石墨烯和塑料如何复合？石墨烯高导热塑料如何制备？

高导热塑料因其良好的加工性能、低廉的价格以及优异的导热性能而在变压器电感、电子元器件散热、特种电缆、电子封装、导热灌封等领域大放异彩。以石墨烯为填料的高导热塑料能够满足热管理、电子工业中高密度、高集成度组装发展的要求。

随着工业生产和科学技术的发展，人们对导热材料也提出了更高的要求。具有优良导热性能的陶瓷、金属等材料，由于其电绝缘性和加工性能较差、成本高，已经难以适应现代技术发展的需求。因此，开发新型导热复合材料已经成为当前研究的热点。

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新型碳纳米材料，厚度仅为0.35 nm。由于其具有大的比表面积、良好的热稳定性和化学稳定性、较强的疏水性、易于进行化学修饰等优点，有望在高性能电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器及能量存储等领域获得广泛应用。而且它是由sp2杂化碳原子紧密排列形成，具有独特的二维周期蜂窝状点阵结构，其结构单元中所存在的稳定碳六元环赋予其优异的热性能，被认为是优秀的热控材料。

以石墨烯为填料的高导热塑料能够满足热管理、电子工业中高密度、高集成度组装发展的要求。例如纯聚酰胺6(PA6)的热导率为0.338 W/(m•K)，当填充50%的氧化铝时，复合材料的热导率为纯PA6的1.57倍；当添加25%的改性氧化锌时，复合材料的热导率比纯PA6提高了3倍；而当添加20%的石墨烯纳米片时，复合材料的热导率达到4.11 W/(m•K)，比纯PA6提高了15倍以上，这展示了石墨烯在热管理领域的巨大应用潜力。

石墨烯/聚合物复合材料导热性能的优劣与其制备过程中的加工条件是分不开的。不同的制备方法导致填料在基体中的分散性、界面作用和空间结构均有所不同，而这些因素则决定了复合材料的刚度、强度、韧性和延展性等。就目前研究所知，对于石墨烯/聚合物复合材料，可以通过对剪切力、温度和极性溶剂的控制来控制石墨烯的分散程度以及石墨烯片层的剥离程度。

传统石墨烯/聚合物复合材料的制备方法包括溶液混合法和熔融共混法，而在化学改性方面应用较多的还有原位聚合法、乳液混合法、层层自组装技术(LbL)等。

研究发现，与熔融共混法相比，溶液混合法能将石墨烯更好地分散在聚合物基体中。这种方法因其分散效果好、制备速度快以及能够很好地控制各成分的状态而得到了广泛的应用；但该方法需要使用有机溶剂，会对环境造成不良影响。

熔融共混法是制备石墨烯/聚合物复合材料比较实用的方法，其工艺较为简单，可实现复合材料的大规模低成本制备，但是较高的温度和局部压力会影响复合材料各成分的稳定性。

原位聚合法是将石墨烯与聚合物单体混合，然后加入催化剂引发反应，最后制得复合材料。通过将石墨烯材料分散于二甲基乙酰胺(DMAC)中进行功能化处理，使其能够更好地分散于有机溶剂，再通过原位聚合法合成石墨烯/聚酰亚胺纳米复合材料。

通过检测发现，这种方法没有破坏复合材料的热稳定性，并且当石墨烯材料体积分数为10%时，复合材料的弹性模量提高了86.4%。不过原位聚合法的反应条件难以确定，加入导热添加剂后会对聚合物产生不确定影响。

乳液混合法则利用了经表面改性的石墨烯在水中的良好分散性，将其分散液与聚合物乳液混合，然后通过还原制备石墨烯/聚合物复合材料。

石墨烯/聚合物复合材料的制备方法包括溶液混合法和熔融共混法，还有化学改性方面应用较多的还有原位聚合法、乳液混合法、层层自组装技术，那么需要什么样的设备？可以采用上海依肯机械设备有限公司——特制研磨分散设备

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