CN110760042A - 一种羟基化石墨烯导热酚醛树脂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

发明名称一种羟基化石墨烯导热酚醛树脂的制备方法摘要本发明提供了一种羟基化石墨烯导热酚醛树脂的制备方法，包括下列步骤：将羟基化石墨烯与酚类混合，再将酚类和醛类反应4‑6h反应制得所述复合材料；所述羟基化石墨烯物质的用量为所述酚类化合物和醛类化合物的总重量的0.1‑5％，优选0.1‑1％，优选1‑2％，优选2‑5％。本发明的羟基化石墨烯酚醛树脂有效克服了纯酚醛树脂导热性能差，从原来的0.2（W·m‑1·k‑1）提高到0.6‑0.9（W·m‑1·k‑1），极大的增强了酚醛树脂的导热性能，且绝缘性能、硬度黏度等性能均良好，在使在需要散热的器件上有老更广泛的应用。

Description

一种羟基化石墨烯导热酚醛树脂的制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其是涉及一种羟基化石墨烯导热酚醛树脂的制备方法。
背景技术
酚醛树脂作为三大合成树脂之一，已经具有100多年的历史，以其优异的粘附性能，优良的耐热性能，良好的阻燃性，卓越的力学性能；可作为涂料、粘结剂、复合材料树脂基体、电子及电子工程阻燃原件材料、机械、航天航空等领域得到广泛的应用。由于酚醛树脂的广泛应用，以及在高新科技方面的发展，对酚醛树脂也提出了更高的要求，酚醛树脂脆性比较大，收缩率高，导热导电性能差等缺点限制了纯的酚醛树脂的很多应用，所以各种改性酚醛树脂越来越受关注。
石墨烯作为一种新型的万能材料，应用方式多数是将石墨烯作为功能性填料进行添加，但由于石墨烯表面无任何基团，且自身容易团聚。因此，在高分子复合材料中均无法做到很好地分散而石墨烯的分散性是影响材料性能的重要因素。为了进一步提高石墨烯在酚醛树脂中的分散性，本发明通过对石墨烯羟基化改性得到羟基化石墨烯，羟基化石墨烯能很好地分散在酚醛树脂中，通过添加少量的羟基化石墨烯使得酚醛树脂的导热性能有了巨大的提升。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种能与酚醛树脂胶黏剂有较强的亲和力的羟基化石墨烯。通过添加少量的羟基化石墨烯使得酚醛树脂的导热性能得到提升。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种羟基化石墨烯增强酚醛树脂胶黏剂导热性能材料的制备，具体包括以下步骤：
（1）适量的石墨烯粉末经双氧水、五氧化二钒等处理制备羟基化石墨烯；
（2）将1-5份羟基化石墨烯与90-100份酚类在热水下溶解分散，并制备得到分散均匀的羟基化石墨烯酚类溶液；
（3）羟基化石墨烯酚类溶液、5-10份水、5-10份催化剂在40-60℃条件下冷凝回流20-30min；
（4）随后升温到60-65℃，每隔10-15 min分3-4次加入100-120份醛类溶液；
（5）加入醛类完毕后，保温反应4-5h，然后升温至70-80℃，继续反应4-4.5h； （6）降温至50-60℃，调节p H值至7-8，得羟基化石墨烯酚醛树脂悬浮液。
（7）将羟基化石墨烯酚醛树脂悬浮液进行涂样烘干，测试导热等性能。
作为优选：反应步骤（2）中酚类为苯酚、二甲酚、双叔丁基酚、间苯二酚的一种或几种；
作为优选：反应步骤（4）中醛类为甲醛、乙醛、糠醛的一种或几种；
作为优选：催化剂类为盐酸、草酸、硫酸、对甲苯磺酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氨水、氢氧化镁、醋酸锌的一种或几种；
本发明提供的一种羟基化石墨烯增强酚醛树脂导热性能的制备方法，测试结果表明添加0.5-5%的羟基化石墨烯的酚醛树脂导热性能由原来的0.2（W·m-1·k-1）直接提升到了0.6-0.9（W·m-1·k-1），极大的增强了酚醛树脂的导热性能，电阻率均在1014Ω·cm,绝缘性能良好，在需要散热的器件上有更广泛的应用。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的介绍。
实施例1
一种羟基化石墨烯增强酚醛树脂导热性能材料的制备，具体包括以下步骤：
（1）适量的石墨烯粉末经双氧水、五氧化二钒等处理制备羟基化石墨烯；
（2）将1-5份羟基化石墨烯与90-100份苯酚在热水下溶解分散，并制备得到分散均匀的羟基化石墨烯苯酚溶液；
（3）羟基化石墨烯苯酚溶液、5-10份水、5-10份氢氧化钠在40-60℃条件下冷凝回流20-30 min；
（4）随后升温到60-65℃，每隔10-15 min分3-4次加入100-120份甲醛溶液；
（5）加入甲醛完毕后，保温反应4-5h，然后升温至70-80℃，继续反应4-4.5h； （6）降温至50-60℃，调节p H值至7-8，得羟基化石墨烯酚醛树脂悬浮液。
（7）将羟基化石墨烯酚醛树脂悬浮液进行涂样烘干，测试导热，电阻等性能。
实施例2
一种羟基化石墨烯增强酚醛树脂导热性能材料的制备，具体包括以下步骤：
（1）适量的石墨烯粉末经双氧水、五氧化二钒等处理制备羟基化石墨烯；
（2）将1-5份羟基化石墨烯与90-100份对甲基苯酚在热水下溶解分散，并制备得到分散均匀的羟基化石墨烯对甲基苯酚溶液；
（3）羟基化石墨烯对甲基苯酚溶液、5-10份水、5-10份氢氧化钠在40-60℃条件下冷凝回流20-30 min；
（4）随后升温到60-65℃，每隔10-15 min分3-4次加入100-120份甲醛溶液；
（5）加入甲醛完毕后，保温反应4-5h，然后升温至70-80℃，继续反应4-4.5h； （6）降温至50-60℃，调节p H值至7-8，得羟基化石墨烯酚醛树脂悬浮液。
（7）将羟基化石墨烯酚醛树脂悬浮液进行涂样烘干，测试导热，电阻等性能。
实施例3
一种羟基化石墨烯增强酚醛树脂导热性能材料的制备，具体包括以下步骤：
（1）适量的石墨烯粉末经双氧水、五氧化二钒等处理制备羟基化石墨烯；
（2）将1-5份羟基化石墨烯与100-110份苯酚在热水下溶解分散，并制备得到分散均匀的羟基化石墨烯苯酚溶液；
（3）羟基化石墨烯苯酚溶液、5-10份水、5-10份氢氧化钠在40-60℃条件下冷凝回流20-30 min；
（4）随后升温到60-65℃，每隔10-20 min分3-5次加入100-130份乙醛溶液；
（5）加入甲醛完毕后，保温反应4-5h，然后升温至70-80℃，继续反应4-4.5h； （6）降温至50-60℃，调节p H值至7-8，得羟基化石墨烯酚醛树脂悬浮液。
（7）将羟基化石墨烯酚醛树脂悬浮液进行涂样烘干，测试导热电阻等性能。
将实施例得到的酚醛树脂经行测试得到实验结果如下表
项目 内容 导热系数（W·m<sup>-1</sup>·k<sup>-1</sup>） 电阻率（Ω·cm）
实施例1 羟基化石墨烯苯酚型酚醛树脂 0.6-0.8 8×10<sup>14</sup>
实施例2 羟基化石墨烯对甲基苯酚型酚醛树脂 0.6-0.9 6×10<sup>14</sup>
实施例3 羟基化石墨烯苯酚型酚醛树脂 0.5-0.7 4×10<sup>14</sup>
纯酚醛树脂 苯酚型酚醛树脂 0.1-0.2 2×10<sup>14</sup>
从实验结果可以知道，通过添加羟基化石墨烯进入酚醛树脂后，酚醛树脂的导热。

Claims (3)

1.一种羟基化石墨烯导热酚醛树脂的制备方法，其特征在于，制备方法包括以下步骤：
S1适量的石墨烯粉末在双氧水、五氧化二钒、pH为3-5的水溶液中经过搅拌、超声等处理得到羟基化石墨烯溶液，洗涤过滤冷冻干燥得到羟基化石墨烯粉末；
S2羟基化石墨烯与酚类的混合；
S3羟基化石墨烯酚醛树脂的制备。
2.如权利要求1所述的一种羟基化石墨烯导热酚醛树脂的制备方法，其特征在于，制备酚醛树脂的原料酚类原料包括：苯酚、二甲酚、双叔丁基酚、间苯二酚以及多元酚等；醛类原料包括：甲醛、乙醛、糠醛等；催化剂类包括：盐酸、草酸、硫酸、对甲苯磺酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氨水、氢氧化镁、醋酸锌等。
3.如权利要求1所述的一种羟基化石墨烯导热酚醛树脂的制备方法，其特征在于，制备羟基化石墨烯酚醛树脂的具体步骤方法：
（1）适量的石墨烯粉末经双氧水、五氧化二钒等处理制备羟基化石墨烯；
（2）将羟基化石墨烯与酚类在热水下溶解分散，并制备得到分散均匀的羟基化石墨烯酚类溶液；
（3）羟基化石墨烯酚类溶液、水、氢氧化钠在40-60℃条件下冷凝回流20-30 min；
（4）随后升温到60-65℃，每隔10-15 min分3-4次加入醛类溶液；
（5）加入醛类完毕后，保温反应4-5h，然后升温至70-80℃，继续反应4-4.5h；
（6）降温至50-60℃，调节p H值至7-8，得羟基化石墨烯酚醛树脂悬浮液。
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