CN108948438A - 一种轻量化超高填充纳米复合导热粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻量化超高填充纳米复合导热粉及其制备方法，包括以下重量份的原料：硅粉12‑18.4份、植物油5‑7.8份、壳聚糖3.6‑8.5份、液态有机铝5‑7.2份、粒径为160‑245纳米的碳纳米管21.6‑28.4份、粒径为90‑130纳米的氮化硼8.2‑10.6份、白芍8‑11.3份、大蒜素2.3‑3.7份和粒径为128‑175纳米的氢氧化镁4‑6.6份。本发明原料来源广泛，通过将不同粒径的粉末配合使用并且采用大蒜素和白芍提取液改性，制备的成品在导热系数和导电性能上均优于现有产品，在密度上低于现有产品，满足电池领域的使用要求。

Description

一种轻量化超高填充纳米复合导热粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种导热材料，具体是一种轻量化超高填充纳米复合导热粉。
背景技术
随着汽车数量的增多以及汽车污染严重程度的加大，人们加快了新能源汽车的研究进程。新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。
电池是新能源汽车的重要组成部分，为新能源汽车提供动力。电池不仅在新能源汽车上应用广泛，而且在新能源无人机和高铁上也具有很多的应用，电池即将迎来爆发式增长的窗口期，人工智能序幕已经开启，5G网络即将登场。无论是实现动力电池模块的快充闪充，还是网络超高信息通量的交换，高强度发热与散热的尖锐矛盾是不可避免的，对高填充、高导热、高绝缘、低密度(简称“轻量化超高填充”)粉体的需求和依赖，是持续的和无需置疑的，现有的导热材料改善电池模块的温升和温差效果并不尽人意，研究开发轻量化超高填充复合高聚物导热材料所需的导热粉是必然趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轻量化超高填充纳米复合导热粉，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种轻量化超高填充纳米复合导热粉，包括以下重量份的原料：硅粉12-18.4份、植物油5-7.8份、壳聚糖3.6-8.5份、液态有机铝5-7.2份、粒径为160-245纳米的碳纳米管21.6-28.4份、粒径为90-130纳米的氮化硼8.2-10.6份、白芍8-11.3份、大蒜素2.3-3.7份和粒径为128-175纳米的氢氧化镁4-6.6份。
作为本发明进一步的方案：植物油包括玉米胚芽油、亚麻油、椰子油、花生油、菜籽油、山茶油和葵花油中的至少三种。
作为本发明进一步的方案：壳聚糖的相对分子量为10-16万。
所述轻量化超高填充纳米复合导热粉的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将液态有机铝和硅粉加入压强为13.5-18.6MPa的高压反应釜中搅拌均匀，然后静置7.5-13.5小时，然后在微波下处理15-30分钟，得到第一产物；
步骤二，将白芍破碎至30-60目，然后加入其重量4-7倍的质量分数为55-72％的乙醇溶液中加热回流提取3-5次，每次30-45分钟，过滤并且减压回收乙醇，得到白芍提取液，将白芍提取液平均分为两份；
步骤三，将一份白芍提取液、碳纳米管和氮化硼在60-75摄氏度下球磨均匀，得到第二产物；
步骤四，将大蒜素加入植物油中并且超声分散均匀，再向其中加入壳聚糖和另一份白芍提取液，机械分散均匀，得到第三产物；
步骤五，将氢氧化镁、第一产物、第二产物和第三产物混合均匀并且研磨至20-30纳米，得到半成品，将半成品在450-660V的电场中处理4-8分钟，得到成品。
作为本发明进一步的方案：步骤一中微波的功率为180-330W。
作为本发明进一步的方案：步骤二中回流提取采用功率为60-80W、频率为12-16KHz的超声波辅助。
作为本发明进一步的方案：步骤五中电场处理前半成品采用射流冷却技术冷却至18-26摄氏度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明原料来源广泛，通过将不同粒径的粉末配合使用并且采用大蒜素和白芍提取液改性，制备的成品在导热系数和导电性能上均优于现有产品，在密度上低于现有产品，满足电池领域的使用要求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种轻量化超高填充纳米复合导热粉，包括以下重量份的原料：硅粉12份、植物油5份、壳聚糖3.6份、液态有机铝5份、粒径为180纳米的碳纳米管21.6份、粒径为120纳米的氮化硼8.2份、白芍8份、大蒜素2.3份和粒径为155纳米的氢氧化镁4份。植物油包括玉米胚芽油、亚麻油、菜籽油和葵花油的混合物。
所述轻量化超高填充纳米复合导热粉的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将液态有机铝和硅粉加入压强为16.6MPa的高压反应釜中搅拌均匀，然后静置9.6小时，然后在240W的微波下处理28分钟，得到第一产物；
步骤二，将白芍破碎至50目，然后加入其重量6倍的质量分数为66％的乙醇溶液中加热回流提取4次，每次38分钟，过滤并且减压回收乙醇，得到白芍提取液，将白芍提取液平均分为两份；
步骤三，将一份白芍提取液、碳纳米管和氮化硼在72摄氏度下球磨均匀，得到第二产物；
步骤四，将大蒜素加入植物油中并且超声分散均匀，再向其中加入壳聚糖和另一份白芍提取液，机械分散均匀，得到第三产物；
步骤五，将氢氧化镁、第一产物、第二产物和第三产物混合均匀并且研磨至25纳米，得到半成品，将半成品在580V的电场中处理4-8分钟，得到成品。
实施例2
一种轻量化超高填充纳米复合导热粉，包括以下重量份的原料：硅粉15.3份、植物油5.6份、壳聚糖6.2份、液态有机铝6.4份、粒径为230纳米的碳纳米管25.7份、粒径为100纳米的氮化硼9.5份、白芍9.4份、大蒜素2.8份和粒径为165纳米的氢氧化镁5.4份。壳聚糖的相对分子量为10-14万。
所述轻量化超高填充纳米复合导热粉的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将液态有机铝和硅粉加入压强为18MPa的高压反应釜中搅拌均匀，然后静置12小时，然后在微波下处理24分钟，得到第一产物；
步骤二，将白芍破碎至50目，然后加入其重量6倍的质量分数为70％的乙醇溶液中加热回流提取3次并且采用功率为70W、频率为15KHz的超声波辅助，每次42分钟，过滤并且减压回收乙醇，得到白芍提取液，将白芍提取液平均分为两份；
步骤三，将一份白芍提取液、碳纳米管和氮化硼在70摄氏度下球磨均匀，得到第二产物；
步骤四，将大蒜素加入植物油中并且超声分散均匀，再向其中加入壳聚糖和另一份白芍提取液，机械分散均匀，得到第三产物；
步骤五，将氢氧化镁、第一产物、第二产物和第三产物混合均匀并且研磨至20-30纳米，得到半成品，将半成品在500V的电场中处理6分钟，得到成品。
实施例3
一种轻量化超高填充纳米复合导热粉，包括以下重量份的原料：硅粉17.9份、植物油7.5份、壳聚糖8.1份、液态有机铝6.9份、粒径为230纳米的碳纳米管27.5份、粒径为130纳米的氮化硼10.2份、白芍11.1份、大蒜素3.5份和粒径为170纳米的氢氧化镁6.4份。植物油包括玉米胚芽油、花生油、椰子油、菜籽油和葵花油的混合物。
所述轻量化超高填充纳米复合导热粉的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将液态有机铝和硅粉加入压强为15.7MPa的高压反应釜中搅拌均匀，然后静置10.8小时，然后在微波下处理22分钟，得到第一产物；
步骤二，将白芍破碎至50目，然后加入其重量6倍的质量分数为64％的乙醇溶液中加热回流提取4次，每次33分钟，过滤并且减压回收乙醇，得到白芍提取液，将白芍提取液平均分为两份；
步骤三，将一份白芍提取液、碳纳米管和氮化硼在70摄氏度下球磨均匀，得到第二产物；
步骤四，将大蒜素加入植物油中并且超声分散均匀，再向其中加入壳聚糖和另一份白芍提取液，机械分散均匀，得到第三产物；
步骤五，将氢氧化镁、第一产物、第二产物和第三产物混合均匀并且研磨至30纳米，得到半成品，将半成品采用射流冷却技术冷却至22摄氏度，然后在570V的电场中处理6分钟，得到成品。
实施例4
一种轻量化超高填充纳米复合导热粉，包括以下重量份的原料：硅粉18.4份、植物油7.8份、壳聚糖8.5份、液态有机铝7.2份、粒径为245纳米的碳纳米管28.4份、粒径为130纳米的氮化硼10.6份、白芍11.3份、大蒜素3.7份和粒径为175纳米的氢氧化镁6.6份。植物油包括玉米胚芽油、亚麻油、椰子油、花生油、菜籽油、山茶油和葵花油的混合物。壳聚糖的相对分子量为10-15万。
所述轻量化超高填充纳米复合导热粉的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将液态有机铝和硅粉加入压强为16.8MPa的高压反应釜中搅拌均匀，然后静置11.5小时，然后在300W的微波下处理25分钟，得到第一产物；
步骤二，将白芍破碎至50目，然后加入其重量6倍的质量分数为65％的乙醇溶液中加热回流提取3次并且采用功率为65W、频率为15KHz的超声波辅助，每次36分钟，过滤并且减压回收乙醇，得到白芍提取液，将白芍提取液平均分为两份；
步骤三，将一份白芍提取液、碳纳米管和氮化硼在72摄氏度下球磨均匀，得到第二产物；
步骤四，将大蒜素加入植物油中并且超声分散均匀，再向其中加入壳聚糖和另一份白芍提取液，机械分散均匀，得到第三产物；
步骤五，将氢氧化镁、第一产物、第二产物和第三产物混合均匀并且研磨至30纳米，得到半成品，将半成品采用射流冷却技术冷却至24摄氏度，然后在660V的电场中处理6分钟，得到成品。
对比例1
采用现有导热粉体作为对比例1。
将实施例1-4的产品和对比例1的产品进行性能测试，测试结果见表1。
表1
从表1中可以看出，实施例1-4的产品在导热系数和导电性能上均优于对比例1的产品，在密度上低于对比例1的产品。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种轻量化超高填充纳米复合导热粉，其特征在于，包括以下重量份的原料：硅粉12-18.4份、植物油5-7.8份、壳聚糖3.6-8.5份、液态有机铝5-7.2份、粒径为160-245纳米的碳纳米管21.6-28.4份、粒径为90-130纳米的氮化硼8.2-10.6份、白芍8-11.3份、大蒜素2.3-3.7份和粒径为128-175纳米的氢氧化镁4-6.6份。
2.根据权利要求1所述的轻量化超高填充纳米复合导热粉，其特征在于，所述植物油包括玉米胚芽油、亚麻油、椰子油、花生油、菜籽油、山茶油和葵花油中的至少三种。
3.根据权利要求1所述的轻量化超高填充纳米复合导热粉，其特征在于，所述壳聚糖的相对分子量为10-16万。
4.一种如权利要求1-3任一所述的轻量化超高填充纳米复合导热粉的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，将液态有机铝和硅粉加入压强为13.5-18.6MPa的高压反应釜中搅拌均匀，然后静置7.5-13.5小时，然后在微波下处理15-30分钟，得到第一产物；
步骤二，将白芍破碎至30-60目，然后加入其重量4-7倍的质量分数为55-72％的乙醇溶液中加热回流提取3-5次，每次30-45分钟，过滤并且减压回收乙醇，得到白芍提取液，将白芍提取液平均分为两份；
步骤三，将一份白芍提取液、碳纳米管和氮化硼在60-75摄氏度下球磨均匀，得到第二产物；
步骤四，将大蒜素加入植物油中并且超声分散均匀，再向其中加入壳聚糖和另一份白芍提取液，机械分散均匀，得到第三产物；
步骤五，将氢氧化镁、第一产物、第二产物和第三产物混合均匀并且研磨至20-30纳米，得到半成品，将半成品在450-660V的电场中处理4-8分钟，得到成品。
5.根据权利要求4所述的轻量化超高填充纳米复合导热粉的制备方法，其特征在于，所述步骤一中微波的功率为180-330W。
6.根据权利要求4所述的轻量化超高填充纳米复合导热粉的制备方法，其特征在于，所述步骤二中回流提取采用功率为60-80W、频率为12-16KHz的超声波辅助。
7.根据权利要求4所述的轻量化超高填充纳米复合导热粉的制备方法，其特征在于，所述步骤五中电场处理前半成品采用射流冷却技术冷却至18-26摄氏度。
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