[发明专利]一种多维度高导热石墨烯复合板的制备方法

说明书

本发明属于导热材料技术领域，具体涉及一多维度高导热石墨烯复合板制备方法，以石墨烯，树脂，分散剂,以及溶剂混合分散均匀，倒入模具中预干燥，得到预干燥的石墨烯复合材料；然后将碳纤维以静电植绒方式垂直插入石墨复合材料烯复合板中，再经过干燥，碳化，浸渍，碳化、石墨化等一系列工艺得到一种多维度高导热石墨烯复合板。本发明方法让石墨与碳纤维找到一种有效复合方法使得复合的材料具有多维度良好的导热性，其沿平面内热导率700W/m/K以上，其垂直面热导率50W/m/K上；石墨烯复合板其密度为1.6‑1.8g/cm³，厚度300μm‑3mm。

技术领域

本发明涉及一种多维度高导热石墨烯复合板制备方法，涉及导热材料技术领域。

背景技术

微胶囊相变材料、热导碳纤维、石墨烯膜等新型材料，在散热设计中将广泛应用。微型化发展的电子学会导致严重的散热问题，这极大地威胁到笔记本、平板电脑，数码摄像机。电池等许多高性能的可靠性及寿命。传统的金属导热材料铜390 W/m/K，铝214 W/m/K,导热低，已不能满足电子器件散热性能要求。一般的天然的石墨的导热在400 W/m/K左右，石墨通过挤压成型，这一过程要涂胶，覆膜，加工过程会有损坏表面，边缘掉粉等不良的现象。石墨烯材料是一种新型的导热、散热材料，面内热导率高，同时具有低密度、低热膨胀系数、良好机械性能等优异特性，成为新兴散热材料的焦点。

石墨烯是由sp²杂化的碳原子紧密排列而成单层蜂窝状晶体结构，单层石墨烯导热系数高达5300 W/m/K。因此利用石墨烯通过高温石墨化让石墨晶体重结晶，微观结构的生长，层层排列，形成高导热石墨烯复合板。石墨的排列顺序决定了其导热的各向异性特性，但其导热各向异性的特性决定了其横向导热性能高，缺点是z轴方向导热性能差，z轴方向导热一般小于10 W/m/K，这大大限制了其在散热领域的应用。

为了解决石墨烯复合板在垂直面内导热性较差这一技术问题，本发明以石墨烯为填料，加入树脂溶液干燥，除去大部分溶剂形成成模版骨架，再以静电植绒的方式将高导热的碳纤维垂直植入预干燥的模版骨架中，再干燥，碳化，浸渍石墨化得到一种多维度高导热石墨烯复合板制备方法。

发明内容

为了得到c轴导热性能高的石墨烯复合板，本发明提供了一种多维度高导热石墨烯复合板制备方法，该石墨烯复合板不仅面内热导率高，在垂直面内的方向也具有良好的热导率。本发明方法中石墨烯经过高温石墨化，层层紧密排列，具有平面方向的取向，使平面方向的热导率高达700 W/m/K以上。静电植绒插入的碳纤维之间平行排列，具有z轴的取向，在z轴方向形成有效的导热网，从而提高石墨烯z轴的热高率。树脂浸渍是为了使填补材料在碳化过程产生的气孔，构建相对致密的结构，保证面内的高导热。本发明方法让石墨与碳纤维找到一种有效复合方法使得复合的材料具有多维度良好的导热性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多维度高导热石墨烯复合板的制备方法，以石墨烯，树脂，分散剂,以及溶剂混合分散均匀，倒入模具中预干燥，得到预干燥的石墨烯复合材料；然后将碳纤维以静电植绒方式垂直插入石墨复合材料烯复合板中，再经过干燥，碳化，浸渍，碳化、石墨化等一系列工艺得到一种多维度高导热石墨烯复合板，其沿平面内热导率700W/m/K以上，其垂直面热导率50W/m/K上；石墨烯复合板其密度为1.6-1.8g/cm³，厚度300μm-3mm。

进一步地，所述制备方法具体包括以下步骤：

（1）石墨烯浆料的制备：按照重量份数总计100份计，将石墨烯6-8份，树脂0.5-2份，分散剂0.01-0.2份以及余量溶剂，采用2000-5000r/min高速混合机混合1-2h，再超声分散1-2h，得到分散均匀石墨烯浆料。

（2）预干燥：将分散均匀的石墨烯浆料倒入模具中，表面用刮刀刮平，置于30-200℃烘箱中干燥2-8h，除去80wt%的溶剂，得到预干燥的石墨烯复合板。