[发明专利]一种绝缘型石墨烯导热垫片的制备方法

说明书

本发明公开了一种绝缘型石墨烯导热垫片的制备方法，包括如下步骤：步骤一、使用带氨基的改性剂制备分散液，取分散液对绝缘填料改性，得到表面覆盖正电荷的改性绝缘填料；步骤二、利用静电自组装原理，使用改性绝缘填料对氧化石墨烯进行改性，得到包覆有氧化石墨烯的绝缘导热填料；利用还原剂对绝缘导热填料进行化学还原，得到杂化绝缘导热填料；步骤三、取杂化绝缘导热填料与液体硫化硅橡胶复合，复合后先利用取向器进行脱泡和取向，再进行硫化，硫化后沿与取向方向相垂直的方向进行切割，得到导热垫片。本发明的目的在于进一步提升产品的导热性能和绝缘性能。

技术领域

本发明涉及导热材料技术领域，尤其涉及一种绝缘型石墨烯导热垫片的制备方法。

背景技术

5G时代高频率的引入、硬件零部件的升级、互联网设备及天线数量的成倍增长，这对产业链上相关的材料提出了新的要求和挑战。伴随着电子产品的更新升级，设备的功耗和发热量不断增大，为了提高导热性能以及防止因导热垫片而导致设备短路，对热界面材料的导热性能和绝缘性能提出了更高的技术要求。

石墨烯自2004年被发现以来就作为一种新型碳材料而备受关注。它是一种完全由sp2杂化的碳原子构成的厚度仅为单原子层或数个单原子层的准二维晶体材料，具有高透光性和导电性、导热性、高比表面积、高强度及柔韧性等优异的性能。由于石墨烯本身具有优异的导热能力，其热导率高达5000 W/（m.K），是铜的10倍，此外石墨烯还具有高达2600m2/g的超高比表面积和100倍于钢的超高强度，且具有很好的柔韧性和伸展性。因此，理论上石墨烯是一种理想的轻质、高效的热管理材料。但这类材料同时具有超高的电导率，使热界面材料具有导电性能；这对电路封装是极为不利的，所以，如何克服这一弊端同时又能使碳纳米材料充分发挥其导热作用是目前所面临的难题和挑战。

公开号为CN111171381A的文献公开了一种纳米α-氧化铝负载的热还原石墨烯、制备方法及高导热电绝缘弹性体热界面材料，其方案为：将氧化石墨烯浆液与纳米γ-氧化铝分散液混合，超声搅拌静电自组装0.5～5h，然后离心冷冻干燥得到纳米氧化铝负载的氧化石墨烯粉末；将得到的粉末在氮气保护下加热至600～2000℃并保持0.5～2h，得到所述纳米α-氧化铝负载的热还原石墨烯。将所得还原杂化填料与微米填料复配使用填充至硅橡胶中，所得的热界面材料具有高的体积电阻率、导热率，能够满足集成电路封装散热的性能要求，但是其仍然存在如下技术问题：

1、氧化石墨烯表面带有负电荷，而氧化铝表面为-OH，也类似于负电荷性质，导致其静电自组装的效果较差，影响产品质量。

2、该技术将Al₂O₃包覆后的石墨烯直接填充在有机硅橡胶中，未对石墨烯进行任何的取向，从其说明书可知其最高的热导率仅为4.11W/(m.k)，可知其导热性能仍然较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供了一种绝缘型石墨烯导热垫片的制备方法，本发明的目的在于进一步提升产品的导热性能和绝缘性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种绝缘型石墨烯导热垫片的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、使用带氨基的改性剂制备分散液，取分散液对绝缘填料改性，得到表面覆盖正电荷的改性绝缘填料；

步骤二、利用静电自组装原理，使用改性绝缘填料对氧化石墨烯进行改性，得到包覆有氧化石墨烯的绝缘导热填料；利用还原剂对绝缘导热填料进行化学还原，得到杂化绝缘导热填料；

步骤三、取杂化绝缘导热填料与液体硫化硅橡胶复合，复合后先利用取向器进行脱泡和取向，再进行硫化，硫化后沿与取向方向相垂直的方向进行切割，得到导热垫片。