本发明涉及导热复合材料，具体涉及一种以含苝环的双烷基咪唑碘盐改性石墨烯作为导热填料的anf基导热复合材料。
背景技术：
1、近年来，高功率化和高集成化的需求在现代微电子设备的发展中掀起了一股强大的技术浪潮，为了维持设备的长期可靠的运行，高性能热管理材料成为下一代科技发展的重点。高分子聚合物因其低成本、易加工等特点在热管理领域广泛应用。然而聚合物导热性能通常极差，可通过加入高导热填料提高聚合物的导热性能。石墨烯(gns)具有本征的高热导率(面内导热系数为5000w/mk)而被广泛用于导热复合材料中，但石墨烯层间的声子传输发生严重散射，从而影响热传输。鉴于此，需要通过对gns的功能修饰来消除gns的缺陷。非共价功能化方法相对简单且能最大程度的维持原有填料的本征性质。而非共价功能化主要通过π-π相互作用对gns表面修饰，避免了对gns表面结构的破坏。目前选用的改性剂的本征型热导率很差，且与gns间的相互作用也不强，因此，需要可以选择能与gns构成更强π-π和阳离子-π相互作用的基团来连接gns。
技术实现思路
1、基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种含苝环的双烷基咪唑碘盐改性石墨烯导热填料及基于其的导热复合材料，旨在以含苝环的双烷基咪唑碘盐改性石墨烯，再将其作为填料与anf通过真空辅助抽滤制备成高导热复合材料。得益于含苝环的双烷基咪唑碘盐与石墨烯之间形成的强π-π和阳离子-π作用，极大增强了石墨烯层间的热传递性能。同时，改性剂上的羰基和咪唑环与anf之间的氢键提升了石墨烯与anf之间的界面相容性，完善了复合材料整体导热性能。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、本发明首先公开了一种含苝环的双烷基咪唑碘盐改性石墨烯导热填料，是将含苝环的双烷基咪唑碘盐与石墨烯纳米片共混改性后获得，其制备方法为：首先，以3,4,9,10-苝四羧酸二酐作为原料，经过伯胺酰化反应得到n,n'-双(3-咪唑-1-基丙基)苝二酰亚胺，记为mpdi；再经过季铵化反应得到n,n'-双(1-十二烷基-3-基丙基咪唑)过二酰亚胺二碘化盐，记为dmpdiis；然后，通过电化学剥离石墨法得到石墨烯纳米片，记为gns；最后，将dmpdiis与gns共混改性，即得到含苝环的双烷基咪唑碘盐改性石墨烯导热填料，记为dmpdiis@gns。具体包括如下步骤：
4、步骤1、将2.5～10mmol 3,4,9,10-苝四羧酸二酐加入到80～320mldmf中搅拌成悬浮液，再加入5～20mmol 1-(3-氨基丙基)咪唑，得到的混合物在120-160℃下加热密封搅拌48-72h；冷却后过滤，用水和甲醇分别洗涤滤渣(水和甲醇的洗涤顺序无要求)，真空干燥，得到mpdi。
5、步骤2、将10～50mmol mpdi加入到200～500mldmf中搅拌成悬浮液，再加入20～110mmol 1-碘十二烷；将混合物在120-160℃下加热密封搅拌48-72h，反应体系中褐色的悬浮液变成了深紫色的溶液。将反应体系降温到室温后减压旋蒸除去dmf，然后用水和正己烷对得到的残留物分别进行大量洗涤(水和正己烷的洗涤顺序无要求)，真空干燥，得到dmpdiis；
6、步骤3、将石墨箔片作为阳极、铂片作为阴极、0.1-0.3mol/l的硫酸铵水溶液作为电解液，剥离电压为10～15v恒压，对石墨箔进行电化学剥离，经抽滤洗涤干燥后，得到gns；
7、步骤4、将1～2g dmpdiis加入到80～500ml的dmf中，超声搅拌均匀，得到dmpdiis的均匀溶液；将1～2g gns缓慢加入到dmpdiis的均匀溶液中，在室温下交替进行磁力搅拌和超声，各进行三次，每次3～6h；离心分离，用dmf洗涤产物以去除多余的dmpdiis，然后用去离子水离心洗涤去除dmf，真空干燥，得到dmpdiis@gns。
8、本发明还公开了一种导热复合材料的制备方法，具体为：将剪碎的k49纤维和koh加入dmso中，搅拌均匀制得深红色anf的dmso分散液；将上述的含苝环的双烷基咪唑碘盐改性石墨烯dmpdiis@gns的dmso分散液加入到anf的dmso分散液中，搅拌均匀后加入去离子水中生成dmpdiis@gns/anf絮凝；将dmpdiis@gns/anf絮凝通过布氏漏斗过滤并水洗得到dmpdiis@gns/anf凝胶；将dmpdiis@gns/anf凝胶加入去离子水中剪切得到均匀的分散液；通过真空过滤得到dmpdiis@gns/anf复合膜，干燥后剥落并热压，即获得mpdiis@gns/anf导热复合材料。
9、作为本发明的进一步优选技术方案，k49纤维、koh与dmso的用量比为10mg：10-30mg：0.5-2ml。
10、作为本发明的进一步优选技术方案，dmpdiis@gns的加入量占dmpdiis@gns与k49纤维总质量的10％～40％(也即使导热填料在导热复合材料中的质量百分比为10％～40％)。
11、作为本发明的进一步优选技术方案，剪切转速为6000-12000rpm。
12、作为本发明的进一步优选技术方案，所述真空过滤采用孔径0.22μm的聚四氟乙烯滤膜。
13、本发明还公开了按照上述制备方法所获得的dmpdiis@gns/anf导热复合材料。
14、本发明的有益效果体现在：
15、本发明以含苝环的双烷基咪唑碘盐作为改性剂改性石墨烯获得dmpdiis@gns/anf填料，再通过真空辅助抽滤将anf与填料制备成高导热复合材料。苝具有较强的芳香结构，与gns形成更强的π-π相互作用，咪唑阳离子与gns形成强的阳离子-π相互作用，两者协同作用增强石墨烯层间的热传递性能，能够明显避免其他分子对gns改性相互作用力不强的短板；另外，连接苝端基的烷基链能显著改善苝酰亚胺类的溶解度差的问题；含苝环的双烷基咪唑碘盐与anf之间的氢键和阳离子-π相互作用，增加了石墨烯与anf的界面相容性；而真空抽滤形成了好的填料取向。本发明基于上述的多重协同作用，构筑了填料与填料间、填料与基体间的导热通路，显著增强了复合材料的导热效果。
1.一种含苝环的双烷基咪唑碘盐改性石墨烯导热填料的制备方法，其特征在于，所述导热填料是将含苝环的双烷基咪唑碘盐与石墨烯纳米片共混改性后获得：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.一种权利要求1或2所述制备方法所制得的含苝环的双烷基咪唑碘盐改性石墨烯导热填料。
4.一种导热复合材料的制备方法，其特征在于：将剪碎的k49纤维和koh加入dmso中，搅拌均匀制得anf的dmso分散液；将权利要求3所述的dmpdiis@gns的dmso分散液加入到anf的dmso分散液中，搅拌均匀后加入去离子水中生成dmpdiis@gns/anf絮凝；将dmpdiis@gns/anf絮凝过滤并水洗得到dmpdiis@gns/anf凝胶；将dmpdiis@gns/anf凝胶加入去离子水中剪切得到均匀的分散液；通过真空过滤得到dmpdiis@gns/anf复合膜，干燥后剥落并热压，即获得mpdiis@gns/anf导热复合材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：k49纤维、koh与dmso的用量比为10mg：10-30mg：0.5-2ml。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：dmpdiis@gns的加入量占dmpdiis@gns与k49纤维总质量的10％～40％。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：剪切转速为6000-12000rpm。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述真空过滤采用孔径0.22μm的聚四氟乙烯滤膜。
9.一种权利要求4～8中任意一项所述制备方法所获得的dmpdiis@gns/anf导热复合材料。
