本發(fā)明涉及高導(dǎo)熱材料，特別是指一種高導(dǎo)熱碳纖維布以及該高導(dǎo)熱碳纖維布的制備方法。

背景技術(shù)：

碳纖維布又稱碳素纖維布、碳纖布、碳纖維編織布、碳纖維預(yù)浸布、碳布、碳纖維片材等，由于具有強(qiáng)度高，密度小，厚度薄等優(yōu)異特性，在航空、體育器材、建筑工業(yè)、消防等領(lǐng)域中均得到廣泛使用，且可被用作抗震、加固、補(bǔ)強(qiáng)及防火材料。

現(xiàn)有的還被應(yīng)用于熱工領(lǐng)域，導(dǎo)熱碳纖維是一種為熱工設(shè)計(jì)所開發(fā)的高導(dǎo)熱碳纖維材料，這種碳纖維在纖維方向上的導(dǎo)熱系數(shù)可以超過銅，最高可以達(dá)到700w/mk，同時(shí)具有良好的機(jī)械性能、導(dǎo)電性能和優(yōu)異的導(dǎo)熱及輻射散熱能力，由這種碳纖維制成的纖維狀高導(dǎo)熱碳粉本身呈纖維狀，可以設(shè)計(jì)導(dǎo)熱取向，這是區(qū)別于以往的碳粉和其它導(dǎo)熱材料的最大不同和優(yōu)勢(shì)，可用在高分子復(fù)合材料的填充、開發(fā)電子電器用散熱材料、解決高密度集成電子元器件、led等的散熱問題。

然而，大多使用傳統(tǒng)的粘結(jié)加工方法，將碳纖維布浸漬在絕緣膠體系中，在浸漬及上膠等過程中很容易發(fā)生碳纖維布的纖維束歪斜及散開，甚至出現(xiàn)斷裂，而絕緣膠體為低導(dǎo)熱性，一旦出現(xiàn)纖維束散開、斷裂，其熱導(dǎo)傳遞必然受到阻斷，從而導(dǎo)致熱導(dǎo)系數(shù)及散熱性能大幅下降，產(chǎn)品整體散熱性低，可靠性差。

有鑒于此，提供一種具有高導(dǎo)熱性能的碳纖維布成為必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出高導(dǎo)熱碳纖維布，利用高導(dǎo)熱碳纖維黏合樹脂替代傳統(tǒng)的絕緣膠體系，以大幅增加碳纖維束間的熱導(dǎo)率，若出現(xiàn)碳纖束散開、斷裂等現(xiàn)象，熱能也可通過碳纖維間的高導(dǎo)熱黏合樹脂傳遞到其他碳纖束上，提高了導(dǎo)熱系數(shù)同時(shí)，還確保了熱傳遞的方向性特質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中碳纖維布作為熱導(dǎo)產(chǎn)品整體散熱性低，可靠性差的問題。

本發(fā)明提供一種高導(dǎo)熱碳纖維布，包括碳纖維布和均勻分布于碳纖維布上的附著物，所述附著物為高導(dǎo)熱混合物，所述附著物包括微納米陶瓷粉末、固化劑和黏合樹脂，其中，所述微納米陶瓷粉末的重量百分比為20-50%，所述固化劑的重量百分比為10-40%，所述黏合樹脂的重量百分比為30-60%。

所述碳纖維布可為機(jī)織碳纖維布、針織碳纖維布、編織碳纖維布、碳纖維預(yù)浸布之至少一種的織物。

所述微納米陶瓷粉末以碳化硅為主料，以氧化物陶瓷粉末、氮化物陶瓷粉末或碳化物陶瓷粉末為輔料混合制成，其中所述碳化硅在微納米陶瓷粉末中的重量百分比為10-100%。

所述的氧化物陶瓷粉末為二氧化鈦陶瓷粉末或三氧化二鋁陶瓷粉末。

所述的氮化物陶瓷粉末為氮化鋁陶瓷粉末或氮化硼陶瓷粉末的一種或任意比例的混合物。

所述碳化物陶瓷粉末為碳陶瓷粉末、石墨陶瓷粉末、石墨烯陶瓷粉末或碳納米管陶瓷粉末的之任一或任意幾種的混合物。

所述黏合樹脂為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或聚氨基樹脂。

所述固化劑為脂肪族多胺類固化劑、脂環(huán)族多胺類固化劑、芳香族多胺類固化劑、酚醛類固化劑。

本發(fā)明還提出高導(dǎo)熱碳纖維布的制備方法。

(1)將20-50份的微納米陶瓷粉末和將30-60份的黏合樹脂攪拌混合均勻，攪拌時(shí)間為30min-2h，得到混合物；

(2)向混合物中加入10-40份固化劑，攪拌混合為30min-5h，得到高導(dǎo)熱碳纖維黏合樹脂；

(3)用浸漬機(jī)將高導(dǎo)熱碳纖黏合樹脂涂覆在碳纖維布上，涂覆厚度為30-500um，涂覆加熱溫度為40-75度，涂覆時(shí)間為10-100min，常溫常態(tài)冷卻2h以上，得到涂覆碳纖維布；

(4)使熱輥壓機(jī)對(duì)涂覆碳纖維布進(jìn)行3段式加熱壓合，第一段加熱壓合溫度為60-100°c，時(shí)間為0.5h-3h；第二段加熱壓合溫度為100-150°c，時(shí)間為0.5h-2h；第三段加熱壓合溫度為150-200°c，時(shí)間為1-5h；以上所述壓合的壓力均在2mpa-10mpa之間；

在高導(dǎo)熱碳纖維布的上下面均附著離型保護(hù)膜，得到高導(dǎo)熱碳纖維布。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供高導(dǎo)熱碳纖維布及其制備工藝，利用高導(dǎo)熱碳纖維黏合樹脂替代傳統(tǒng)的絕緣膠體系，以大幅增加碳纖維束間的熱導(dǎo)率，若出現(xiàn)碳纖束散開、斷裂等現(xiàn)象，熱能也可通過碳纖維間的高導(dǎo)熱黏合樹脂傳遞到其他碳纖束上，提高了導(dǎo)熱系數(shù)同時(shí)，還確保了熱傳遞的方向性特質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中碳纖維布作為熱導(dǎo)產(chǎn)品整體散熱性低，可靠性差的問題。本發(fā)明不但保證了碳纖維布現(xiàn)有的優(yōu)異性能，還解決了現(xiàn)有的碳纖維布的導(dǎo)熱性損毀的問題，可廣泛使用在電子設(shè)備、熱工設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供一種高導(dǎo)熱碳纖維布，包括碳纖維布和均勻分布于碳纖維布上的附著物，附著物為高導(dǎo)熱混合物，附著物包括微納米陶瓷粉末、固化劑和黏合樹脂，其中，微納米陶瓷粉末的重量百分比為20-50%，固化劑的重量百分比為10-40%，黏合樹脂的重量百分比為30-60%。上述成分的碳纖維布，其不僅具有現(xiàn)有碳纖維的優(yōu)異特性，同時(shí)利用高導(dǎo)熱粘合樹脂包覆所有碳纖維束，降低橫向和縱向碳纖維束交叉處的熱阻，使其熱量擴(kuò)散速度進(jìn)一步加強(qiáng)，且通過高導(dǎo)熱粘合樹脂包覆散開或斷裂后碳纖維束，可重新接駁斷開的熱量傳遞路徑，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的熱量滯留和積壓，從而提高整體碳纖維布的導(dǎo)熱性能及其穩(wěn)定性。并且利用固化劑的熱固性性質(zhì)，當(dāng)高導(dǎo)熱碳纖維布貼附于發(fā)熱產(chǎn)品上后，其粘性會(huì)越來越強(qiáng)，避免高導(dǎo)熱碳纖維布脫落的風(fēng)險(xiǎn)。

碳纖維布可為機(jī)織碳纖維布、針織碳纖維布、編織碳纖維布、碳纖維預(yù)浸布之至少一種的織物。

微納米陶瓷粉末以碳化硅為主料，以氧化物陶瓷粉末、氮化物陶瓷粉末或碳化物陶瓷粉末為輔料混合制成，其中碳化硅在微納米陶瓷粉末中的重量百分比為10-100%。

氧化物陶瓷粉末為二氧化鈦陶瓷粉末或三氧化二鋁陶瓷粉末。

氮化物陶瓷粉末為氮化鋁陶瓷粉末或氮化硼陶瓷粉末的一種或任意比例的混合物。

碳化物陶瓷粉末為碳陶瓷粉末、石墨陶瓷粉末、石墨烯陶瓷粉末或碳納米管陶瓷粉末的之任一或任意幾種的混合物。

黏合樹脂為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或聚氨基樹脂。

固化劑為脂肪族多胺類固化劑、脂環(huán)族多胺類固化劑、芳香族多胺類固化劑、酚醛類固化劑。

本發(fā)明還提出高導(dǎo)熱碳纖維布的制備方法。

(1)將20-50份的微納米陶瓷粉末和將30-60份的黏合樹脂攪拌混合均勻，攪拌時(shí)間為30min-2h，得到混合物；

(2)向混合物中加入10-40份固化劑，攪拌混合為30min-5h，得到高導(dǎo)熱碳纖維黏合樹脂；

(3)用浸漬機(jī)將高導(dǎo)熱碳纖黏合樹脂涂覆在碳纖維布上，涂覆厚度為30-500um，涂覆加熱溫度為40-75度，涂覆時(shí)間為10-100min，常溫常態(tài)冷卻2h以上，得到涂覆碳纖維布；

(4)使熱輥壓機(jī)對(duì)涂覆碳纖維布進(jìn)行3段式加熱壓合，第一段加熱壓合溫度為60-100°c，時(shí)間為0.5h-3h；第二段加熱壓合溫度為100-150°c，時(shí)間為0.5h-2h；第三段加熱壓合溫度為150-200°c，時(shí)間為1-5h；以上壓合的壓力均在2mpa-10mpa之間；

在高導(dǎo)熱碳纖維布的上下面均附著離型保護(hù)膜，得到高導(dǎo)熱碳纖維布成品；

本發(fā)明提供高導(dǎo)熱碳纖維布及其制備工藝，利用高導(dǎo)熱碳纖維黏合樹脂替代傳統(tǒng)的絕緣膠體系，以大幅增加碳纖維束間的熱導(dǎo)率，若出現(xiàn)碳纖束散開、斷裂等現(xiàn)象，熱能也可通過碳纖維間的高導(dǎo)熱黏合樹脂傳遞到其他碳纖束上，提高了導(dǎo)熱系數(shù)同時(shí)，還確保了熱傳遞的方向性特質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中碳纖維布作為熱導(dǎo)產(chǎn)品整體散熱性低，可靠性差的問題。本發(fā)明不但保證了碳纖維布現(xiàn)有的優(yōu)異性能，還解決了現(xiàn)有的碳纖維布的導(dǎo)熱性損毀的問題，可廣泛使用在電子設(shè)備、熱工設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。

實(shí)施例1：

1、碳纖維布采用碳纖維編織布；

2、取18kg微納米陶瓷粉末，其中微納米陶瓷粉末中含有重量百分比為92%的碳化硅sic和重量百分比為8%的石墨；

3、取30kg的環(huán)氧樹脂和8kg的三甲基六亞甲基二胺（tmd）；

4、首先將所獲取的微納米陶瓷粉末去除水分，然后將所獲取的環(huán)氧樹脂加入攪拌機(jī)中，攪拌1h，得到混合物；

5、取8kg的三甲基六亞甲基二胺（tmd）加入混合物中，繼續(xù)攪拌混合1h，得到高導(dǎo)熱碳纖維黏合樹脂；

6、使用浸漬機(jī)將高導(dǎo)熱碳纖黏合樹脂涂覆在碳纖維布上，在加熱溫度55度下涂覆40um的厚度，然后常溫常態(tài)冷卻2h，得到涂覆碳纖維布；

7、使用熱輥壓機(jī)在8mpa對(duì)涂覆碳纖維布進(jìn)行加熱壓合，得到高導(dǎo)熱碳纖維布

使用astme1461-13標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試其導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到102.3w/m.k。

實(shí)施例2：

1、碳纖維布采用碳纖維編織布

2、取12kg微納米陶瓷粉末，其中微納米陶瓷粉末中含有重量百分比為100%的碳化硅sic

3、取30kg的環(huán)氧樹脂和8kg的三甲基六亞甲基二胺（tmd）

4、首先將所獲取的微納米陶瓷粉末去除水分，然后將所獲取的環(huán)氧樹脂加入攪拌機(jī)中，攪拌1h，得到混合物；

5、取8kg的三甲基六亞甲基二胺（tmd）加入混合物中，繼續(xù)攪拌混合1h，得到高導(dǎo)熱碳纖維黏合樹脂。使用浸漬機(jī)將高導(dǎo)熱碳纖黏合樹脂涂覆在碳纖維

6、布上，在加熱溫度55度下涂覆40um的厚度，然后常溫常態(tài)冷卻2h，得到涂覆碳纖維布；

7、使用熱輥壓機(jī)在8mpa對(duì)涂覆碳纖維布進(jìn)行加熱壓合，得到高導(dǎo)熱碳纖維布；

使用astme1461-13標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試其導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到43.2w/m.k。

實(shí)施例3：

1、碳纖維布采用碳纖維編織布；

2、取28kg微納米陶瓷粉末，其中微納米陶瓷粉末中含有重量百分比為75%的碳化硅sic和重量百分比為25%的石墨；

3、取22kg的環(huán)氧樹脂和5kg的三甲基六亞甲基二胺（tmd）；

4、首先將所獲取的微納米陶瓷粉末去除水分，然后將所獲取的環(huán)氧樹脂加入攪拌機(jī)中，攪拌1h，得到混合物；

5、取8kg的三甲基六亞甲基二胺（tmd）加入混合物中，繼續(xù)攪拌混合1h，得到高導(dǎo)熱碳纖維黏合樹脂；使用浸漬機(jī)將高導(dǎo)熱碳纖黏合樹脂涂覆在碳纖維布上；

6、在加熱溫度55度下涂覆40um的厚度，然后常溫常態(tài)冷卻2h，得到涂覆碳纖維布；

7、使用熱輥壓機(jī)在8mpa對(duì)涂覆碳纖維布進(jìn)行加熱壓合，得到高導(dǎo)熱碳纖維布

使用astme1461-13標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試其導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到156.7w/m.k

以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。