[发明专利]一种石墨烯导热填料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种石墨烯导热填料及其制备方法和应用，包括以下步骤：将石墨烯组分和改性组分A在溶液中分散均匀，然后加入改性组分B并反应，反应完成后除去上清液获得改性石墨烯浆料，改性组分A与改性组分B反应并在石墨烯组分表面反应生成沉淀物或络合物作为改性层；将导热填料加入所述改性石墨烯浆料中分散以制备改性石墨烯/填料浆料；洗涤、干燥获得所述石墨烯导热填料，所述洗涤步骤包括通过洗涤溶液洗涤去除石墨烯组分表面沉淀物或络合物改性层的步骤。所述的石墨烯导热填料中石墨烯可与多种不同粒径的传统填料均匀复合，石墨烯分散均匀、结构完整性未被破坏，且制备方法简单无需高温热处理，在高导热热界面材料领域具有巨大的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯导热填料及其制备方法和应用。

背景技术

热界面材料是普遍用于集成电路封装、电子器件及发光二极管(LED，LightEmitting Diode)灯散热管理的材料，其主要作用是填补热源与散热器接触界面的微观孔隙，排出接触界面空气，提高器件的散热性能。传统的界面导热材料主要是以金属氧化物、氮化硼、氮化铝等导热填料填充聚合物或油脂，制成的导热胶、导热脂、导热相变材料及导热橡胶等界面导热材料。随着电子器件高集成度组装的发展和大功率LED灯的应用，迫切需要有更好的界面导热材料及高热填料来解决日益突出的散热问题。

石墨烯具有极高的热导率(单层，5300W/(mK))、优异的力学性能及良好的柔韧性，是目前被广泛研究的热界面材料填充材料。但是由于石墨烯容易团聚，难以在硅胶基体中均匀分散，仍未使石墨烯在导热界面材料中得到很好的应用。为了解决石墨烯的分散问题，研究人员通常需要先对石墨烯进行改性处理，再通过一定的复合方法来制备石墨烯均匀分散的复合材料。

由于石墨烯改性时，其表面形成的沉淀物或络合物会对最终所需复合材料的性能带来负面影响，所以现有技术中需要通过高温热处理使改性时产生的沉淀物或络合物发生相变全部转化为复配纳米材料，高温热处理生产费用高，产生的尾气污染环境，并且这种情况下导热填料只能选择纳米颗粒材料，而石墨烯纳米复配复合材料产量低，不利于工业化生产；进一步的，现有技术中为了便于改性，使用的石墨烯来源多为氧化石墨烯或氧化还原石墨烯，而氧化石墨烯或氧化还原石墨烯结构中缺陷多，导热性能低于未经氧化处理的石墨烯；

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯导热填料及其制备方法和应用，所述的石墨烯导热填料中石墨烯组分可与多种不同粒径的传统填料均匀复合，石墨烯分散均匀、结构完整性未被破坏，且其制备方法简单无需高温热处理，在高导热热界面材料领域具有巨大的应用前景。

为实现上述目的，本发明通过以下技术手段予以实现：

一种石墨烯导热填料的制备方法，包括以下步骤：

将石墨烯组分和改性组分A在溶液中分散均匀，然后加入改性组分B并反应，反应完成后除去上清液获得改性石墨烯浆料，所述改性组分A与改性组分B反应并在石墨烯组分表面反应生成沉淀物或络合物作为改性层；

将导热填料加入改性石墨烯浆料中分散以制备改性石墨烯/填料浆料；

洗涤、干燥所述改性石墨烯/填料浆料获得所述石墨烯导热填料，所述洗涤步骤包括通过洗涤溶液洗涤去除石墨烯组分表面沉淀物或络合物改性层的步骤。

上述制备方法在一种可能的实现方式中，改性组分A为可溶性氯酸盐、硫酸盐、硝酸盐及其水合物中的至少一种；可选地，改性组分A为硝酸铝、硝酸铜、硝酸镍、硝酸铁、硝酸钴及其水合物中的至少一种。

上述制备方法在一种可能的实现方式中，改性组分B为氨水、碱、尿素、铵盐、可溶性碳酸盐、可溶性碳酸氢盐中的至少一种。