一种导热纸及其制备方法

本发明涉及芳香族聚酰胺材料，具体涉及一种导热纸及其制备方法。

背景技术：

1、导热纸是一种具有高导热性能的纸基材料，主要用于电子产品的热管理。导热纸的制备方法主要有湿法抄造、涂布、过滤、浸渍逐层自组装、蒸发诱导自组装和气凝胶灌注等，通过在纸张或薄膜中添加导热填料，可以提高纸张的导热性能。导热纸是一种具有高导热性能的纸基材料，主要用于电子产品的热管理。导热纸具有轻质、柔性、可裁剪、可降解等优点，适用于柔性电子器件、轻薄型电子设备、电池等领域，帮助解决其散热问题。相比纤维素基导热纸，芳纶导热纸具有更高的延展性和韧性，且具有更好的热稳定性，适合作为柔性导热材料应用于电机、变压器和电容器等领域。

2、现有技术中，为了提高纸张的导热性能，常采用多种导热填料填充纸张孔隙，从而达到调控纸张导热性能的效果，如中国专利(201611080850.2)公开了一种高导热碳纳米管改性的碳纤维增强纸基摩擦材料的制备方法，采用碳纳米管、芳纶浆粕等多种材料，制成高导热、高耐磨的纸基摩擦材料，但该方法较复杂，难以大规模生产；中国专利(202310507297.x)公开了一种复合芳纶纸及制备方法，在两层芳纶纸中添加导热层，在保证绝缘性能的前提下提升了纸张的导热性能，但是该方法同样存在工艺复杂，多层芳纶纸的结合稳定性差等问题。

技术实现思路

1、本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种导热纸的制备方法。

2、本发明的另一目的在于提供一种由上述方法制得的导热纸。

3、本发明的目的通过下述技术方案实现：

4、一种导热纸的制备方法，包括以下步骤：

5、(1)分散液的制备

6、将芳纶短切纤维和分散剂加入疏解机进行疏解，得到分散液1；将芳纶沉析纤维和纳米纤维素疏解机进行疏解，得到分散液2；将上述两种分散液混合后得到分散液3；

7、(2)纸页的制备

8、将步骤(1)得到的分散液3，脱水抄造成形，得到湿纸页，将湿纸页加热减压干燥，得到芳纶纸；

9、(3)纸张的浸渍及干燥

10、将碳纳米管加入十二烷基硫酸钠溶液中，搅拌均匀，制得浸渍用碳纳米管浸渍液；将步骤(2)制得的芳纶纸在碳纳米管浸渍液中浸渍后取出，干燥后得到未经热压的芳纶导热纸；该步骤可多次重复；

11、(4)热压处理

12、将步骤(3)得到的未经热压的芳纶导热纸进行热压处理；

13、(5)聚乙烯醇浸渍液的浸渍

14、将步骤(4)热压处理后的芳纶纸在聚乙烯醇溶液中浸渍后取出，干燥后得到芳纶导热纸。

15、步骤(1)中芳纶短切纤维、芳纶沉析纤维和纳米纤维素的添加比例(以绝干质量为准)为49:49:2。

16、步骤(1)所述分散剂为聚氧化乙烯(peo)，聚氧化乙烯的添加量为芳纶短切纤维绝干质量的0.2％。

17、聚氧化乙烯在使用前配制成质量分数为0.05％的聚氧化乙烯水溶液。

18、步骤(1)所采用的疏解条件为8000～10000转。

19、步骤(1)所采用的芳纶短切纤维的长度为5～7mm；所述纳米纤维素可以采用机械法、化学法、生物法制得，优选为机械法制备得到的纳米纤维素。

20、步骤(2)所述的加热减压干燥的温度为88～92℃，真空度为-1.0bar，干燥时间为8～12min。

21、步骤(3)所述的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为1％。

22、步骤(3)所述的碳纳米管浸渍液中碳纳米管的质量分数为5％。

23、步骤(3)所述的搅拌条件为500rpm、3min。

24、步骤(3)所述的浸渍条件为5min，干燥条件为105℃、10min。

25、步骤(3)所述的干燥的温度为88～92℃，真空度为-1.0bar，干燥时间为8～12min。

26、步骤(4)所述的热压处理的温度为230～265℃，热压处理的压力为4～6mpa，热压处理的时间为4～6min。

27、步骤(5)所述的聚乙烯醇溶液的质量分数为5～8％。

28、步骤(5)所述的浸渍的时间为5～10s，干燥条件为105℃、10min。

29、本发明所制备的导热纸可应用在电子(如柔性电子器件、轻薄型电子设备、电池等)、电力、军工、航空航天等领域。

30、本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

31、(1)本发明将机械法制备的纳米纤维素添加于芳纶纸，纳米纤维素作为纳米纤维材料，具有大比表面积、高孔隙率、可观的机械强度、较高的表面活性等特性，有利于在芳纶纤维间形成氢键，增强芳纶纤维间的结合强度。当芳纶纸受到外力作用，纸张产生形变，氢键不断断裂和重组，可以分散纸张受到的应力，增强纸张的韧性。在纳米纤维素的补强下，芳纶纸具有更强的力学性能。

32、(2)本发明采用的是已经工业化生产的多壁碳纳米管，通过浸渍附着在芳纶纸上，可以通过调整浸渍液的浓度，浸渍的次数等因素，调控碳纳米管量的附着量，制成不同碳纳米管含量的成纸。

33、(3)本发明采用sds制备碳纳米管(cnt)浸渍液。sds的疏水端可以与cnt相互作用，亲水端可以增强cnt的亲水性，从而抑制了cnt的絮聚。cnt与sds形成的胶束通过静电斥力和阻力克服cnt间的范德华力，从而可以形成稳定的cnt浸渍液。

34、(4)本发明采用聚乙烯醇浸渍碳纳米管浸渍液浸渍的芳纶纸，使成纸碳纳米管的附着更加稳定，减少成纸的掉粉现象，增强纸张的稳定性。

35、(5)本发明制备的芳纶导热纸的导热性能和力学性能较好。

36、(6)本发明操作简便，适于规模化生产。

技术特征：

1.一种导热纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中芳纶短切纤维、芳纶沉析纤维和纳米纤维素的添加比例为49:49:2，以绝干质量计。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述分散剂为聚氧化乙烯，聚氧化乙烯的添加量为芳纶短切纤维绝干质量的0.2％；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述的干燥的温度为88～92℃，真空度为-1.0bar，干燥时间为8～12min。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为1％；

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述的浸渍重复一次以上。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述的热压处理的温度为230～265℃，热压处理的压力为4～6mpa，热压处理的时间为4～6min。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述的聚乙烯醇溶液的质量分数为5～8％；

9.一种由权利要求1～8任一项所述方法制得的导热纸。

技术总结本发明涉及一种导热纸及其制备方法，属于纸基功能材料领域。本发明的目的是克服现有技术的缺点和不足，提供一种导热性能和机械性能优异的导热纸。本发明的技术方案是：首先采用湿法抄造纳米纤维素增强的芳纶纸，再通过浸渍法将碳纳米管附着于芳纶纸，最后将聚乙烯醇浸渍于芳纶纸表面，以增强导热纸的稳定性。本发明的优点和效果是：本发明制备的导热纸导热效果较好，且具有高强度和高韧性的特点，具有广阔的应用前景。技术研发人员：王舜柯,徐峻,李金鹏受保护的技术使用者：广东工业大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29