一種石墨烯導熱膜及其制備方法技術

本發明專利技術提供一種石墨烯導熱膜的制備方法為：將石墨烯粉末、分散劑和增強劑均勻分散于水中，得到混合液；將所述混合液經過濾，烘干，壓膜成型得到石墨烯導熱膜。本發明專利技術所述方法將石墨烯粉末進行了片層之間的堆疊，形成石墨烯微片，碳原子面不會彎曲變形，保持了穩定結構，因此得到的石墨烯導熱膜具有優異的導電性能及柔韌度。而且本發明專利技術所述方法制備的石墨烯導熱膜還具有優異的強度。實驗結果表明，得到的石墨烯導熱膜厚度為10～50μm，導熱系數為400～1500W/m·K，力學拉伸強度為10～50MPa。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術提供一種石墨烯導熱膜的制備方法為：將石墨烯粉末、分散劑和增強劑均勻分散于水中，得到混合液；將所述混合液經過濾，烘干，壓膜成型得到石墨烯導熱膜。本專利技術所述方法將石墨烯粉末進行了片層之間的堆疊，形成石墨烯微片，碳原子面不會彎曲變形，保持了穩定結構，因此得到的石墨烯導熱膜具有優異的導電性能及柔韌度。而且本專利技術所述方法制備的石墨烯導熱膜還具有優異的強度。實驗結果表明，得到的石墨烯導熱膜厚度為10～50μm，導熱系數為400～1500W/m·K，力學拉伸強度為10～50MPa。【專利說明】
本專利技術涉及石墨烯領域，特別涉及石墨烯導熱膜及其制備方法。
技術介紹
導熱石墨烯膜又稱導熱石墨片，是近年來新型的一種新型的導熱散熱材料，已經廣泛被應用于電子、通信、照明、航空及國防軍工等許多領域。導熱石墨烯膜具有如下優點:(I)高導熱系數，可達到1200-1800W/m*K，高于碳納米管和金剛石，電阻率約為10_6Ω -cm,而且電子遷移的速度極快；(2)低熱阻:熱阻比鋁低40%，比銅低20%。重量輕:重量比鋁輕25%，比銅輕75% ；(3)導熱石烯墨膜表面可以與金屬、塑膠、不干膠等其它材料組合以滿足更多的設計功能和需要，可以根據實際形狀需要對石墨導熱膜進行切割裁剪。目前導熱石墨烯膜的制備方法主要有熱膨脹法和高分子熱分解法。利用熱膨脹法得到的石墨烯膜，結晶性能差，熱擴散性差，導熱系數低，一般為200-500W/m.K、耐彎曲性能差。如:申請號為201110002281.0的中國專利以石墨為原料，在950°C的膨脹爐內進行熱膨脹加工，最后經過壓延，得到超薄石墨烯紙。石墨烯紙的厚度為40微米，導熱系數為300ff/m.K。在該制備方法中，工藝簡單，但是制備的石墨紙導熱系數低，導熱性能較差利用高分子熱解法能到導熱性能較好的石墨烯膜，但是工藝繁瑣，每次只能得到片狀的石墨膜，產率低。
技術實現思路
本專利技術解決的技術問題在于提供，操作簡單高效，得到的石墨烯導熱膜導熱性能好。本專利技術提供了一種石墨烯導熱膜的制備方法，包括以下步驟:(A)將石墨烯粉末、分散劑和增強劑均勻分散于水中，得到混合液；(B)將所述混合液經過濾，烘干，壓膜成型得到石墨烯導熱膜。優選的，所述步驟(A)中，在水中還添加摻雜物質，所述摻雜物質為氮化硼、炭黑、碳納米纖維、膨脹石墨片和鱗片狀碳粉中一種或者多種。優選的，所述步驟(B)中，所述烘干的溫度為80~150°C，所述烘干的時間為I~30分鐘。優選的，步驟(B)中，所述壓膜成型后還包括在惰性氣氛下進行熱處理，所述熱處理的溫度為500~1500°C，所述熱處理的時間為I~120分鐘。優選的，所述分散劑為聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、羥甲基纖維素鈉、磷酸二氫鈉和三聚磷酸鈉中的一種或多種。優選的，所述增強劑為季銨鹽型淀粉、叔胺基乙基醚、磷酸酯淀粉、殼聚糖、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯亞胺和聚酰胺環氧樹脂中的一種或多種。優選的，所述石墨烯粉末與摻雜物質的質量比為(I~10):(0.1~3)。優選的，所述石墨烯粉末在混合液中的質量分數為I~10%。本專利技術還公開了一種上述技術方案所述方法得到的石墨烯導熱膜，所述石墨烯導熱膜的厚度為10~50 μ m。與現有技術相比，本專利技術石墨烯導熱膜的制備方法為:將石墨烯粉末、分散劑和增強劑均勻分散于水中，得到混合液；經過濾，烘干，壓膜成型得到石墨烯導熱膜。本專利技術所述方法將石墨烯粉末進行了片層之間的堆疊，形成石墨烯微片，碳原子面不會彎曲變形，保持了穩定結構，因此得到的石墨烯導熱膜具有優異的導電性能及柔韌度。而且本專利技術所述方法制備的石墨烯導熱膜還具有優異的強度。實驗結果表明，得到的石墨烯導熱膜的厚度為10~50 μ m,導熱系數為400~1500W/m.K,力學拉伸強度為10~50MPa。【具體實施方式】為了進一步理解本專利技術，下面結合實施例對本專利技術優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本專利技術的特征和優點，而不是對本專利技術權利要求的限制。本專利技術實施例公開了一種石墨烯導熱膜的制備方法，包括以下步驟:(A)將石墨烯粉末、分散劑和增強劑均勻分散于水中，得到混合液；(B)將所述混合液經過濾，烘干，壓膜成型得到石墨烯導熱膜。本專利技術的石墨烯導熱膜生產工藝中，設備簡單、操作簡便、效率高、環保、成本低。制備的石墨烯導熱膜導熱性能好、柔韌度高、強度高、能形成卷的形式，可以應用于通訊工業、醫療設備、電腦、手機、PDP與PC之內存條、LED基板等散熱領域中。在本專利技術中，以石 墨烯粉末為原料，首先石墨烯粉末、分散劑和增強劑混合，均勻分散于水中，得到混合液。所述石墨烯粉末的片層尺寸5~400 μ m，優選為10~300μπι，更優選為50~150 μ m。選擇適合的片層尺寸有利于石墨烯粉末形成均勻的混合液。所述石墨烯粉末在混合液中的質量分數優選為I~10%，更優選為3~8%。所述分散劑的作用為促進各原料在水中的分散，所述分散劑優選為聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、羥甲基纖維素鈉、磷酸二氫鈉和三聚磷酸鈉中的一種或多種，更優選為聚乙二醇200或聚乙烯吡咯烷酮。所述分散劑在混合液中的質量百分含量優選為0.1~2%，更優選為0.5~1.5%。本專利技術對于所述分散劑的來源沒有特殊限制，市售產品即可。所述增強劑優選為季銨鹽型淀粉、叔胺基乙基醚、磷酸酯淀粉、殼聚糖、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯亞胺和聚酰胺環氧樹脂中的一種或多種。所述增強劑在混合液中的質量百分濃度優選為0.01~1%，更優選為0.1~0.7%。本專利技術對于所述增強劑的來源沒有特殊限制，市售產品即可。所述水中優選的還添加摻雜物質，所述摻雜物質的作用為提高混合液的濃度，便于成膜。所述摻雜物質優選為氮化硼，炭黑、碳納米纖維、膨脹石墨片和鱗片狀碳粉中一種或者多種。所述石墨烯粉末與摻雜物質的質量比優選為(I~10):(0.1~3)。本專利技術將所述幾種原料均勻分散于水中，得到混合液。對于分散的形式沒有特殊限制，所述分散的時間優選為I~5小時,優選為2~4小時。得到混合液后，將所述混合液經過濾、烘干、壓膜成型得到石墨烯導熱膜。所述過濾、烘干和壓膜成型優選利用成膜設備完成，所述成膜設備包括過濾器、烘干器和壓膜機。所述過濾器的濾網孔徑與石墨烯粉末的粒徑呈對應關系，所述過濾器的濾網孔徑優選小于等于石墨烯粉末的粒徑，即過濾器濾網孔徑越大，所述石墨烯粉末的粒徑越大。所述過濾器的濾網孔徑優選為40~3000目，更優選為80~1600目。所述烘干的溫度優選為80~150°C，更優選為100~130°C。所述烘干的時間優選為I~30分鐘，更優選為10~25分鐘。所述混合液壓膜成型后，優選的還包括在惰性氣氛下進行熱處理，以得到效果更好的石墨烯導熱膜。所述熱處理采用的是低溫處理，所述熱處理的溫度優選為500~1500°C，更優選為800~1300°C，最優選為900~1000°C。所述熱處理的時間優選為I~120分鐘，更優選為35~100分鐘，最優選為60~80分鐘。本專利技術得到的石墨烯導熱膜柔韌性好，可以成卷。本專利技術還公開了一種上述技術方案所述方法制備的石墨烯導熱膜，所述石墨烯導熱膜的厚度為10~50 μ 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種石墨烯導熱膜的制備方法，包括以下步驟：（A）將石墨烯粉末、分散劑和增強劑均勻分散于水中，得到混合液；（B）將所述混合液經過濾，烘干，壓膜成型得到石墨烯導熱膜。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周旭峰，馮冬梅，王玉瓊，丁世云，劉兆平，
申請(專利權)人：中國科學院寧波材料技術與工程研究所，
類型：發明
國別省市：