1.本发明涉及一种聚丙烯/石墨烯复合薄膜，尤其涉及一种各向异性导热聚丙烯/石墨烯复合薄膜。
背景技术：
2.随着电子设备日益高密度的集成封装，有效地散热成为电子元器件能否正常运行的关键。目前，电子元器件中封装的材料主要为塑料，而塑料的热导率较低，无法满足电子元器件的散热需求。石墨烯具有极高的导热率，可以达到金属铜的10倍，并且与塑料具有良好的相容性。聚丙烯结构规整、耐腐蚀、密度小，是最轻的通用塑料，并且具有成本低、易加工等优点，可以作为导热复合薄膜的基体。将石墨烯作为填料与聚丙烯复合，可以大大提高复合物的导热率，进而应用在导热散热领域。
3.现代电子设备的热管理越来越需要具有各向异性导热能力的柔性薄膜，这种薄膜能够将热源的热量沿平面方向散出，同时在纵向又能够隔绝临近热源所发出的热量，保护其不受其他邻近的热源影响。
4.近年来，国内外对于聚丙烯复合材料的导热研究中，例如cn106928545a公开的技术方案通过挤出造粒的方式得到了聚丙烯与石墨烯的混合物，其导热率可以达到8.6w/mk，较好地提高了聚合物的导热散热性能，但是其复合物的导热不具有各向异性，无法应用在对各向异性散热有需求的电子封装材料中；同样，cn104629187a公开的技术方案通过聚丙烯与无机粒子导热填料以及其他加工助剂的熔融混炼造粒得到了导热率超过5w/mk的复合物，可以应用在各类精密仪器的散热领域，但是其散热不具有各向异性，无法保护电子元器件不受其他邻近的热源影响。
技术实现要素：
5.为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种各向异性导热聚丙烯/石墨烯复合薄膜及其制备方法。
6.为达到上述目的，本发明提供了一种各向异性导热聚丙烯/石墨烯复合薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
7.使用二甲苯溶液将石墨烯与2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚分别溶解，经混合得到混合溶液a；
8.将聚丙烯颗粒溶解于混合溶液a中，经加热得到混合溶液b；
9.将混合溶液b蒸干后加入密炼机进行密炼，得到密炼产物；
10.通过热压的方式将所述密炼产物制成所述各向异性导热聚丙烯/石墨烯复合薄膜。
11.在上述制备方法中，优选地，通过热压方式制成的各向异性导热聚丙烯/石墨烯复合薄膜的密度为0.9-1.0g/cm3。
12.在上述制备方法中，优选地，在所述各向异性导热聚丙烯/石墨烯复合薄膜中，石
墨烯的含量为10-30wt％。
13.在上述制备方法中，优选地，在所述各向异性导热聚丙烯/石墨烯复合薄膜中，2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚的质量含量为10-20％。
14.在上述制备方法中，优选地，所述各向异性导热聚丙烯/石墨烯复合薄膜的厚度为50μm-80μm。
15.根据本发明的具体实施方案，优选地，该制备方法包括以下具体步骤：
16.1)将石墨烯溶解在适量二甲苯溶液中，搅拌并超声分散至完全溶解，得到石墨烯溶液；
17.2)将2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚溶解在适量二甲苯溶液中，搅拌并超声分散至完全溶解，得到2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚溶液；将石墨烯溶液与2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚溶液混合得到混合溶液a；
18.3)将聚丙烯颗粒溶解在混合溶液a中，搅拌并超声分散至完全溶解，然后经加热得到混合溶液b；
19.4)混合溶液b蒸干后，将所得到的固体加入到密炼机中进行密炼，得到密炼产物；
20.5)通过热压的方式将所述密炼产物制成所述各向异性导热聚丙烯/石墨烯复合薄膜。
21.在上述制备方法中，优选地，步骤1)中所述超声分散的超声功率为80w，时间为30-50min。
22.在上述制备方法中，优选地，步骤2)中所述超声分散的超声功率为80w，时间为30-50min。
23.在上述制备方法中，优选地，步骤3)中所述超声分散的超声功率为80w，时间为30min-2h。
24.在上述制备方法中，优选地，所述加热的温度为125℃，时间为1-3h；优选在加热过程中进行搅拌。在一具体实施方案中，以125℃进行加热，加热至出现爬杆效应后，继续加热1h。
25.在上述制备方法中，优选地，对于混合溶液进行蒸干的温度为70℃，优选采用旋转蒸发仪进行。
26.在上述制备方法中，优选地，所述密炼机的温度为190℃-220℃，转速为40-80r/min。
27.在上述制备方法中，优选地，所述热压的温度为190℃-220℃，压力为5mpa-10mpa；优选采用平板硫化机进行。
28.在上述制备方法中，二甲苯并不参与反应，二甲苯溶液的浓度可以根据实际情况进行选择，例如为5mg/ml-10mg/ml。
29.在上述制备方法中，在聚丙烯/石墨烯复合物热压的过程中，导热填料石墨烯沿着平面方向在复合物中取向，得到的复合薄膜横向具有较高的导热率，纵向具有较低的导热率，形成具有各向异性导热功能的复合薄膜。
30.根据本发明的具体实施方案，上述制备方法可以包括以下具体步骤：
31.1)将5-20g的石墨烯溶解在500ml浓度为1mg/ml的二甲苯溶液中，搅拌并超声至完全溶解，得到石墨烯溶液；超声功率为80w，时间为30-50min；
32.2)将5-20g的2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚溶解在500ml二甲苯溶液中，搅拌并超声至完全溶解，得到2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚溶液；超声功率为80w，时间为30-50min；将石墨烯溶液与2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚溶液混合得到混合溶液a；
33.3)将30-50g聚丙烯颗粒溶解在混合溶液a中，搅拌并超声分散至完全溶解，然后在125℃下加热至出现爬杆效应以后继续加热1h得到混合溶液b；超声功率为80w，时间为30min-2h；加热过程中持续进行搅拌；
34.4)利用旋转蒸发仪(温度为70℃)将混合溶液b蒸干后，将所得到的固体加入到密炼机(温度为190℃-220℃，转速为40-80r/min)中进行密炼，得到密炼产物；
35.5)将密炼产物置于平板硫化机中的钢板下压缩(温度为190℃-220℃，压力为5mpa-10mpa)，得到具有各向异性导热的聚丙烯/石墨烯复合薄膜。
36.本发明还提供了一种各向异性导热聚丙烯/石墨烯复合薄膜，其是采用上述制备方法制备得到的。优选地，该各向异性导热聚丙烯/石墨烯复合薄膜横向热导率为4.00-11.00w/mk，纵向热导率为0.1-1.0w/mk，横向热导率远远高于纵向热导率。
37.本发明提供的各向异性导热的聚丙烯/石墨烯复合薄膜为聚丙烯、石墨烯与2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚的混合薄膜，通过溶液共混、密炼、热压的方式制得。在溶液共混以及密炼的过程中，少量的2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚作为共轭交联剂修饰石墨烯，石墨烯与2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚先通过π-π共轭作用连接，再与聚丙烯均匀混合，形成稳定均一的共混体系；在热压的过程中，导热填料石墨烯沿着平面方向在复合物中取向，形成具有各向异性导热功能的复合薄膜。该复合薄膜平面方向具有较高的导热率，纵向具有较低的导热率，可以解决现代电子器件的散热问题，应用在对各向异性散热需求较高的电子元器件中。
38.与现有技术相比，本发明具有的突出优点如下：
39.(1)本发明的制备方法采取的基体聚丙烯具有密度小、力学性能好、耐腐蚀、易加工、成本低等优点；
40.(2)本发明的制备方法的操作简单，效率较高，可以实现大规模生产；
41.(3)本发明的制备方法得到的聚丙烯/石墨烯复合薄膜的导热率具有各向异性，横向热导率较高，可以将平面方向的热量及时的散发出去；同时，纵向热导率较低，可以保护其不受临近热源的影响。
具体实施方式
42.为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
43.实施例1
44.本实施例提供了一种各向异性导热聚丙烯/石墨烯复合薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
45.1)将5g的石墨烯溶解在500ml二甲苯溶液中，搅拌并超声(功率为80w)30min至完全溶解，得到石墨烯溶液；
46.2)将5g的2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚溶解在500ml二甲苯溶液中，搅
拌并超声(功率为80w)30min至完全溶解，得到2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚溶液；将石墨烯溶液与2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚溶液混合得到混合溶液a；
47.3)将30g聚丙烯颗粒溶解在混合溶液a中，搅拌并超声(功率为80w)30min至完全溶解，然后在125℃下加热1h出现爬杆效应以后继续加热1h得到混合溶液b；加热过程中持续进行搅拌；
48.4)利用旋转蒸发仪(温度为70℃)将混合溶液b蒸干后，将所得到的固体加入到密炼机(温度为190℃，转速为40r/min)中进行密炼，得到密炼产物；
49.5)将密炼产物置于平板硫化机中的钢板下压缩(温度为190℃，压力为5mpa)，得到质量分数为12.5wt％的各向异性导热的聚丙烯/石墨烯复合薄膜，即含有石墨烯12.5wt％的聚丙烯/石墨烯复合薄膜。在该聚丙烯/石墨烯复合薄膜中，2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚的质量含量为12.5％。
50.该各向异性导热的聚丙烯/石墨烯复合薄膜的横向导热率为4.98w/mk，纵向导热率为0.17w/mk，具有明显的导热各向异性。
51.实施例2
52.本实施例提供了一种各向异性导热聚丙烯/石墨烯复合薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
53.1)将10g的石墨烯溶解在500ml二甲苯溶液中，搅拌并超声(功率为80w)40min至完全溶解，得到石墨烯溶液；
54.2)将5g的2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚溶解在500ml二甲苯溶液中，搅拌并超声(功率为80w)40min至完全溶解，得到2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚溶液；将石墨烯溶液与2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚溶液混合得到混合溶液a；
55.3)将35g聚丙烯颗粒溶解在混合溶液a中，搅拌并超声(功率为80w)1h至完全溶解，然后在125℃下加热1.5h出现爬杆效应以后继续加热1h得到混合溶液b；加热过程中持续进行搅拌；
56.4)利用旋转蒸发仪(温度为70℃)将混合溶液b蒸干后，将所得到的固体加入到密炼机(温度为200℃，转速为60r/min)中进行密炼，得到密炼产物；
57.5)将密炼产物置于平板硫化机中的钢板下压缩(温度为200℃，压力为7mpa)，得到质量分数为20wt％的各向异性导热的聚丙烯/石墨烯复合薄膜，即含有石墨烯20wt％的聚丙烯/石墨烯复合薄膜。在该聚丙烯/石墨烯复合薄膜中，2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚的质量含量为10％。
58.该各向异性导热的聚丙烯/石墨烯复合薄膜的横向导热率为6.32w/mk，纵向导热率为0.37w/mk，具有明显的导热各向异性。
59.实施例3
60.本实施例提供了一种各向异性导热聚丙烯/石墨烯复合薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
61.1)将20g的石墨烯溶解在500ml二甲苯溶液中，搅拌并超声(功率为80w)50min至完全溶解，得到石墨烯溶液；
62.2)将10g的2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚溶解在500ml二甲苯溶液中，搅拌并超声(功率为80w)50min至完全溶解，得到2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚
溶液；将石墨烯溶液与2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚溶液混合得到混合溶液a；
63.3)将50g聚丙烯颗粒溶解在混合溶液a中，搅拌并超声(功率为80w)1.5h至完全溶解，然后在125℃下加热2h出现爬杆效应以后继续加热1h得到混合溶液b；加热过程中持续进行搅拌；
64.4)利用旋转蒸发仪(温度为70℃)将混合溶液b蒸干后，将所得到的固体加入到密炼机(温度为220℃，转速为80r/min)中进行密炼，得到密炼产物；
65.5)将密炼产物置于平板硫化机中的钢板下压缩(温度为220℃，压力为10mpa)，得到质量分数为25wt％的各向异性导热的聚丙烯/石墨烯复合薄膜，即含有石墨烯25wt％的聚丙烯/石墨烯复合薄膜。在该聚丙烯/石墨烯复合薄膜中，2-(2h-苯并噻唑-2-基)-4,6-二戊基苯酚的质量含量为12.5％。
66.该各向异性导热的聚丙烯/石墨烯复合薄膜得到其横向导热率为10.02w/mk，纵向导热率为0.71w/mk，具有明显的导热各向异性。