CN104553105B - 一种导热型聚合物基复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种导热型聚合物基复合材料及其制备方法。本发明涉及一种导热型聚合物基复合材料及其制备方法。本发明是为了解决现有制备方法成本高以及得到的聚合物基复合材料导热性差的问题。产品由带通孔的复合材料板、填充在带通孔的复合材料板的通孔中的填充材料、位于带通孔的复合材料板上、下表面的膜材料层以及用于粘接膜材料和带通孔的复合材料板的胶粘剂层组成。方法:一、制备带通孔的复合材料板;二、制备预固化板;三、制备复合板;四、制备处理干净的复合板;五、制备导热型聚合物基复合材料。本发明的导热型聚合物基复合材料的导热系数可达200W/(m·K)~250W/(m·K)。
Description
技术领域
本发明涉及一种导热型聚合物基复合材料及其制备方法。
背景技术
众所周知,碳纤维增强树脂基复合材料因其具有高强度、高模量和低成本等优点,在航空航天等领域得到了广泛的应用,其中T300、T700和M40J是最常见的碳纤维类型。试验测得准各向同性T700/环氧复合材料的面内导热系数只有3.6W/(m·K)。这极大地限制了其在笔记本电脑、卫星结构等高端散热领域的使用。在这些高端散热领域,人们期望碳纤维复合材料的导热能力可以达到铝合金的水平,即导热系数达到120W/(m·K)。
为了解决这一问题,美国联合碳化物公司于1972年成功合成中间相沥青基碳纤维(MPCF),推动了导热型CFRP研究和应用。Silverman等制备的MPCF(K1100)/环氧复合材料的导热系数达到595W/(m·K)。2002年,Chen和Ting等制备的VGCF/环氧复合材料导热系数高达695W/(m·K)。John等制备了的K13D2U/EX1515复合材料纵向导热系数高达420.5W/(m·K),超过了铜的导热系数(385W/(m·K))。但由于中间相沥青基碳纤维制备工艺复杂,因而成本较高,难以广泛应用;且这种材料较脆,强度较低;另外,在中国几乎买不到这种材料。
在散热领域,复合材料的面外导热性能与面内导热性能一样重要,由于树脂基体的导热系数很低(只有0.2-0.4W/(m·K)),所以复合材料面外导热性能也较差,只有0.6-1.2W/(m·K),这一缺点极大地限制其在卫星和高端电子设备等中的应用。
国内外学者普遍采用改性纤维、添加填料改性树脂和三维编织等方式提高CFRP的面外导热系数。Liang采用化学气相沉积的方法直接在碳纤维上生长出了纳米纤维,使得复合材料面外导热系数提升了33%。但是这种方法导致纤维在复合材料内的体积含量普遍不高,限制了纤维的增强能力,另外,这种方法使得复合材料的制备工艺复杂且成本很高。第二种方法是改性树脂,主要是在树脂基体中添加各种填料,再与碳纤维复合制备复合材料,Kim发现在向基体中加入10wt%的碳纳米管后,树脂基体的导热系数从0.29W/(m·K)提升至1.07W/(m·K)。但这种方法最大的缺点是这种改性方式使得树脂基体的粘度变大,这导致了填料分散性以及与基体的结合性较差。第三种方法是三维编织法,2008年,Sharp利用MPCF(YS80,5.5%体积分数)三维编织的方法将T700增强聚合物基复合材料的面外导热系数提高了27倍,达到21.93W/(m·K)。这种方法成效较快,但是其复杂的制备工艺和高导热碳纤维的使用致使其成本较高,难于批量生产,难以应用。
发明内容
本发明是为了解决现有制备方法成本高以及得到的聚合物基复合材料导热性差的问题,而提供了一种导热型聚合物基复合材料及其制备方法。
本发明的一种导热型聚合物基复合材料由带通孔的复合材料板、填充在带通孔的复合材料板的通孔中的填充材料和位于带通孔的复合材料板上、下表面的膜材料层组成;
所述的带通孔的复合材料板的材料为聚合物基复合材料;
所述的填充材料的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料的厚度大于带通孔的复合材料板的厚度;
所述的膜材料层的材质为铝箔、铜箔或石墨膜;
所述的带通孔的复合材料板与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.5~0.99):1;
所述的填充材料与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.1):1;
所述的膜材料层与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.5):1。
本发明的一种导热型聚合物基复合材料的制备方法按以下步骤进行:
一、将聚合物基复合材料铺设成复合材料板,然后利用针辊模具在复合材料板上打上通孔,得到带通孔的复合材料板;
二、将填充材料填充至带通孔的复合材料板的通孔内,得到填充后的复合材料板;
所述的填充材料的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料的厚度大于带通孔的复合材料板的厚度;
三、将膜材料层组装在步骤二得到的填充后的复合材料板上、下表面,得到预固化板,所述的膜材料层的材质为铝箔、铜箔或石墨膜,当膜材料层为铝箔时,先采用磷酸阳极化对膜材料层的表面进行改性处理,然后再进行组装,当膜材料层为铜箔时,先采用表面粗化和钝化对膜材料层的表面进行改性处理,然后再进行组装;
四、先采用丙酮对模具内表面进行清洁,然后再涂刷脱膜剂,将步骤三得到的预固化板放入模具,再将模具放在热压机上以4℃/min~6℃/min的升温速度由室温升温至温度为80~90℃,然后在温度为80~90℃的条件下保温0.4h~0.6h,再施加机械压力0.3MPa~0.5MPa,挤出预固化板中气泡和多余树脂后,将温度由温度为80~90℃升温至温度为120~130℃,在压力为0.3MPa~0.5MPa和温度为120~130℃的条件下保温保压1.5h~2.5h;冷却至室温后脱模,得到导热型聚合物基复合材料;
步骤一中所述的复合材料板与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.5~0.99):1;
步骤二中所述的填充材料与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.1):1;
步骤三中所述的膜材料层与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.5):1。
本发明的一种导热型聚合物基复合材料由带通孔的复合材料板、填充在带通孔的复合材料板的通孔中的填充材料、位于带通孔的复合材料板上、下表面的膜材料层以及用于粘接膜材料和带通孔的复合材料板的胶粘剂层组成;
所述的带通孔的复合材料板的材料为聚合物基复合材料;
所述的填充材料的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料的厚度大于带通孔的复合材料板的厚度;
所述的膜材料层的材质为铝箔、铜箔或石墨膜;
所述的胶粘剂层为丙烯酸酯胶粘剂层;
所述的复合材料板与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.5~0.99):1;
所述的填充材料与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.1):1;
所述的膜材料层与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.5):1;
所述的胶粘剂层与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.05):1。
本发明的一种导热型聚合物基复合材料的制备方法按以下步骤进行:
一、将聚合物基复合材料铺设成复合材料板,然后利用针辊模具在复合材料板上打上通孔,得到带通孔的复合材料板;
二、将填充材料填充至带通孔的复合材料板的通孔内,得到预固化板;
所述的填充材料的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料的厚度大于带通孔的复合材料板的厚度;
三、先采用丙酮对模具内表面进行清洁,然后再涂刷脱膜剂,将步骤二得到的预固化板放入模具,再将模具放在热压机上以5℃/min的升温速度由室温升温至温度为80~90℃,然后在温度为80~90℃的条件下保温0.4h~0.6h,再施加机械压力0.3MPa~0.5MPa,挤出预固化板中气泡和多余树脂后,再将温度由温度为80~90℃升温至温度为120~130℃,在压力为0.3MPa~0.5MPa和温度为120~130℃的条件下保温保压1.5h~2.5h;冷却至室温后脱模,得到复合板;
四、采用丙酮去除步骤三中得到的复合板表面的油污,然后用320目~2000目的砂纸去除复合板表面的多余树脂层,再用丙酮去除复合板表面的灰尘,最后采用化学方法进一步去除油污和杂物,得到处理干净的复合板;
五、将步骤四得到的处理干净的复合板上、下表面各贴覆一层胶粘剂层,再在两个胶粘剂层的表面铺设膜材料层,室温下加压至压力为0.3MPa~0.5MPa,得到导热型聚合物基复合材料;
所述的膜材料层的材质为铝箔、铜箔或石墨膜;
所述的胶粘剂层为丙烯酸酯胶粘剂层;
步骤一中所述的复合材料板与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.5~0.99):1;
步骤二中所述的填充材料与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.1):1;
步骤五所述的膜材料层与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.5):1;
步骤五所述的胶粘剂层与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.05):1。
本发明的一种导热型聚合物基复合材料的制备方法按以下步骤进行:
一、将聚合物基复合材料铺设成复合材料板,然后利用针辊模具在复合材料板上打上通孔,得到带通孔的复合材料板;
二、将填充材料填充至带通孔的复合材料板的通孔内,得到预固化板;
所述的填充材料的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料的厚度大于带通孔的复合材料板的厚度;
三、先采用丙酮对模具内表面进行清洁,然后再涂刷脱膜剂,将步骤二得到的预固化板放入模具,再将模具放在热压机上以5℃/min的升温速度由室温升温至温度为80~90℃,然后在温度为80~90℃的条件下保温0.4h~0.6h,再施加机械压力0.3MPa~0.5MPa,挤出预固化板中气泡和多余树脂后,再将温度由温度为80~90℃升温至温度为120~130℃,在压力为0.3MPa~0.5MPa和温度为120~130℃的条件下保温保压1.5h~2.5h;冷却至室温后脱模,得到复合板;
四、采用丙酮去除步骤三中得到的复合板表面的油污,然后用320目~2000目的砂纸去除复合板表面的多余树脂层,再用丙酮去除复合板表面的灰尘,最后采用化学方法进一步去除油污和杂物,得到处理干净的复合板;
五、采用物理镀铜或电化学镀铜的方式将步骤四得到的处理干净的复合板上下表面各镀上一膜材料层,然后在温度为45~55℃的条件下烘干,得到导热型聚合物基复合材料;
所述的膜材料层的材质为纯铜;
步骤一中所述的复合材料板与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.5~0.99):1;
步骤二中所述的填充材料与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.1):1;
步骤五所述的膜材料层与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.5):1。
本发明的一种导热型聚合物基复合材料由带通孔的复合材料板、填充在带通孔的复合材料板的通孔中的填充材料和位于带通孔的复合材料板上、下表面的膜材料层组成;
所述的带通孔的复合材料板的材料为聚合物基复合材料;
所述的填充材料的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料的厚度大于带通孔的复合材料板的厚度;
所述的膜材料层的材质为纯铜;
所述的带通孔的复合材料板与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.5~0.99):1;
所述的填充材料与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.1):1;
所述的膜材料层与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.5):1。
本发明的一种导热型聚合物基复合材料的制备方法按以下步骤进行:
一、将聚合物基复合材料铺设成复合材料板,然后利用针辊模具在复合材料板上打上通孔,得到带通孔的复合材料板;
二、将填充材料填充至带通孔的复合材料板的通孔内,得到预固化板;
所述的填充材料的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料的厚度大于带通孔的复合材料板的厚度;
三、先采用丙酮对模具内表面进行清洁,然后再涂刷脱膜剂,将步骤二得到的预固化板放入模具,再将模具放在热压机上以5℃/min的升温速度由室温升温至温度为80~90℃,然后在温度为80~90℃的条件下保温0.4h~0.6h,再施加机械压力0.3MPa~0.5MPa,挤出预固化板中气泡和多余树脂后,再将温度由温度为80~90℃升温至温度为120~130℃,在压力为0.3MPa~0.5MPa和温度为120~130℃的条件下保温保压1.5h~2.5h;冷却至室温后脱模,得到复合板;
四、采用丙酮去除步骤三中得到的复合板表面的油污,然后用320目~2000目的砂纸去除复合板表面的多余树脂层,再用丙酮去除复合板表面的灰尘,最后采用化学方法进一步去除油污和杂物,得到处理干净的复合板;
五、采用物理镀铜或电化学镀铜的方式将步骤四得到的处理干净的复合板上下表面各镀上一膜材料层,然后在温度为45~55℃的条件下烘干,得到导热型聚合物基复合材料;
所述的膜材料层的材质为纯铜;
步骤一中所述的复合材料板与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.5~0.99):1;
步骤二中所述的填充材料与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.1):1;
步骤五所述的膜材料层与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.5):1。
本发明的有益效果:
本发明的一种导热型聚合物基复合材料,其利用“混杂材料”(如纤维金属板)设计思想,由高导热材料与聚合物基复合材料组装而成,其特征是:采用丙烯酸酯胶粘剂组装具有高导热特性的箔膜材料与具有高力学性能、低膨胀等特性的聚合物基复合材料为一体,制备兼具有面内高导热特性与低膨胀、良好力学性能等特性的新型混杂材料;采用填充高导热材料的方式构建复合材料面外导热通路,制备面外导热复合材料,本发明的优点如下:
①本发明的高导热复合材料面内方向使用了高导热的箔膜,使其具有高的面内导热性能,且导热系数具有可设计性,本发明的导热型聚合物基复合材料的导热系数可达200W/(m·K)~250W/(m·K),导热系数可根据高导热材料的含量进行调整,其导热系数可以10W/(m·K)~250W/(m·K)范围之间变动。
②本发明的高导热复合材料面外方向使用了高导热材料杆,与高导热箔膜材料构成了三维导热通路,使其具有高的面外导热性能,且导热系数具有可设计性。
③本发明的高导热复合材料中高导热箔膜材料和高导热材料杆体积含量较少,因此同时具有原复合材料的力学性能和低膨胀特性,其中拉伸强度在250MPa~500MPa,热膨胀系数在0.4×10-61/K~4.0×10-61/K。
④本发明的高导热复合材料,因其制备工艺简单、原材料成本低等特性,使其具有成本低、效率高和易于实现批量生产的优点。
附图说明
图1为本发明具体实施方式九的步骤一得到的带通孔的复合材料板的示意图;
图2为本发明具体实施方式九的步骤二得到的填充后的复合材料板的示意图,其中1为带通孔的复合材料板,2为填充材料;
图3为本发明具体实施方式十八的导热型聚合物基复合材料的示意图,其中1为带通孔的复合材料板,2为填充材料,3为膜材料层,4为胶粘剂层。
具体实施方式
具体实施方式一:本实施方式的一种导热型聚合物基复合材料由带通孔的复合材料板1、填充在带通孔的复合材料板1的通孔中的填充材料2和位于带通孔的复合材料板上、下表面的膜材料层3组成;
所述的带通孔的复合材料板1的材料为聚合物基复合材料;
所述的填充材料2的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料2为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料2的厚度大于带通孔的复合材料板1的厚度;
所述的膜材料层3的材质为铝箔、铜箔或石墨膜;
所述的带通孔的复合材料板1与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.5~0.99):1;
所述的填充材料2与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.1):1;
所述的膜材料层3与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.5):1。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:所述的填充材料2为铜、铝或碳纤维。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二不同的是:所述的填充材料2的直径为0.2mm~5mm。其他步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是:所述的膜材料层3的厚度为12μm~1mm。其他步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是:所述的膜材料层3的导热系数为230W/(m·K)~1800W/(m·K)。其他步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是:所述的复合材料板1与导热型聚合物基复合材料体积比为0.9:1。其他步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是:所述的填充材料2与导热型聚合物基复合材料体积比为0.07:1。其他步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是:所述的膜材料层3与导热型聚合物基复合材料体积比为0.03:1。其他步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九:本实施方式的一种导热型聚合物基复合材料的制备方法按以下步骤进行:
一、将聚合物基复合材料铺设成复合材料板,然后利用针辊模具在复合材料板上打上通孔,得到带通孔的复合材料板1;
二、将填充材料2填充至带通孔的复合材料板1的通孔内,得到填充后的复合材料板;
所述的填充材料2的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料2为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料2的厚度大于带通孔的复合材料板1的厚度;
三、将膜材料层3组装在步骤二得到的填充后的复合材料板上、下表面,得到预固化板,所述的膜材料层3的材质为铝箔、铜箔或石墨膜,当膜材料层3为铝箔时,先采用磷酸阳极化对膜材料层3的表面进行改性处理,然后再进行组装,当膜材料层3为铜箔时,先采用表面粗化和钝化对膜材料层3的表面进行改性处理,然后再进行组装;
四、先采用丙酮对模具内表面进行清洁,然后再涂刷脱膜剂,将步骤三得到的预固化板放入模具,再将模具放在热压机上以4℃/min~6℃/min的升温速度由室温升温至温度为80~90℃,然后在温度为80~90℃的条件下保温0.4h~0.6h,再施加机械压力0.3MPa~0.5MPa,挤出预固化板中气泡和多余树脂后,将温度由温度为80~90℃升温至温度为120~130℃,在压力为0.3MPa~0.5MPa和温度为120~130℃的条件下保温保压1.5h~2.5h;冷却至室温后脱模,得到导热型聚合物基复合材料;
步骤一中所述的复合材料板1与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.5~0.99):1;
步骤二中所述的填充材料2与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.1):1;
步骤三中所述的膜材料层3与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.5):1。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式九不同的是:步骤二中所述的填充材料2为铜、铝或碳纤维。其他步骤及参数与具体实施方式九相同。
具体实施方式十一:本实施方式与具体实施方式九或十不同的是:步骤二中所述的填充材料2的直径为0.2mm~5mm。其他步骤及参数与具体实施方式九或十相同。
具体实施方式十二:本实施方式与具体实施方式九至十一之一不同的是:步骤三中所述的膜材料层3的厚度为12μm~1mm。其他步骤及参数与具体实施方式九至十一之一相同。
具体实施方式十三:本实施方式与具体实施方式九至十二之一不同的是:步骤三中所述的膜材料层3的导热系数为230W/(m·K)~1800W/(m·K)。其他步骤及参数与具体实施方式九至十二之一相同。
具体实施方式十四:本实施方式与具体实施方式九至十三之一不同的是:步骤一中所述的复合材料板1与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.9:1。其他步骤及参数与具体实施方式九至十三之一相同。
具体实施方式十五:本实施方式与具体实施方式九至十四之一不同的是:步骤二中所述的填充材料2与导热型聚合物基复合材料体积比为0.07:1。其他步骤及参数与具体实施方式九至十四之一相同。
具体实施方式十六:本实施方式与具体实施方式九至十五之一不同的是:步骤三中所述的膜材料层3与导热型聚合物基复合材料体积比为0.03:1。其他步骤及参数与具体实施方式九至十五之一相同。
具体实施方式十七:本实施方式与具体实施方式九至十六之一不同的是:步骤四中再将模具放在热压机上以5℃/min的升温速度由室温升温至温度为80℃,然后在温度为80℃的条件下保温0.5h,再施加机械压力0.5MPa,挤出预固化板中气泡和多余树脂后,将温度由温度为80℃升温至温度为125℃,在压力为0.5MPa和温度为125℃的条件下保温保压2h,冷却至室温后脱模。其他步骤及参数与具体实施方式九至十六之一相同。
具体实施方式十八:本实施方式的一种导热型聚合物基复合材料由带通孔的复合材料板1、填充在带通孔的复合材料板1的通孔中的填充材料2、位于带通孔的复合材料板1上、下表面的膜材料层3以及用于粘接膜材料和带通孔的复合材料板1的胶粘剂层4组成;
所述的带通孔的复合材料板1的材料为聚合物基复合材料;
所述的填充材料2的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料2为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料2的厚度大于带通孔的复合材料板1的厚度;
所述的膜材料层3的材质为铝箔、铜箔或石墨膜;
所述的胶粘剂层4为丙烯酸酯胶粘剂层;
所述的复合材料板1与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.5~0.99):1;
所述的填充材料2与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.1):1;
所述的膜材料层3与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.5):1;
所述的胶粘剂层4与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.05):1。
具体实施方式十九:本实施方式与具体实施方式十八不同的是:所述的填充材料2为铜、铝或碳纤维。其他步骤及参数与具体实施方式十八相同。
具体实施方式二十:本实施方式与具体实施方式十八或十九不同的是:所述的填充材料2的直径为0.2mm~5mm。其他步骤及参数与具体实施方式十八或十九相同。
具体实施方式二十一:本实施方式与具体实施方式十八至二十之一不同的是:所述的膜材料层3的厚度为12μm~1mm。其他步骤及参数与具体实施方式十八至二十之一相同。
具体实施方式二十二:本实施方式与具体实施方式十八至二十一之一不同的是:所述的膜材料层3的导热系数为230W/(m·K)~1800W/(m·K)。其他步骤及参数与具体实施方式十八至二十一之一相同。
具体实施方式二十三:本实施方式与具体实施方式十八至二十二之一不同的是:所述的胶粘剂层4的厚度为8μm~10μm。其他步骤及参数与具体实施方式十八至二十二之一相同。
具体实施方式二十四:本实施方式与具体实施方式十八至二十三之一不同的是:所述的复合材料板1与导热型聚合物基复合材料体积比为0.89:1。其他步骤及参数与具体实施方式十八至二十三之一相同。
具体实施方式二十五:本实施方式与具体实施方式十八至二十四之一不同的是:所述的填充材料2与导热型聚合物基复合材料体积比为0.07:1。其他步骤及参数与具体实施方式十八至二十四之一相同。
具体实施方式二十六:本实施方式与具体实施方式十八至二十五之一不同的是:所述的膜材料层3与导热型聚合物基复合材料体积比为0.03:1。其他步骤及参数与具体实施方式十八至二十五之一相同。
具体实施方式二十七:本实施方式与具体实施方式十八至二十六之一不同的是:所述的胶粘剂层4导热型聚合物基复合材料体积比为0.01:1。其他步骤及参数与具体实施方式十八至二十六之一相同。
具体实施方式二十八:本实施方式的一种导热型聚合物基复合材料的制备方法按以下步骤进行:
一、将聚合物基复合材料铺设成复合材料板,然后利用针辊模具在复合材料板上打上通孔,得到带通孔的复合材料板1;
二、将填充材料2填充至带通孔的复合材料板1的通孔内,得到预固化板;
所述的填充材料2的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料2为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料2的厚度大于带通孔的复合材料板1的厚度;
三、先采用丙酮对模具内表面进行清洁,然后再涂刷脱膜剂,将步骤二得到的预固化板放入模具,再将模具放在热压机上以5℃/min的升温速度由室温升温至温度为80~90℃,然后在温度为80~90℃的条件下保温0.4h~0.6h,再施加机械压力0.3MPa~0.5MPa,挤出预固化板中气泡和多余树脂后,再将温度由温度为80~90℃升温至温度为120~130℃,在压力为0.3MPa~0.5MPa和温度为120~130℃的条件下保温保压1.5h~2.5h;冷却至室温后脱模,得到复合板;
四、采用丙酮去除步骤三中得到的复合板表面的油污,然后用320目~2000目的砂纸去除复合板表面的多余树脂层,再用丙酮去除复合板表面的灰尘,最后采用化学方法进一步去除油污和杂物,得到处理干净的复合板;
五、将步骤四得到的处理干净的复合板上、下表面各贴覆一层胶粘剂层4,再在两个胶粘剂层4的表面铺设膜材料层3,室温下加压至压力为0.3MPa~0.5MPa,得到导热型聚合物基复合材料;
所述的膜材料层3的材质为铝箔、铜箔或石墨膜;
所述的胶粘剂层4为丙烯酸酯胶粘剂层;
步骤一中所述的复合材料板1与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.5~0.99):1;
步骤二中所述的填充材料2与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.1):1;
步骤五所述的膜材料层3与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.5):1;
步骤五所述的胶粘剂层4与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.05):1。
具体实施方式二十九:本实施方式与具体实施方式二十八不同的是:步骤二中所述的填充材料2为铜、铝或碳纤维。其他步骤及参数与具体实施方式二十八相同。
具体实施方式三十:本实施方式与具体实施方式二十八或二十九不同的是:步骤二中所述的填充材料2的直径为0.2mm~5mm。其他步骤及参数与具体实施方式二十八或二十九相同。
具体实施方式三十一:本实施方式与具体实施方式二十八至三十之一不同的是:步骤三中再将模具放在热压机上以5℃/min的升温速度由室温升温至温度为80℃,然后在温度为80℃的条件下保温0.5h,再施加机械压力0.5MPa,挤出预固化板中气泡和多余树脂后,再将温度由温度为80℃升温至温度为125℃,在压力为0.5MPa和温度为125℃的条件下保温保压2h,冷却至室温后脱模。其他步骤及参数与具体实施方式二十八至三十之一相同。
具体实施方式三十二:本实施方式与具体实施方式二十八至三十一之一不同的是:步骤五中所述的膜材料层3的厚度为12μm~1mm。其他步骤及参数与具体实施方式二十八至三十一之一相同。
具体实施方式三十三:本实施方式与具体实施方式二十八至三十二之一不同的是:步骤五中所述的膜材料层3的导热系数为230W/(m·K)~1800W/(m·K)。其他步骤及参数与具体实施方式二十八至三十二之一相同。
具体实施方式三十四:本实施方式与具体实施方式二十八至三十三之一不同的是:步骤五中所述的胶粘剂层4的厚度为8μm~10μm。其他步骤及参数与具体实施方式二十八至三十三之一相同。
具体实施方式三十五:本实施方式与具体实施方式二十八至三十四之一不同的是:步骤一中所述的复合材料板1与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.89:1。其他步骤及参数与具体实施方式二十八至三十四之一相同。
具体实施方式三十六:本实施方式与具体实施方式二十八至三十五之一不同的是:步骤二中所述的填充材料2与导热型聚合物基复合材料体积比为0.07:1。其他步骤及参数与具体实施方式二十八至三十五之一相同。
具体实施方式三十七:本实施方式与具体实施方式二十八至三十六之一不同的是:步骤五中所述的膜材料层3与导热型聚合物基复合材料体积比为0.03:1。其他步骤及参数与具体实施方式二十八至三十六之一相同。
具体实施方式三十八:本实施方式与具体实施方式二十八至三十七之一不同的是:步骤五中所述的胶粘剂层4导热型聚合物基复合材料体积比为0.01:1。其他步骤及参数与具体实施方式二十八至三十七之一相同。
具体实施方式三十九:本实施方式的一种导热型聚合物基复合材料由带通孔的复合材料板1、填充在带通孔的复合材料板1的通孔中的填充材料2和位于带通孔的复合材料板上、下表面的膜材料层3组成;
所述的带通孔的复合材料板1的材料为聚合物基复合材料;
所述的填充材料2的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料2为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料2的厚度大于带通孔的复合材料板1的厚度;
所述的膜材料层3的材质为纯铜;
所述的带通孔的复合材料板1与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.5~0.99):1;
所述的填充材料2与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.1):1;
所述的膜材料层3与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.5):1。
具体实施方式四十:本实施方式与具体实施方式三十九不同的是:所述的填充材料2为铜、铝或碳纤维。其他步骤及参数与具体实施方式三十九相同。
具体实施方式四十一:本实施方式与具体实施方式三十九或四十不同的是:所述的填充材料2的直径为0.2mm~5mm。其他步骤及参数与具体实施方式三十九或四十相同。
具体实施方式四十二:本实施方式与具体实施方式三十九至四十一不同的是:所述的膜材料层3的厚度为12μm~1mm。其他步骤及参数与具体实施方式三十九至四十一相同。
具体实施方式四十三:本实施方式与具体实施方式三十九至四十二之一不同的是:所述的复合材料板1与导热型聚合物基复合材料体积比为0.9:1。其他步骤及参数与具体实施方式三十九至四十二之一相同。
具体实施方式四十四:本实施方式与具体实施方式三十九至四十三之一不同的是:所述的填充材料2与导热型聚合物基复合材料体积比为0.07:1。其他步骤及参数与具体实施方式三十九至四十三之一相同。
具体实施方式四十五:本实施方式与具体实施方式三十九至四十四之一不同的是:所述的膜材料层3与导热型聚合物基复合材料体积比为0.03:1。其他步骤及参数与具体实施方式三十九至四十四之一相同。
具体实施方式四十六:本实施方式的一种导热型聚合物基复合材料的制备方法按以下步骤进行:
一、将聚合物基复合材料铺设成复合材料板,然后利用针辊模具在复合材料板上打上通孔,得到带通孔的复合材料板1;
二、将填充材料2填充至带通孔的复合材料板1的通孔内,得到预固化板;
所述的填充材料2的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料2为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料2的厚度大于带通孔的复合材料板1的厚度;
三、先采用丙酮对模具内表面进行清洁,然后再涂刷脱膜剂,将步骤二得到的预固化板放入模具,再将模具放在热压机上以5℃/min的升温速度由室温升温至温度为80~90℃,然后在温度为80~90℃的条件下保温0.4h~0.6h,再施加机械压力0.3MPa~0.5MPa,挤出预固化板中气泡和多余树脂后,再将温度由温度为80~90℃升温至温度为120~130℃,在压力为0.3MPa~0.5MPa和温度为120~130℃的条件下保温保压1.5h~2.5h;冷却至室温后脱模,得到复合板;
四、采用丙酮去除步骤三中得到的复合板表面的油污,然后用320目~2000目的砂纸去除复合板表面的多余树脂层,再用丙酮去除复合板表面的灰尘,最后采用化学方法进一步去除油污和杂物,得到处理干净的复合板;
五、采用物理镀铜或电化学镀铜的方式将步骤四得到的处理干净的复合板上下表面各镀上一膜材料层3,然后在温度为45~55℃的条件下烘干,得到导热型聚合物基复合材料;
所述的膜材料层3的材质为纯铜;
步骤一中所述的复合材料板1与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.5~0.99):1;
步骤二中所述的填充材料2与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.1):1;
步骤五所述的膜材料层3与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.5):1。
具体实施方式四十七:本实施方式与具体实施方式四十六不同的是:步骤二中所述的填充材料2为铜、铝或碳纤维。其他步骤及参数与具体实施方式四十六相同。
具体实施方式四十八:本实施方式与具体实施方式四十六或四十七不同的是:步骤二中所述的填充材料2的直径为0.2mm~5mm。其他步骤及参数与具体实施方式四十六或四十七相同。
具体实施方式四十九:本实施方式与具体实施方式四十六至四十八之一不同的是:步骤五中所述的膜材料层3的厚度为12μm~1mm。其他步骤及参数与具体实施方式四十六至四十八之一相同。
具体实施方式五十:本实施方式与具体实施方式四十六至四十九之一不同的是:步骤一中所述的复合材料板1与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.9:1。其他步骤及参数与具体实施方式四十六至四十九之一相同。
具体实施方式五十一:本实施方式与具体实施方式四十六至五十之一不同的是:步骤二中所述的填充材料2与导热型聚合物基复合材料体积比为0.07:1。其他步骤及参数与具体实施方式四十六至五十之一相同。
具体实施方式五十二:本实施方式与具体实施方式四十六至五十一之一不同的是:步骤五中所述的膜材料层3与导热型聚合物基复合材料体积比为0.03:1。其他步骤及参数与具体实施方式四十六至五十一之一相同。
用以下试验验证本发明的有益效果
试验一:本试验的一种导热型聚合物基复合材料由带通孔的复合材料板1、填充在带通孔的复合材料板1的通孔中的填充材料2和位于带通孔的复合材料板上、下表面的膜材料层3组成;
所述的带通孔的复合材料板1的材料为碳纤维增强树脂基复合材料;
所述的填充材料2的形状为类圆柱形;
所述的填充材料2的材质为纯铜;
所述的填充材料2的厚度大于带通孔的复合材料板1的厚度0.2mm;
所述的膜材料层3的材质为铝箔;
所述的复合材料板1与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.88:1;
所述的填充材料2与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.07:1;
所述的膜材料层3与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.05:1。
所述的填充材料2的直径为0.6mm;
所述的膜材料层3的厚度为0.02mm;
所述的膜材料层3的导热系数为200W/(m·K)。
试验二:制备如试验一所述的一种导热型聚合物基复合材料的方法,其特征在于一种导热型聚合物基复合材料的制备方法按以下步骤进行:
一、将碳纤维增强树脂基复合材料铺设成复合材料层合板,然后利用针辊模具在复合材料层合板上打上通孔,得到带通孔的复合材料层合板1;
二、将填充材料2填充至带通孔的复合材料板1的通孔内,得到预固化板;
所述的填充材料2的形状为类圆柱形;
所述的填充材料2的材质为纯铜;
所述的填充材料2的厚度大于带通孔的复合材料板1的厚度0.2mm;
三、将膜材料层3组装在步骤二得到的填充后的复合材料板上、下表面,得到预固化板,所述的膜材料层3的材质为铝箔、铜箔或石墨膜,当膜材料层3为铝箔时,先采用磷酸阳极化对膜材料层3的表面进行改性处理,然后再进行组装,当膜材料层3为铜箔时,先采用表面粗化和钝化对膜材料层3的表面进行改性处理,然后再进行组装;
所述的膜材料层3的材质为铝箔;
四、先采用丙酮对模具内表面进行清洁,然后再涂刷脱膜剂AC4368,将步骤三得到的预固化板放入模具,再将模具放在热压机上以5℃/min的升温速度由室温升温至温度为80℃,然后在温度为80℃的条件下保温0.5h,再施加机械压力0.5MPa,挤出预固化板中气泡和多余树脂后,将温度由温度为80℃升温至温度为125℃,在压力为0.5MPa和温度为125℃的条件下保温保压2h,冷却至室温后脱模,得到导热型聚合物基复合材料;
步骤一中所述的复合材料板1与导热型聚合物基复合材料的料体积比为0.88:1;
步骤二中所述的填充材料2与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.07:1;
步骤三中所述的膜材料层3与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.05:1;
步骤二中所述的填充材料2的直径为0.6mm;
步骤三中所述的膜材料层3的厚度为0.02mm;
步骤三中所述的膜材料层3的导热系数为200W/(m·K)。
试验三:本试验的一种导热型聚合物基复合材料由带通孔的复合材料板1、填充在带通孔的复合材料板1的通孔中的填充材料2、位于带通孔的复合材料板1上、下表面的膜材料层3以及用于粘接膜材料和带通孔的复合材料板1的胶粘剂层4组成;
所述的带通孔的复合材料板1的材料为碳纤维增强树脂基复合材料;
所述的填充材料2的形状为类圆柱形;
所述的填充材料2的材质为纯铜;
所述的填充材料2的厚度大于带通孔的复合材料板1的厚度0.2mm;
所述的膜材料层3的材质为石墨膜;
所述的胶粘剂层4为丙烯酸酯胶粘剂层;
所述的复合材料板1与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.79:1;
所述的填充材料2与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.07:1;
所述的膜材料层3与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.1:1;
所述的胶粘剂层4与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.04:1。
试验四:制备如试验三所述的一种导热型聚合物基复合材料的方法,其特征在于一种导热型聚合物基复合材料的制备方法按以下步骤进行:
一、将碳纤维增强树脂基复合材料铺设成复合材料板,然后利用针辊模具在复合材料板上打上通孔,得到带通孔的复合材料板1;
二、将填充材料2填充至带通孔的复合材料板1的通孔内,得到预固化板;
所述的填充材料2的形状为类圆柱形;
所述的填充材料2的材质为纯铜;
所述的填充材料2的厚度大于带通孔的复合材料板1的厚度0.2mm;
三、先采用丙酮对模具内表面进行清洁,然后再涂刷脱膜剂AC4368,将步骤二得到的预固化板放入模具,再将模具放在热压机上以5℃/min的升温速度由室温升温至温度为80℃,然后在温度为80℃的条件下保温0.5h,再施加机械压力0.5MPa,挤出预固化板中气泡和多余树脂后,再将温度由温度为80℃升温至温度为125℃,在压力为0.5MPa和温度为125℃的条件下保温保压2h,冷却至室温后脱模,得到复合层合板;
四、采用丙酮去除步骤三中得到的复合层合板表面的油污,然后用320目的砂纸去除复合层合板表面的多余树脂层,再用丙酮去除复合层合板表面的灰尘,最后采用化学方法进一步去除油污和杂物,得到处理干净的复合层合板;
五、将步骤四得到的处理干净的复合层合板上、下表面各贴覆一层胶粘剂层4,再在两个胶粘剂层4的表面铺设膜材料层3,室温下加压至压力为0.4MPa,得到导热型聚合物基复合材料;
所述的膜材料层3的材质为石墨膜;
所述的胶粘剂层4为丙烯酸酯胶粘剂层;
所述的复合材料板1与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.79:1;
所述的填充材料2与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.07:1;
所述的膜材料层3与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.1:1;
所述的胶粘剂层4与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.04:1。
步骤二中所述的填充材料2的直径为0.6mm。
步骤五中所述的膜材料层3的厚度为0.02mm;
步骤五中所述的膜材料层3的导热系数为1500W/(m·K);
步骤五中所述的胶粘剂层4的厚度为8μm。
(一)采用德国耐驰公司的型号为LFA447的激光导热仪器对试验一和试验三的导热型聚合物基复合材料的导热系数进行检测,得到试验一的导热型聚合物基复合材料的的面内导热系数为10W/(m·K),面外导热系数为8.7W/(m·K),得到试验三的导热型聚合物基复合材料的面内导热系数为100W/(m·K),面外导热系数为2.0W/(m·K).
(二)采用英斯特朗公司的型号5569的电子万能拉伸试验机对试验一和试验三的导热型聚合物基复合材料的力学性能进行检测,得到试验一的导热型聚合物基复合材料的拉伸强度为490MPa,得到试验三的导热型聚合物基复合材料的拉伸强度为430MPa;
(三)采用德国耐驰公司的型号为DIL-402的热膨胀仪器对试验一和试验三的导热型聚合物基复合材料的热膨胀系数进行检测,得到试验一的导热型聚合物基复合材料的热膨胀系数为4×10-61/K,得到试验三的导热型聚合物基复合材料的热膨胀系数为3.7×10-61/K。
试验五:本试验的一种导热型聚合物基复合材料由带通孔的复合材料板1、填充在带通孔的复合材料板1的通孔中的填充材料2和位于带通孔的复合材料板上、下表面的膜材料层3组成;
所述的带通孔的复合材料板1的材料为碳纤维增强树脂基复合材料;
所述的填充材料2的形状为类圆柱形;
所述的填充材料2的材质为纯铜;
所述的填充材料2的厚度大于带通孔的复合材料板1的厚度0.2mm;
所述的膜材料层3的材质为纯铜;
所述的复合材料板1与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.88:1;
所述的填充材料2与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.07:1;
所述的膜材料层3与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.05:1。
所述的填充材料2的直径为0.6mm;
所述的膜材料层3的厚度为0.02mm;
所述的膜材料层3的导热系数为388W/(m·K)。
试验六:制备如试验五所述的一种导热型聚合物基复合材料的方法,其特征在于一种导热型聚合物基复合材料的制备方法按以下步骤进行:
一、将聚合物基复合材料铺设成复合材料板,然后利用针辊模具在复合材料板上打上通孔,得到带通孔的复合材料板1;
二、将填充材料2填充至带通孔的复合材料板1的通孔内,得到预固化板;
所述的填充材料2的形状为类圆柱形;
所述的填充材料2的材质为纯铜;
所述的填充材料2的厚度大于带通孔的复合材料板1的厚度0.2mm;
三、先采用丙酮对模具内表面进行清洁,然后再涂刷脱膜剂AC4368,将步骤二得到的预固化板放入模具,再将模具放在热压机上以5℃/min的升温速度由室温升温至温度为80~90℃,然后在温度为80~90℃的条件下保温0.4h~0.6h,再施加机械压力0.3MPa~0.5MPa,挤出预固化板中气泡和多余树脂后,再将温度由温度为80~90℃升温至温度为120~130℃,在压力为0.3MPa~0.5MPa和温度为120~130℃的条件下保温保压1.5h~2.5h;冷却至室温后脱模,得到复合板;
四、采用丙酮去除步骤三中得到的复合板表面的油污,然后用320目~2000目的砂纸去除复合板表面的多余树脂层,再用丙酮去除复合板表面的灰尘,最后采用化学方法进一步去除油污和杂物,得到处理干净的复合板;
五、采用物理镀铜或电化学镀铜的方式将步骤四得到的处理干净的复合板上下表面各镀上一膜材料层3,然后在温度为45~55℃的条件下烘干,得到导热型聚合物基复合材料;
所述的膜材料层3的材质为纯铜;
步骤一中所述的复合材料板1与导热型聚合物基复合材料的料体积比为0.88:1;
步骤二中所述的填充材料2与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.07:1;
步骤五中所述的膜材料层3与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.05:1;
步骤二中所述的填充材料2的直径为0.6mm;
步骤五中所述的膜材料层3的厚度为0.02mm;
步骤五中所述的膜材料层3的导热系数为388W/(m·K)。
Claims (10)
1.一种导热型聚合物基复合材料,其特征在于一种导热型聚合物基复合材料由带通孔的复合材料板(1)、填充在带通孔的复合材料板(1)的通孔中的填充材料(2)和位于带通孔的复合材料板上、下表面的膜材料层(3)组成;
所述的带通孔的复合材料板(1)的材料为聚合物基复合材料;
所述的填充材料(2)的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料(2)为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料(2)的厚度大于带通孔的复合材料板(1)的厚度;
所述的膜材料层(3)的材质为铝箔、铜箔或石墨膜;
所述的带通孔的复合材料板(1)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.9:1;
所述的填充材料(2)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.07:1;
所述的膜材料层(3)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.03:1。
2.根据权利要求1所述的一种导热型聚合物基复合材料,其特征在于所述的填充材料(2)为铜、铝或碳纤维;所述的填充材料(2)的直径为0.2mm~5mm;所述的膜材料层(3)的厚度为12μm~1mm,所述的膜材料层(3)的导热系数为230W/(m·K)~1800W/(m·K)。
3.制备如权利要求1所述的一种导热型聚合物基复合材料的方法,其特征在于一种导热型聚合物基复合材料的制备方法按以下步骤进行:
一、将聚合物基复合材料铺设成复合材料板,然后利用针辊模具在复合材料板上打上通孔,得到带通孔的复合材料板(1);
二、将填充材料(2)填充至带通孔的复合材料板(1)的通孔内,得到填充后的复合材料板;
所述的填充材料(2)的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料(2)为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料(2)的厚度大于带通孔的复合材料板(1)的厚度;
三、将膜材料层(3)组装在步骤二得到的填充后的复合材料板上、下表面,得到预固化板,所述的膜材料层(3)的材质为铝箔、铜箔或石墨膜,当膜材料层(3)为铝箔时,先采用磷酸阳极化对膜材料层(3)的表面进行改性处理,然后再进行组装,当膜材料层(3)为铜箔时,先采用表面粗化和钝化对膜材料层(3)的表面进行改性处理,然后再进行组装;
四、先采用丙酮对模具内表面进行清洁,然后再涂刷脱膜剂,将步骤三得到的预固化板放入模具,再将模具放在热压机上以4℃/min~6℃/min的升温速度由室温升温至温度为80~90℃,然后在温度为80~90℃的条件下保温0.4h~0.6h,再施加机械压力0.3MPa~0.5MPa,挤出预固化板中气泡和多余树脂后,将温度由温度为80~90℃升温至温度为120~130℃,在压力为0.3MPa~0.5MPa和温度为120~130℃的条件下保温保压1.5h~2.5h;冷却至室温后脱模,得到导热型聚合物基复合材料;
步骤一中所述的复合材料板(1)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.9:1;
步骤二中所述的填充材料(2)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.07:1;
步骤三中所述的膜材料层(3)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.03:1。
4.根据权利要求3所述的一种导热型聚合物基复合材料的制备方法,其特征在于步骤二中所述的填充材料(2)为铜、铝或碳纤维;步骤二中所述的填充材料(2)的直径为0.2mm~5mm;步骤三中所述的膜材料层(3)的厚度为12μm~1mm,所述的膜材料层(3)的导热系数为230W/(m·K)~1800W/(m·K)。
5.一种导热型聚合物基复合材料,其特征在于一种导热型聚合物基复合材料由带通孔的复合材料板(1)、填充在带通孔的复合材料板(1)的通孔中的填充材料(2)、位于带通孔的复合材料板(1)上、下表面的膜材料层(3)以及用于粘接膜材料和带通孔的复合材料板(1)的胶粘剂层(4)组成;
所述的带通孔的复合材料板(1)的材料为聚合物基复合材料;
所述的填充材料(2)的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料(2)为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料(2)的厚度大于带通孔的复合材料板(1)的厚度;
所述的膜材料层(3)的材质为铝箔、铜箔或石墨膜;
所述的胶粘剂层(4)为丙烯酸酯胶粘剂层;
所述的复合材料板(1)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.89:1;
所述的填充材料(2)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.07:1;
所述的膜材料层(3)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.03:1;
所述的胶粘剂层(4)与导热型聚合物基复合材料的体积比为(0.01~0.05)0.01:1。
6.根据权利要求5所述的一种导热型聚合物基复合材料,其特征在于所述的填充材料(2)为铜、铝或碳纤维;所述的填充材料(2)的直径为0.2mm~5mm;所述的膜材料层(3)的厚度为12μm~1mm,所述的膜材料层(3)的导热系数为230W/(m·K)~1800W/(m·K);所述的胶粘剂层(4)的厚度为8μm~10μm。
7.制备如权利要求5所述的一种导热型聚合物基复合材料的方法,其特征在于一种导热型聚合物基复合材料的制备方法按以下步骤进行:
一、将聚合物基复合材料铺设成复合材料板,然后利用针辊模具在复合材料板上打上通孔,得到带通孔的复合材料板(1);
二、将填充材料(2)填充至带通孔的复合材料板(1)的通孔内,得到预固化板;
所述的填充材料(2)的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料(2)为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料(2)的厚度大于带通孔的复合材料板(1)的厚度;
三、先采用丙酮对模具内表面进行清洁,然后再涂刷脱膜剂,将步骤二得到的预固化板放入模具,再将模具放在热压机上以5℃/min的升温速度由室温升温至温度为80~90℃,然后在温度为80~90℃的条件下保温0.4h~0.6h,再施加机械压力0.3MPa~0.5MPa,挤出预固化板中气泡和多余树脂后,再将温度由温度为80~90℃升温至温度为120~130℃,在压力为0.3MPa~0.5MPa和温度为120~130℃的条件下保温保压1.5h~2.5h;冷却至室温后脱模,得到复合板;
四、采用丙酮去除步骤三中得到的复合板表面的油污,然后用320目~2000目的砂纸去除复合板表面的多余树脂层,再用丙酮去除复合板表面的灰尘,最后采用化学方法进一步去除油污和杂物,得到处理干净的复合板;
五、将步骤四得到的处理干净的复合板上、下表面各贴覆一层胶粘剂层(4),再在两个胶粘剂层(4)的表面铺设膜材料层(3),室温下加压至压力为0.3MPa~0.5MPa,得到导热型聚合物基复合材料;
所述的膜材料层(3)的材质为铝箔、铜箔或石墨膜;
所述的胶粘剂层(4)为丙烯酸酯胶粘剂层;
步骤一中所述的复合材料板(1)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.89:1;
步骤二中所述的填充材料(2)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.07:1;
步骤五所述的膜材料层(3)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.03:1;
步骤五所述的胶粘剂层(4)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.01:1。
8.根据权利要求7所述的一种导热型聚合物基复合材料的制备方法,其特征在于步骤二中所述的填充材料(2)为铜、铝或碳纤维;所述的填充材料(2)的直径为0.2mm~5mm;步骤五中所述的膜材料层(3)的厚度为12μm~1mm,所述的膜材料层(3)的导热系数为230W/(m·K)~1800W/(m·K);步骤五中所述的胶粘剂层(4)的厚度为8μm~10μm。
9.一种导热型聚合物基复合材料,其特征在于一种导热型聚合物基复合材料由带通孔的复合材料板(1)、填充在带通孔的复合材料板(1)的通孔中的填充材料(2)和位于带通孔的复合材料板上、下表面的膜材料层(3)组成;
所述的带通孔的复合材料板(1)的材料为聚合物基复合材料;
所述的填充材料(2)的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料(2)为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料(2)的厚度大于带通孔的复合材料板(1)的厚度;
所述的膜材料层(3)的材质为纯铜;
所述的带通孔的复合材料板(1)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.9:1;
所述的填充材料(2)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.07:1;
所述的膜材料层(3)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.03:1。
10.制备如权利要求9所述的一种导热型聚合物基复合材料的方法,其特征在于一种导热型聚合物基复合材料的制备方法按以下步骤进行:
一、将聚合物基复合材料铺设成复合材料板,然后利用针辊模具在复合材料板上打上通孔,得到带通孔的复合材料板(1);
二、将填充材料(2)填充至带通孔的复合材料板(1)的通孔内,得到预固化板;
所述的填充材料(2)的形状为圆柱形或类圆柱形,所述的填充材料(2)为导热系数为200W/(m·K)~1000W/(m·K)的材料,所述的填充材料(2)的厚度大于带通孔的复合材料板(1)的厚度;
三、先采用丙酮对模具内表面进行清洁,然后再涂刷脱膜剂,将步骤二得到的预固化板放入模具,再将模具放在热压机上以5℃/min的升温速度由室温升温至温度为80~90℃,然后在温度为80~90℃的条件下保温0.4h~0.6h,再施加机械压力0.3MPa~0.5MPa,挤出预固化板中气泡和多余树脂后,再将温度由温度为80~90℃升温至温度为120~130℃,在压力为0.3MPa~0.5MPa和温度为120~130℃的条件下保温保压1.5h~2.5h;冷却至室温后脱模,得到复合板;
四、采用丙酮去除步骤三中得到的复合板表面的油污,然后用320目~2000目的砂纸去除复合板表面的多余树脂层,再用丙酮去除复合板表面的灰尘,最后采用化学方法进一步去除油污和杂物,得到处理干净的复合板;
五、采用物理镀铜或电化学镀铜的方式将步骤四得到的处理干净的复合板上下表面各镀上一膜材料层(3),然后在温度为45~55℃的条件下烘干,得到导热型聚合物基复合材料;
所述的膜材料层(3)的材质为纯铜;
步骤一中所述的复合材料板(1)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.9:1;
步骤二中所述的填充材料(2)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.07:1;
步骤五所述的膜材料层(3)与导热型聚合物基复合材料的体积比为0.03:1。
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