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本发明公开了一种以超支化聚乙烯为助剂球磨法制备散热聚合物材料的方法,包括如下步骤:(1)将一定量的天然石墨和超支化聚乙烯在一定的有机溶剂中混合,充分混合均匀后去除溶剂,形成第一混合物;(2)再将第一混合物与高密度聚乙烯混合搅拌之后放入球磨罐形成第二混合物,并进行球磨处理,球磨过程中在超支化聚乙烯的辅助下,天然石墨被剥离成寡层石墨烯并粘附在高密度聚乙烯的表面,得到球磨产物;所述的高密度聚乙烯为颗粒状、表面多孔的高密度聚乙烯;(3)取出球磨产物,热压成片得到散热聚合物材料。本发明方法简单、容易操作、价格低廉、制备条件温和、环境友好以及可以高效持续大量生产高散热聚合物材料。