本发明属于导热泡棉技术领域，具体涉及一种具有热传导性能的导热泡棉。
背景技术：
热传导是介质内无宏观运动时的传热现象，其在固体、液体和气体中均可发生，但严格而言，只有在固体中才是纯粹的热传导，而流体即使处于静止状态，其中也会由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流，因此，在流体中热对流与热传导同时发生。在电子工业领域中，热传导一直是电子工业中的一项重要工艺，元器件的工作温度常常是可靠性的重要依据。特别是微电子的组装越来越密集化，其工作环境急剧向高温方向变化。据显示，电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10％，50℃时的寿命只有25℃时的1/6，导热性能的提高通常伴随着散热性能的优化，因此，导热缝隙界面材料越来越受到关注。
泡棉是一种具有缓冲、减震、吸音、强韧性等功效的优质材料，现有橡胶、聚氨酯、聚乙烯、聚醚类等防静电泡棉、导电泡棉。虽然目前已经出现了几种具有热传导效应的泡棉材料，但其内部泡孔不均匀、发泡率低、导热系数低，具有控制难度大、生产成本高、成型难等缺点。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种具有热传导性能的导热泡棉。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种具有热传导性能的导热泡棉，按重量份组份如下：聚氨酯30-50份、聚乙烯20-30份、分散剂4-6份、阻燃剂2-3份、防老化剂1-3份、改性碳纤维15-20份、发泡剂2-4份、增塑剂3-5份、固化剂5-7份、表面活性剂1-2份。
优选地，一种具有热传导性能的导热泡棉，其中，所述分散剂为脂肪酸类、脂肪族酰胺类、酯类中的一种或两种，所述阻燃剂为铝镁系阻燃剂、氮系阻燃剂、有机硅阻燃剂中的一种或两种，所述防老化剂为2-巯基苯并咪唑或2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体，所述发泡剂为正丁烷、正戊烷、正己烷中的一种或两种，所述增塑剂为柠檬酸酯类或环氧大豆油，所述固化剂为甲酸或乙酸，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。
优选地，一种具有热传导性能的导热泡棉，其中，改性碳纤维的制备方法如下：
1）将壳聚糖加入到冰醋酸/水溶液中，加热至45-55℃，搅拌至壳聚糖完全溶解形成壳聚糖溶液，然后加入过硫酸铵，保温10-15min后加入氢氧化钠溶液和乙烯基吡咯烷酮，升温至65-70℃，恒温反应2-3h，制得改性壳聚糖溶液
2）将甲醛溶液和氯仿溶液混合后加入到容器中，再加入三乙胺调节ph为9-10，然后加入二乙烯三胺，在5-10℃下反应1-2h，然后再加入对羟基苯甲醛，升温至80-90℃，继续反应1-2h，待反应结束后，冷却至室温，减压蒸馏去除溶剂，制得苯并恶嗪；
3）将多聚甲醛、氢氧化钠溶液加入到配备搅拌器和冷凝回流装置的三口瓶中，然后升温至70-80℃，待多聚甲醛溶解后冷却至50-55℃，再加入双酚f和甲苯溶液，混合搅拌后加入苯胺，升温至85-90℃，回流4-5h，待产物静置分层后，分离下层树脂溶液并在80-85℃下旋蒸20-25min，然后再移至真空烘箱中加热至70-80℃，干燥3-5h，制得双酚f-苯胺型苯并恶嗪；
4）将双酚f-苯胺型苯并恶嗪加入到n,n-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌溶解后再加入碳纤维，在500-800w超声波下振荡分散40-60min，形成分散液，然后再加入苯并恶嗪和改性壳聚糖溶液，搅拌均匀后升温至70-80℃，恒温反应20-23h，然后在70-75℃下真空干燥8-10h去除溶剂，再移至马弗炉中，加热至200-240℃，固化1-2h，然后经挤压机挤压，即可制得改性碳纤维。
优选地，一种具有热传导性能的导热泡棉，其中改性碳纤维制备步骤1）中，所述壳聚糖与冰醋酸/水溶液、氢氧化钠溶液、乙烯基吡咯烷酮溶液的质量体积比为1g:15-20ml:4-6ml:5-7ml，所述冰醋酸/水溶液中冰醋酸含量为20-25%，其余为蒸馏水,所述氢氧化钠溶液的浓度为3-5mol/l，所述壳聚糖、过硫酸铵的质量比为1:0.2-0.3。
优选地，一种具有热传导性能的导热泡棉，其中改性碳纤维制备步骤2）中，所述甲醛、氯仿、二乙烯三胺和对羟基苯甲醛的体积比为25-30:20-25:3-5:4-7，所述甲醛的浓度为35-38%。
优选地，一种具有热传导性能的导热泡棉，其中改性碳纤维制备步骤3）中，所述多聚甲醛、氢氧化钠溶液、甲苯溶液和苯胺的质量体积比为1g:2-3ml:1-1.5ml:1.2-1.6ml，所述多聚甲醛和双酚f的质量比为1:1.2-1.5，所述氢氧化钠溶液的浓度为5-8%。
优选地，一种具有热传导性能的导热泡棉，其中改性碳纤维制备步骤4）中，所述双酚f-苯胺型苯并恶嗪、n,n-二甲基甲酰胺溶液、改性壳聚糖溶液的质量体积比为1g:8-10ml:3-4ml，所述双酚f-苯胺型苯并恶嗪、碳纤维和苯并恶嗪的质量比为1:1-2:0.5-0.8，所述挤压机的螺杆直径为60-90mm，长径比为1:24-30，转速为20-90r/min，机头压力为15-25mpa。
优选地，一种具有热传导性能的导热泡棉，其中，所述具有热传导性能的导热泡棉的制备方法如下：将聚氨酯、聚乙烯、分散剂、阻燃剂、防老化剂、改性碳纤维、发泡剂、增塑剂、固化剂、表面活性剂混合后在功率为400-600w超声波下振荡分散30-40min，形成共混液，然后将共混液在频率为2400-2600mhz、功率为2-5kw的发泡炉中微波发泡3-5min，然后在200-260℃烘箱中烘干1-2h，即可制得所需的泡棉。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明制备的导热泡棉，在各组分的协同作用下，泡棉具有优良的抗拉性能、耐热性能、阻燃性和结构的稳定性，并且泡棉内部发泡率高、导热系数高，同时成本低，易于生产。该导热泡棉中的改性碳纤维是由双酚f-苯胺型苯并恶嗪、碳纤维和苯并恶嗪在改性壳聚糖溶液的黏合作用下形成的复合物，首先，改性壳聚糖是在乙烯基吡咯烷酮和引发剂的作用下，对壳聚糖进行接枝聚合，从而提高壳聚糖的黏合性；其次，以苯并恶嗪作为界面改性剂引入到双酚f-苯胺型苯并恶嗪和碳纤维复合体系中，在改性壳聚糖的黏合作用下，苯并恶嗪粘附在双酚f-苯胺型苯并恶嗪和碳纤维表面，可以增强双酚f-苯胺型苯并恶嗪和碳纤维之间的界面结合，减小二者之间的界面热阻，使得碳纤维经过挤压可以实现一维平面高度取向，从而使得改性碳纤维在原本已经具有平面取向的情况下在立体空间上具有高度取向，从而使得改性碳纤维具有更高的导热率。
具体实施方式
下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种具有热传导性能的导热泡棉，按重量份组份如下：聚氨酯30份、聚乙烯20份、分散剂4份、阻燃剂2份、防老化剂1份、改性碳纤维15份、发泡剂2份、增塑剂3份、固化剂5份、表面活性剂1份。
作为优选，其中，所述分散剂为脂肪酸类、脂肪族酰胺类、酯类中的一种或两种，所述阻燃剂为铝镁系阻燃剂、氮系阻燃剂、有机硅阻燃剂中的一种或两种，所述防老化剂为2-巯基苯并咪唑或2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体，所述发泡剂为正丁烷、正戊烷、正己烷中的一种或两种，所述增塑剂为柠檬酸酯类或环氧大豆油，所述固化剂为甲酸或乙酸，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。
作为优选，其中，改性碳纤维的制备方法如下：
1）将壳聚糖加入到冰醋酸/水溶液中，加热至45℃，搅拌至壳聚糖完全溶解形成壳聚糖溶液，然后加入过硫酸铵，保温15min后加入氢氧化钠溶液和乙烯基吡咯烷酮，升温至65℃，恒温反应3h，制得改性壳聚糖溶液
2）将甲醛溶液和氯仿溶液混合后加入到容器中，再加入三乙胺调节ph为9，然后加入二乙烯三胺，在5℃下反应2h，然后再加入对羟基苯甲醛，升温至80℃，继续反应2h，待反应结束后，冷却至室温，减压蒸馏去除溶剂，制得苯并恶嗪；
3）将多聚甲醛、氢氧化钠溶液加入到配备搅拌器和冷凝回流装置的三口瓶中，然后升温至70℃，待多聚甲醛溶解后冷却至50℃，再加入双酚f和甲苯溶液，混合搅拌后加入苯胺，升温至85℃，回流5h，待产物静置分层后，分离下层树脂溶液并在80℃下旋蒸25min，然后再移至真空烘箱中加热至70℃，干燥5h，制得双酚f-苯胺型苯并恶嗪；
4）将双酚f-苯胺型苯并恶嗪加入到n,n-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌溶解后再加入碳纤维，在500w超声波下振荡分散60min，形成分散液，然后再加入苯并恶嗪和改性壳聚糖溶液，搅拌均匀后升温至70℃，恒温反应23h，然后在70℃下真空干燥10h去除溶剂，再移至马弗炉中，加热至200℃，固化2h，然后经挤压机挤压，制得改性碳纤维。
作为优选，其中改性碳纤维制备步骤1）中，所述壳聚糖与冰醋酸/水溶液、氢氧化钠溶液、乙烯基吡咯烷酮溶液的质量体积比为1g:15ml:4ml:5ml，所述冰醋酸/水溶液中冰醋酸含量为20%，其余为蒸馏水,所述氢氧化钠溶液的浓度为3mol/l，所述壳聚糖、过硫酸铵的质量比为1:0.2。
作为优选，其中改性碳纤维制备步骤2）中，所述甲醛、氯仿、二乙烯三胺和对羟基苯甲醛的体积比为25:20:3:4，所述甲醛的浓度为35%。
作为优选，其中改性碳纤维制备步骤3）中，所述多聚甲醛、氢氧化钠溶液、甲苯溶液和苯胺的质量体积比为1g:2ml:1ml:1.2ml，所述多聚甲醛和双酚f的质量比为1:1.2，所述氢氧化钠溶液的浓度为5%。
作为优选，其中改性碳纤维制备步骤4）中，所述双酚f-苯胺型苯并恶嗪、n,n-二甲基甲酰胺溶液、改性壳聚糖溶液的质量体积比为1g:8ml:3ml，所述双酚f-苯胺型苯并恶嗪、碳纤维和苯并恶嗪的质量比为1:1:0.5，所述挤压机的螺杆直径为60mm，长径比为1:24，转速为20r/min，机头压力为15mpa。
作为优选，其中，所述具有热传导性能的导热泡棉的制备方法如下：将聚氨酯、聚乙烯、分散剂、阻燃剂、防老化剂、改性碳纤维、发泡剂、增塑剂、固化剂、表面活性剂混合后在功率为400w超声波下振荡分散40min，形成共混液，然后将共混液在频率为2400mhz、功率为2kw的发泡炉中微波发泡5min，然后在200℃烘箱中烘干2h，即可制得所需的泡棉。
实施例2
一种具有热传导性能的导热泡棉，按重量份组份如下：聚氨酯40份、聚乙烯25份、分散剂5份、阻燃剂2.5份、防老化剂2份、改性碳纤维17份、发泡剂3份、增塑剂4份、固化剂6份、表面活性剂1.5份。
作为优选，其中，所述分散剂为脂肪酸类、脂肪族酰胺类、酯类中的一种或两种，所述阻燃剂为铝镁系阻燃剂、氮系阻燃剂、有机硅阻燃剂中的一种或两种，所述防老化剂为2-巯基苯并咪唑或2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体，所述发泡剂为正丁烷、正戊烷、正己烷中的一种或两种，所述增塑剂为柠檬酸酯类或环氧大豆油，所述固化剂为甲酸或乙酸，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。
作为优选，其中，改性碳纤维的制备方法如下：
1）将壳聚糖加入到冰醋酸/水溶液中，加热至50℃，搅拌至壳聚糖完全溶解形成壳聚糖溶液，然后加入过硫酸铵，保温13min后加入氢氧化钠溶液和乙烯基吡咯烷酮，升温至68℃，恒温反应2.5h，制得改性壳聚糖溶液
2）将甲醛溶液和氯仿溶液混合后加入到容器中，再加入三乙胺调节ph为9.5，然后加入二乙烯三胺，在7℃下反应1.5h，然后再加入对羟基苯甲醛，升温至85℃，继续反应1.5h，待反应结束后，冷却至室温，减压蒸馏去除溶剂，制得苯并恶嗪；
3）将多聚甲醛、氢氧化钠溶液加入到配备搅拌器和冷凝回流装置的三口瓶中，然后升温至75℃，待多聚甲醛溶解后冷却至53℃，再加入双酚f和甲苯溶液，混合搅拌后加入苯胺，升温至87℃，回流4.5h，待产物静置分层后，分离下层树脂溶液并在82℃下旋蒸23min，然后再移至真空烘箱中加热至75℃，干燥4h，制得双酚f-苯胺型苯并恶嗪；
4）将双酚f-苯胺型苯并恶嗪加入到n,n-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌溶解后再加入碳纤维，在700w超声波下振荡分散500min，形成分散液，然后再加入苯并恶嗪和改性壳聚糖溶液，搅拌均匀后升温至75℃，恒温反应21h，然后在72℃下真空干燥9h去除溶剂，再移至马弗炉中，加热至230℃，固化1.5h，然后经挤压机挤压，制得改性碳纤维。
作为优选，其中改性碳纤维制备步骤1）中，所述壳聚糖与冰醋酸/水溶液、氢氧化钠溶液、乙烯基吡咯烷酮溶液的质量体积比为1g:17ml:5ml:6ml，所述冰醋酸/水溶液中冰醋酸含量为23%，其余为蒸馏水,所述氢氧化钠溶液的浓度为4mol/l，所述壳聚糖、过硫酸铵的质量比为1:0.25。
作为优选，其中改性碳纤维制备步骤2）中，所述甲醛、氯仿、二乙烯三胺和对羟基苯甲醛的体积比为27:23:4:5，所述甲醛的浓度为36%。
作为优选，其中改性碳纤维制备步骤3）中，所述多聚甲醛、氢氧化钠溶液、甲苯溶液和苯胺的质量体积比为1g:2.5ml:1.3ml:1.5ml，所述多聚甲醛和双酚f的质量比为1:1.3，所述氢氧化钠溶液的浓度为6%。
作为优选，其中改性碳纤维制备步骤4）中，所述双酚f-苯胺型苯并恶嗪、n,n-二甲基甲酰胺溶液、改性壳聚糖溶液的质量体积比为1g:9ml:3.5l，所述双酚f-苯胺型苯并恶嗪、碳纤维和苯并恶嗪的质量比为1:1.5:0.6，所述挤压机的螺杆直径为60mm，长径比为1:30，转速为50r/min，机头压力为20mpa。
作为优选，其中，所述具有热传导性能的导热泡棉的制备方法如下：将聚氨酯、聚乙烯、分散剂、阻燃剂、防老化剂、改性碳纤维、发泡剂、增塑剂、固化剂、表面活性剂混合后在功率为500w超声波下振荡分散35min，形成共混液，然后将共混液在频率为2500mhz、功率为3kw的发泡炉中微波发泡4min，然后在240℃烘箱中烘干1.52h，即可制得所需的泡棉。
实施例3
一种具有热传导性能的导热泡棉，按重量份组份如下：聚氨酯50份、聚乙烯30份、分散剂6份、阻燃剂3份、防老化剂3份、改性碳纤维20份、发泡剂4份、增塑剂5份、固化剂7份、表面活性剂2份。
作为优选，其中，所述分散剂为脂肪酸类、脂肪族酰胺类、酯类中的一种或两种，所述阻燃剂为铝镁系阻燃剂、氮系阻燃剂、有机硅阻燃剂中的一种或两种，所述防老化剂为2-巯基苯并咪唑或2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体，所述发泡剂为正丁烷、正戊烷、正己烷中的一种或两种，所述增塑剂为柠檬酸酯类或环氧大豆油，所述固化剂为甲酸或乙酸，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。
作为优选，其中，改性碳纤维的制备方法如下：
1）将壳聚糖加入到冰醋酸/水溶液中，加热至55℃，搅拌至壳聚糖完全溶解形成壳聚糖溶液，然后加入过硫酸铵，保温10min后加入氢氧化钠溶液和乙烯基吡咯烷酮，升温至70℃，恒温反应2h，制得改性壳聚糖溶液
2）将甲醛溶液和氯仿溶液混合后加入到容器中，再加入三乙胺调节ph为10，然后加入二乙烯三胺，在10℃下反应1h，然后再加入对羟基苯甲醛，升温至90℃，继续反应1h，待反应结束后，冷却至室温，减压蒸馏去除溶剂，制得苯并恶嗪；
3）将多聚甲醛、氢氧化钠溶液加入到配备搅拌器和冷凝回流装置的三口瓶中，然后升温至80℃，待多聚甲醛溶解后冷却至55℃，再加入双酚f和甲苯溶液，混合搅拌后加入苯胺，升温至90℃，回流4h，待产物静置分层后，分离下层树脂溶液并在85℃下旋蒸20min，然后再移至真空烘箱中加热至80℃，干燥3h，制得双酚f-苯胺型苯并恶嗪；
4）将双酚f-苯胺型苯并恶嗪加入到n,n-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌溶解后再加入碳纤维，在800w超声波下振荡分散40min，形成分散液，然后再加入苯并恶嗪和改性壳聚糖溶液，搅拌均匀后升温至80℃，恒温反应20h，然后在75℃下真空干燥8h去除溶剂，再移至马弗炉中，加热至240℃，固化1h，然后经挤压机挤压，制得改性碳纤维。
作为优选，其中改性碳纤维制备步骤1）中，所述壳聚糖与冰醋酸/水溶液、氢氧化钠溶液、乙烯基吡咯烷酮溶液的质量体积比为1g:20ml:6ml:7ml，所述冰醋酸/水溶液中冰醋酸含量为25%，其余为蒸馏水,所述氢氧化钠溶液的浓度为5mol/l，所述壳聚糖、过硫酸铵的质量比为1:0.3。
作为优选，其中改性碳纤维制备步骤2）中，所述甲醛、氯仿、二乙烯三胺和对羟基苯甲醛的体积比为30:25:5:7，所述甲醛的浓度为38%。
作为优选，其中改性碳纤维制备步骤3）中，所述多聚甲醛、氢氧化钠溶液、甲苯溶液和苯胺的质量体积比为1g:3ml:1.5ml:1.6ml，所述多聚甲醛和双酚f的质量比为1:1.5，所述氢氧化钠溶液的浓度为8%。
作为优选，其中改性碳纤维制备步骤4）中，所述双酚f-苯胺型苯并恶嗪、n,n-二甲基甲酰胺溶液、改性壳聚糖溶液的质量体积比为1g:10ml:4ml，所述双酚f-苯胺型苯并恶嗪、碳纤维和苯并恶嗪的质量比为1:2:0.8，所述挤压机的螺杆直径为90mm，长径比为1:30，转速为90r/min，机头压力为25mpa。
作为优选，其中，所述具有热传导性能的导热泡棉的制备方法如下：将聚氨酯、聚乙烯、分散剂、阻燃剂、防老化剂、改性碳纤维、发泡剂、增塑剂、固化剂、表面活性剂混合后在功率为600w超声波下振荡分散30min，形成共混液，然后将共混液在频率为2600mhz、功率为5kw的发泡炉中微波发泡3min，然后在260℃烘箱中烘干1h，即可制得所需的泡棉。
对比例1：去除改性碳纤维制备步骤1）中的乙烯基吡咯烷酮，其余与实施例1相同。
对比例2：改性碳纤维制备步骤2）中的ph调节为8-9，其余与实施例1相同。
对比例3：去除改性碳纤维制备步骤3）中的多聚甲醛溶解冷却处理，其余与实施例1相同。
对比例4：去除改性碳纤维制备步骤4）中的马弗炉煅烧，，其余与实施例1相同。
对比例5：去除改性碳纤维制备步骤4）中的挤压机挤压，其余与实施例1相同。
对比例6：选用普通碳纤维代替改性碳纤维，其余与实施例1相同。
试验例：对实施例1-3和对比例1-6提供的导热泡棉进行测试，对照组为不含有改性碳纤维的普通泡棉，测试结果如表一所示：
表一
从表一可以看出，本发明提供的导热泡棉不仅具有很好的力学性能，而且还具有优异的导热性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。