高導(dǎo)熱塑料因其良好的加工性能、低廉的價(jià)格以及優(yōu)異的導(dǎo)熱性能而在變壓器電感、電子元器件散熱、特種電纜、電子封裝、導(dǎo)熱灌封等領(lǐng)域大放異彩。近年來(lái)，導(dǎo)熱塑料愈來(lái)愈受到重視，其應(yīng)用領(lǐng)域亦不斷拓展。

傳統(tǒng)導(dǎo)熱塑料主要是以高導(dǎo)熱的金屬或無(wú)機(jī)填料顆粒對(duì)高分子基體材料進(jìn)行均勻填充。當(dāng)填料量達(dá)到一定程度時(shí)，填料在體系中形成了類似鏈狀和網(wǎng)狀的形態(tài)，即形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈。當(dāng)這些導(dǎo)熱網(wǎng)鏈的取向方向與熱流方向平行時(shí)，就會(huì)在很大程度上提高體系的導(dǎo)熱性。

一、石墨烯的制備及導(dǎo)熱性能

1.1石墨烯的制備

自從AndreGeim和KonstantinNovoselov于2004年首次采用“微機(jī)械分離法”獲得石墨烯以來(lái)，已有很多方法被用來(lái)制備石墨烯。這些制備方法按制備思路可以分為兩大類：(1)自下而上地在限定的基底上利用小分子碳源原位生長(zhǎng)出石墨烯；(2)自上而下地以石墨為原料，橫向剝離，如機(jī)械剝離法、液相剝離法和氧化還原法等。其具體制備方法如表1所示。

1.2石墨烯的導(dǎo)熱性能

二、石墨烯/聚合物復(fù)合材料的制備及其導(dǎo)熱性能

石墨烯/聚合物復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的優(yōu)劣與其制備過(guò)程中的加工條件是分不開(kāi)的。不同的制備方法導(dǎo)致填料在基體中的分散性、界面作用和空間結(jié)構(gòu)均有所不同，而這些因素則決定了復(fù)合材料的剛度、強(qiáng)度、韌性和延展性等。就目前研究所知，對(duì)于石墨烯/聚合物復(fù)合材料，可以通過(guò)對(duì)剪切力、溫度和極性溶劑的控制來(lái)控制石墨烯的分散程度以及石墨烯片層的剝離程度。

傳統(tǒng)石墨烯/聚合物復(fù)合材料的制備方法包括溶液混合法和熔融共混法，而在化學(xué)改性方面應(yīng)用較多的還有原位聚合法、乳液混合法、層層自組裝技術(shù)(LbL)等。

溶液混合法是將石墨烯材料(GO、RGO)在溶劑中溶解制得懸浮的單層石墨烯，使其最大程度地分散在聚合物基體中。如將改性氧化石墨烯GO分散在有機(jī)溶劑中，還原得到石墨烯RGO，然后與聚合物進(jìn)行溶液共混制成復(fù)合材料。Kim等采用溶液共混法制備了GO/熱塑性聚氨酯復(fù)合材料。

研究發(fā)現(xiàn)，與熔融共混法相比，溶液混合法能將石墨烯更好地分散在聚合物基體中。這種方法因其分散效果好、制備速度快以及能夠很好地控制各成分的狀態(tài)而得到了廣泛的應(yīng)用；但該方法需要使用有機(jī)溶劑，會(huì)對(duì)環(huán)境造成不良影響。

熔融共混法是一種無(wú)溶劑制備方法，利用擠出機(jī)產(chǎn)生的剪切力克服界面作用力將填料分散在聚合物熔體中。Zhang等先將石墨氧化、熱剝離還原制得石墨烯，然后采用熔融共混法制備石墨烯/聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)復(fù)合材料。

熔融共混中由于分別制備石墨烯和聚合物，因此石墨烯的尺寸與形態(tài)可控，但是石墨烯在聚合物基體中集聚而不易分散，并且與聚合物的界面作用較差。Yu等采用熔融共混法制備了石墨烯/PA6復(fù)合材料，結(jié)果表明，采用該法可將石墨烯均勻地分散于PA6中，確保復(fù)合材料中石墨烯與PA6界面的良好微觀界面接觸。

熔融共混法是制備石墨烯/聚合物復(fù)合材料比較實(shí)用的方法，其工藝較為簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的大規(guī)模低成本制備，但是較高的溫度和局部壓力會(huì)影響復(fù)合材料各成分的穩(wěn)定性。

原位聚合法是將石墨烯與聚合物單體混合，然后加入催化劑引發(fā)反應(yīng)，最后制得復(fù)合材料。Hu等通過(guò)將GO分散于二甲基乙酰胺(DMAC)中進(jìn)行功能化處理，使其能夠更好地分散于有機(jī)溶劑，再通過(guò)原位聚合法合成GO/聚酰亞胺納米復(fù)合材料。

通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，這種方法沒(méi)有破壞復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，并且當(dāng)GO體積分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，復(fù)合材料的彈性模量提高了86.4%。不過(guò)原位聚合法的反應(yīng)條件難以確定，加入導(dǎo)熱添加劑后會(huì)對(duì)聚合物產(chǎn)生不確定影響。

乳液混合法則利用了經(jīng)表面改性的石墨烯在水中的良好分散性，將其分散液與聚合物乳液混合，然后通過(guò)還原制備石墨烯/聚合物復(fù)合材料。

Kim等將表面改性的多層石墨烯經(jīng)十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)穩(wěn)定化處理后，制成分散良好的水分散液，然后同丁苯橡膠(SBR)乳液混合制得石墨烯/SBR復(fù)合材料。同熔融共混法相比，乳液混合法制備的復(fù)合材料具有更好的分散效果和空間

穩(wěn)定性，而且該方法不使用有機(jī)溶劑，不破壞環(huán)境。

層層自組裝技術(shù)(LbL)在制備高強(qiáng)超薄薄膜、細(xì)胞膜和高強(qiáng)涂料方面很有優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)能夠精確地調(diào)節(jié)石墨烯/聚合物界面，使石墨烯得到良好分散。Zhao等通過(guò)LbL技術(shù)制備了聚乙烯醇(PVA)和GO的多層薄膜，然后通過(guò)浸漬輔助沉積法制備了高度取向的超薄多層納米片層，其機(jī)械強(qiáng)度較之聚合物基體顯著提高。