合物材料的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

一种导热聚合物材料的制备工艺，将聚丙烯酸中加入到乙醇，得到聚丙烯酸乙醇溶液，将无机碱加入到水中，得到碱溶液，聚丙烯酸乙醇溶液中滴加碱溶液，滴加至pH值为9～14，然后继续搅拌至混合均匀，得到复合液；将复合液采用旋涂法成膜，然后静置至水份挥发完全，然后进行退火处理，得到导热聚合物材料；其中，按质量百分比计，聚丙烯酸为95～98％，无机碱为2～5％。本发明制作的新型导热聚合物材料不使用传统的导热粒子如金属、碳和无机陶瓷，制备的导热聚合物具有很好的柔韧性及力学强度，该导热聚合物复合材料材料的制备工艺相对简便，加工性能良好。该发明制备的柔性导热聚合物复合材料在电子器件的散热方面具有潜在的用途。

Description

一种导热聚合物材料的制备工艺
技术领域
本发明涉及化工领域，涉及一种导热聚合物，具体涉及一种导热聚合物材料的制备工艺。
背景技术
当前，填充型导热聚合物复合材料在微电子封装、电机主绝缘、LED照明、太阳能等领域获得广泛应用。但面临的问题是只有当导热粒子用量达到50wt％以上时才能在聚合物内建立导热粒子网络结构，导热性能才明显升高，而此时的材料的力学性能下降，加工型变差，对其力学强度和柔韧性产生不利影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种导热聚合物材料的制备工艺。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种导热聚合物材料的制备工艺，将聚丙烯酸中加入到乙醇，得到聚丙烯酸乙醇溶液，将无机碱加入到水中，得到碱溶液，聚丙烯酸乙醇溶液中滴加碱溶液，滴加至pH值为9～14，然后继续搅拌至混合均匀，得到复合液；将复合液采用旋涂法成膜，然后静置至水份挥发完全，得到剥离膜，将剥离膜进行退火处理，得到导热聚合物材料；其中，按质量百分比计，聚丙烯酸为95～98％，无机碱为2～5％。
本发明进一步的改进在于，聚丙烯酸的分子量为15～35万。
本发明进一步的改进在于，无机碱为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸氢钠或氢氧化钡。
本发明进一步的改进在于，碱溶液的质量浓度为1.0～4.0％。
本发明进一步的改进在于，采用旋涂发成膜的条件为：旋涂时间为0.5～1小时，旋转速率为1800～2000rpm。
本发明进一步的改进在于，静置是在室温下进行的，并且静置的时间为30～34小时。
本发明进一步的改进在于，退火处理的具体过程为：将剥离膜置于氮气气氛下，于90～100℃下退火处理2～3小时。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
相比填充导热聚合物，本发明制作的新型导热聚合物材料不使用传统的导热粒子如金属、碳和无机陶瓷，制备的导热聚合物具有很好的柔韧性及力学强度，本发明制备的导热聚合物的热导率最高达1.0W/m K，相比于纯聚合物的0.2W/m K热导率，热导率提高了5倍。本发明摒弃导热粒子，基于聚合物分子链段有序结构利于构建声子导热通道的机理，通过在单一聚丙烯酸聚合物溶液内添加无机碱，凭借无机碱在水溶液中离解后产生的反离子对聚合物电解质的电离离子的中和、吸引和干扰，聚合物电解质在电离后由于反离子被中和，带同种电荷离子的聚合物分子链段由于同种电荷离子间的静电排斥作用，使得原本以线团状缠绕的分子链段开始逐步舒展开来，在后续的旋涂工艺中由于离心力作用而被取向，从而实现局域的有序结构排布，实现对聚合物的导热性能的调控。
本发明制备的导热聚合物材料属于一类新型的功能聚合物，相比传统导热聚合物，不添加任何无机导热粒子及导体粉末，因此保持聚合物自身的良好力学强度及柔韧性。此外，该导热聚合物还具有绿色、环保无污染、低成本特点。本发明的制备工艺相对简便、加工性能好、力学强度及柔性能良好等优势。该发明制备的柔性导热聚合物复合材料在电子器件的散热方面具有潜在的用途。
附图说明
图1为本发明的导热聚合物制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
参见图1，本发明首先将聚丙烯酸溶解于乙醇中，配成乙醇聚丙烯酸溶液，随后在磁力搅拌下缓慢加入氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸氢钠或氢氧化钡溶液，持续长时间搅拌；然后采用旋涂成型法制备薄膜，挥发水分，干燥后于氮气下退火，得到导热聚合物复合材料。
本发明不使用无机和金属类导热粒子，仅仅通过对聚合物分子链的调整来获得导热性能，因此，所制备的导热聚合物具有良好的力学强度和柔韧性。
实施例1
按质量百分数计，包括
聚丙烯酸(分子量：15～35万) 98wt％
氢氧化钾(分析纯) 2wt％
乙醇不计入用量
去离子水用量不计入配方(蒸发掉)
本实施例的导热聚合物材料的制备工艺由下列3个步骤制备而成，分为溶液配制、混合液制备及成膜及后处理3部分。
1)溶液配制
按照配方规定的比例，称取9.8g的聚丙烯酸，装入单口烧瓶内，加入乙醇，在450rpm速度下搅拌约2小时，配成1.0wt％浓度的聚丙烯酸乙醇溶液。
称取0.2g氢氧化钾，加入到去离子水中，搅拌待全部溶解后，配成3wt％的氢氧化钾溶液。
2)复合液制备
在搅拌下，将配制好的氢氧化钾溶液逐滴缓慢加入到聚丙烯酸乙醇溶液中，控制溶液的pH值约9～10，在200rpm速率下持续搅拌约3小时，得到复合液，待用。
3)成膜及后处理
将上述复合液使用旋涂法成膜，旋涂时间为1小时，旋转速率约为2000rpm，室温下静置32小时，待水挥发后，得到剥离膜，将剥离膜置于氮气气氛下，于95℃下退火处理约3小时，得到的薄膜均即为导热聚合物材料。
实施例2
将分子量为15～35万的聚丙烯酸中加入到乙醇，得到聚丙烯酸乙醇溶液，将无机碱加入到水中，得到质量浓度为1.0％的碱溶液，聚丙烯酸乙醇溶液中滴加碱溶液，滴加至pH值为10，然后继续搅拌2h至混合均匀，得到复合液；将复合液采用旋涂法成膜，旋涂时间为0.5小时，旋转速率为1800rpm；然后在室温下静置30小时至水份挥发完全，得到剥离膜，将剥离膜置于氮气气氛下，于90℃下退火处理3小时，得到导热聚合物材料；其中，按质量百分比计，聚丙烯酸为95％，无机碱为5％，并且无机碱为氢氧化钾。
实施例3
将分子量为15～35万的聚丙烯酸中加入到乙醇，得到聚丙烯酸乙醇溶液，将无机碱加入到水中，得到质量浓度为2.0％的碱溶液，聚丙烯酸乙醇溶液中滴加碱溶液，滴加至pH值为9，然后继续搅拌2h至混合均匀，得到复合液；将复合液采用旋涂法成膜，旋涂时间为1小时，旋转速率为1900rpm；然后在室温下静置35小时至水份挥发完全，得到剥离膜，将剥离膜置于氮气气氛下，于100℃下退火处理2小时，得到导热聚合物材料；其中，按质量百分比计，聚丙烯酸为98％，无机碱为2％，并且无机碱为氢氧化钠。
实施例4
将分子量为15～35万的聚丙烯酸中加入到乙醇，得到聚丙烯酸乙醇溶液，将无机碱加入到水中，得到质量浓度为3.0％的碱溶液，聚丙烯酸乙醇溶液中滴加碱溶液，滴加至pH值为14，然后继续搅拌1h至混合均匀，得到复合液；将复合液采用旋涂法成膜，旋涂时间为0.5小时，旋转速率为2000rpm；然后在室温下静置40小时至水份挥发完全，得到剥离膜，将剥离膜置于氮气气氛下，于95℃下退火处理2.5小时，得到导热聚合物材料；其中，按质量百分比计，聚丙烯酸为97％，无机碱为3％，并且无机碱为碳酸氢钠。
实施例5
将分子量为15～35万的聚丙烯酸中加入到乙醇，得到聚丙烯酸乙醇溶液，将无机碱加入到水中，得到质量浓度为4.0％的碱溶液，聚丙烯酸乙醇溶液中滴加碱溶液，滴加至pH值为12，然后继续搅拌2h至混合均匀，得到复合液；将复合液采用旋涂法成膜，旋涂时间为1小时，旋转速率为1850rpm；然后在室温下静置32小时至水份挥发完全，得到剥离膜，将剥离膜置于氮气气氛下，于93℃下退火处理2.5小时，得到导热聚合物材料；其中，按质量百分比计，聚丙烯酸为96％，无机碱为4％，并且无机碱为氢氧化钡。
实施例1-5制备的导热聚合物材料的物理性能数据如表1。
表1实施例1-5制备的导热聚合物材料的物理性能
从表1可以看出，本发明制备的导热聚合物材料具有较好的导热性能，力学强度以及柔性能。

Claims (7)

1.一种导热聚合物材料的制备工艺，其特征在于，将聚丙烯酸中加入到乙醇，得到聚丙烯酸乙醇溶液，将无机碱加入到水中，得到碱溶液，聚丙烯酸乙醇溶液中滴加碱溶液，滴加至pH值为9～14，然后继续搅拌至混合均匀，得到复合液；将复合液采用旋涂法成膜，然后静置至水份挥发完全，得到剥离膜，将剥离膜进行退火处理，得到导热聚合物材料；其中，按质量百分比计，聚丙烯酸为95～98％，无机碱为2～5％。
2.根据权利要求1所述的一种导热聚合物材料的制备工艺，其特征在于，聚丙烯酸的分子量为15～35万。
3.根据权利要求1所述的一种导热聚合物材料的制备工艺，其特征在于，无机碱为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸氢钠或氢氧化钡。
4.根据权利要求1或3所述的一种导热聚合物材料的制备工艺，其特征在于，碱溶液的质量浓度为1.0～4.0％。
5.根据权利要求1所述的一种导热聚合物材料的制备工艺，其特征在于，采用旋涂发成膜的条件为：旋涂时间为0.5～1小时，旋转速率为1800～2000rpm。
6.根据权利要求1所述的一种导热聚合物材料的制备工艺，其特征在于，静置是在室温下进行的，并且静置的时间为30～34小时。
7.根据权利要求1所述的一种导热聚合物材料的制备工艺，其特征在于，退火处理的具体过程为：将剥离膜置于氮气气氛下，于90～100℃下退火处理2～3小时。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1918230A (zh) * 2004-02-13 2007-02-21 3M创新有限公司 阻燃的丙烯酸基导热片
CN105255086A (zh) * 2015-11-10 2016-01-20 西安科技大学 一种导热共混聚合物材料及其制备工艺
CN105367966A (zh) * 2015-11-10 2016-03-02 西安科技大学 一种导热共混聚合物及其制备方法
WO2016090363A1 (en) * 2014-12-05 2016-06-09 Stc.Unm Method of dispersing nanoparticles in different mediums & methods to achieve superior thermoelectric performances in carbon nanotube polymer systems

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1918230A (zh) * 2004-02-13 2007-02-21 3M创新有限公司 阻燃的丙烯酸基导热片
WO2016090363A1 (en) * 2014-12-05 2016-06-09 Stc.Unm Method of dispersing nanoparticles in different mediums & methods to achieve superior thermoelectric performances in carbon nanotube polymer systems
CN105255086A (zh) * 2015-11-10 2016-01-20 西安科技大学 一种导热共混聚合物材料及其制备工艺
CN105367966A (zh) * 2015-11-10 2016-03-02 西安科技大学 一种导热共混聚合物及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHANKER ET AL.: "High thermal conductivity in electrostatically engineered amorphous polymers", 《SCI.ADV.》 *

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