一種氧化石墨烯導熱膜及其制備方法技術

本發明專利技術公開一種氧化石墨烯導熱膜的制備方法，包括以下步驟：S1、氧化石墨烯和納米纖維素以及表面活性劑吐溫

【技術實現步驟摘要】
一種氧化石墨烯導熱膜及其制備方法


[0001]本專利技術涉及導熱膜
，特別是涉及一種氧化石墨烯及其制備方法
。

技術介紹

[0002]手機和電腦等電子器具其在使用的過程中光源、電池等均會產熱，其產生的熱量需要及時的快速的傳導實現散熱，如果不能實現有效散熱，則會永久性損壞功能性部件如芯片、光源和電池的基本功能。
[0003]現有技術中針對便攜式智能電子設備的散熱部件多是通過散熱片材實現的，如金屬銀、金屬銅、金屬鋁和鋼等。針對上述金屬材料材料質量大，不方便安裝，增加終端產品的重量，也不利于終端產品的美觀，因此針對電子產品的散熱部件逐漸發展除了復合材料散熱片、導熱薄膜等。
[0004]現有技術中使用石墨烯制備導熱膜技術很多，例如物理沉積技術，如PVD、SiC外延生長法；化學方法如氧化還原旋涂，上述方法多是需要昂貴的設備或者嚴苛的操作條件，限制了石墨烯導熱薄膜的生產。

技術實現思路

[0005]本專利技術的目的在于提供一種氧化石墨烯的制備方法，本專利技術在膜干燥的過程中有效實現碳原子在層間有序排序，所得導熱膜沿著平面方向穩定導熱，同時方便施工
。
[0006]為解決此技術問題，本專利技術的技術方案是：一種氧化石墨烯導熱膜的制備方法，包括以下步驟：
[0007]S1、氧化石墨烯和納米纖維素以及表面活性劑吐溫
?
20均勻分散在去離子水中形成均勻的水分散體系；
[0008]S2、向S1中的加入水性環氧樹脂、固化劑和海藻酸鈉，超聲，均勻分散；伴隨著超聲，納米纖維素沿著其軸向分布的羥基與氧化石墨烯單面上的羥基通過氫鍵作用下自組裝形成相互疊置的一層納米纖維素和一層氧化石墨烯規律排列的層狀結構；
[0009]同時海藻酸鈉與氧化石墨烯形成凝膠體系包圍和分散作為氧化石墨烯粘合劑的水性環氧樹脂和固化劑；
[0010]S3、將S2所得的凝膠體系導熱膜漿料沿著水平方向刮平涂布，真空干燥，獲得氧化石墨烯；
[0011]所得導熱膜沿著平面方向導熱。
[0012]優選所述導熱膜漿料按照質量份數包括以下物質：
[0013][0014]本專利技術制備水性微凝膠體系，具有一定的粘度，利于涂布的進行，同時配合真空低溫干燥，獲得致密的沿著平面導熱的導熱膜，環氧樹脂絕緣性好，利用規律的層狀分布的納米纖維素和氧化石墨烯保證膜層結構的層次和規律，有效將熱量從電子設備的中部傳遞至膜層的兩端面形成有效散熱。
[0015]優選還包括分散在微凝膠漿料中的納米氧化物顆粒。當涂布施加水平方向的外力時，沒有氫鍵連接的納米纖維素或者是氧化石墨烯之間因為納米顆粒的存在容易克服漿料的表面張力發生相對滾動的分離，本專利技術中分散在納米纖維素層和氧化石墨烯層間的納米氧化物顆粒在涂布過程中發生層間相對滑動，保持膜層中碳材料有序性，同時利于所得涂層均勻性和致密性的保持。另外分散在作為成膜粘結劑的環氧樹脂之間的納米氧化物顆粒由于自身體積以及漿料中水的表面張力，促進水性微凝膠漿料的均勻分布。
[0016]優選所述納米氧化物顆粒與所述納米纖維素等量添加使用。本專利技術需要充分保證層間相對移動的實現，因此添加充足的納米氧化物顆粒，保證層狀的用于形成導熱通道的相鄰的氫鍵連接單元或者是氧化石墨烯單元層或者是基礎納米纖維素單元層之間的相對移動，利用基礎單元隨著成膜漿料的分布形成連續的導熱通道，同時漿料方便施工，生產所得導熱膜導熱效果好。
[0017]優選S2中超聲的工藝參數為：
[0018]超聲功率200W至300W；單次超聲處理5至8s，間隔3至5s；超聲總時長10min
?
15min。本專利技術控制超聲工藝，促進水微凝膠系統的形成，同時在水微凝膠體系的局部促進水性環氧樹脂、固化劑以及納米氧化顆粒的分布，且由于氫鍵連接單元內部氫鍵的作用，在水平涂布中仍保持穩定的連接，所得膜層中有序排列的碳材料形成導熱通道。本專利技術中氫鍵連接單元是指通過氫鍵作用下自組裝形成相互疊置的一層納米纖維素和一層氧化石墨烯的規律層狀結構。
[0019]優選干燥的導熱膜厚度為40μm至50μm。本專利技術所得導熱膜的平面內導熱效果好，減少手持等使用過程中對散熱的遮擋或者是對電子產品內部其他部件的熱干擾。
[0020]優選S3中真空干燥的溫度為40℃至60℃。本專利技術利用較低的干燥溫度減少水分蒸發過程中對聲子振動傳導連續性結構的影響，所得膜層致密，厚度均勻。
[0021]優選納米氧化物顆粒為二氧化硅、二氧化鈦以及氧化鋅中的一種或者幾種。
[0022]優選所述納米氧化顆粒表面包覆有碳層。本專利技術利用在納米氧化物顆粒表面包覆碳層減少界面接觸對聲子振動傳導連續性的不利影響，充分保證所得聲子振動傳導結構的
連續性。
[0023]將本專利技術制得的石墨烯導熱膜應用于電子設備散熱。
[0024]通過采用上述技術方案，本專利技術的有益效果是：
[0025]本專利技術先將氧化石墨烯和納米纖維素以及表面活性劑吐溫
?
20均勻分散在去離子水中形成均勻的水分散體系；之后配合超聲，納米纖維素沿著其軸向分布的羥基與氧化石墨烯單面上的羥基通過氫鍵作用下自組裝形成相互疊置的一層納米纖維素和一層氧化石墨烯規律排列的層狀結構；單片的氧化石墨烯和與之氫鍵連接的納米纖維素形成氫鍵連接單元，同時海藻酸鈉與氧化石墨烯形成凝膠體系包圍和分散作為氧化石墨烯粘合劑的水性環氧樹脂和固化劑形成微凝膠體系導熱膜漿料；本專利技術中微凝膠導熱膜漿料沿著水平方向刮平涂布，在刮平涂布的過程中涂覆的水平方向的力促使分散在水性環氧樹脂漿料中的氫鍵連接單元均勻推動分布在涂覆表面，由于氫鍵連接單元的存在，分散在氫鍵連接單元之間的成膜物質將氫鍵連接單元填充固定為穩定的導熱通道，所得導熱膜沿著平面方向導熱；
[0026]本專利技術利用了納米纖維素的沿著軸向分布的羥基和氧化石墨烯單片上隨機分布著羥基形成相互連接的形成立體的導熱單元，配合涂覆過程中相互的之間形成位阻利于所得涂層中導熱結構的均勻分散和形成，薄膜呈現出有序的層次化結構，其中片狀的氧化石墨烯沿平面方向高度取向；
[0027]本專利技術利用氧化石墨烯配合納米纖維素形成空間陣列導電炭結構，本專利技術利用納米碳纖維與氧化石墨烯氫鍵連接，有效避免氧化石墨烯的團聚，進一步配合氧化石墨烯與海藻酸鈉之間形成凝膠結構，有效將每一片狀的氧化石墨烯包圍和分離，利用氧化石墨烯的碳原子均勻有規則的分散和堆疊，保持氧化石墨烯的薄的層結構，利用炭的晶格依靠聲子模式進行導熱，本專利技術中主要利用碳原子在涂層平面內的層狀有序排列方便聲子的有效散射，提高所得導熱膜的導熱系數；
[0028]本專利技術利用凝膠以及氫鍵連接單元配合水平涂布維持所得導熱膜中氧化石墨烯和納米纖維素的有序性，同時配合水性成膜體系以及凝膠結構，緩慢低溫烘干保證所得導熱膜干燥后平面內有序性的保持，應用于電子設備散熱，散熱迅速且無需還原氧化石墨烯，避免了有機溶劑的使用，利于環境的保護；
[0029]本專利技術制得的水性漿料方便施工
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種氧化石墨烯導熱膜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：S1、氧化石墨烯和納米纖維素以及表面活性劑吐溫
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20均勻分散在去離子水中形成均勻的水分散體系；S2、向S1中的加入水性環氧樹脂、固化劑和海藻酸鈉，超聲，均勻分散；伴隨著超聲納米纖維素沿著其軸向分布的羥基與氧化石墨烯單面上的羥基通過氫鍵作用自組裝形成相互疊置的一層納米纖維素和一層氧化石墨烯規律排列的層狀結構；同時海藻酸鈉與氧化石墨烯形成凝膠體系包圍和分散作為氧化石墨烯粘合劑的水性環氧樹脂和固化劑；S3、將S2所得的凝膠體系導熱膜漿料沿著水平方向刮平涂布，真空干燥，獲得氧化石墨烯；所得導熱膜沿著平面方向導熱。2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述導熱膜漿料按照質量份數包括以下物質：3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于：還包括分散在微凝膠漿料中...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳大波，
申請(專利權)人：牛墨石墨烯應用科技有限公司，
類型：發明
國別省市：