[发明专利]石墨烯复合泡沫膜及其制备方法

说明书

本发明公布了一种石墨烯复合泡沫膜，包括：石墨烯泡沫膜和高分子聚合物，所述石墨烯泡沫膜具有孔隙，所述高分子聚合物分布于所述孔隙中和所述石墨烯泡沫膜的表面，其中，所述石墨烯泡沫膜占所述石墨烯复合泡沫膜总重量的40wt％‑95wt％。

技术领域

本发明涉及石墨烯薄膜材料领域，尤其涉及石墨烯泡沫膜。

背景技术

石墨烯泡沫膜，是一种内部泡沫状的石墨烯膜结构材料(CN109694055A，CN110357076A)，在导热散热、电磁屏蔽、复合材料增强、相变材料封装等方面有着广泛的应用前景。

对于各向异性高导热石墨烯泡沫膜，主要通过氧化石墨烯浆料涂布成膜，热处理脱除小分子后发泡形成的。由于涂布法制备的石墨烯泡沫膜具有显著的层状结构，其在平面内具有较高的导热系数(如CN109694055A)。

但是，该方法制备得到的石墨烯泡沫膜，内部孔隙仅在平面方向上连通，而在厚度方向上处于封闭状态，彼此不再相互连通，这会严重影响石墨烯与其他材料的复合。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

针对现有技术存在问题中的一个或多个，本发明提供一种石墨烯复合泡沫膜，包括：石墨烯泡沫膜和高分子聚合物，所述石墨烯泡沫膜具有孔隙，所述高分子聚合物分布于所述孔隙中和所述石墨烯泡沫膜的表面，其中，所述石墨烯泡沫膜占所述石墨烯复合泡沫膜总重量的40wt％-95wt％。

作为一种优选方案，所述石墨烯泡沫膜占所述石墨烯复合泡沫膜总重量的75wt％-90wt％。

本发明所要保护的石墨烯复合泡沫膜，对于高分子聚合物含量需要严格控制，以保证石墨烯泡沫膜的占比。经过对石墨烯泡沫膜的深入研究，结合高分子聚合物的在石墨烯泡沫膜上的作用关系，本发明的发明人发现，当石墨烯泡沫膜的占比低于40wt％时，则由于石墨烯过少引起导热效果较差，而当石墨烯泡沫膜的占比高于95wt.％时，则由于高分子聚合物过少导致复合泡沫膜力学性能较差。当石墨烯泡沫膜占所述复合膜总重量的40wt％-95wt％时，可基本满足本申请发明目的，当石墨烯泡沫膜占所述复合膜总重量的75wt％-90wt％时最为适用于本申请发明目的。

根据本发明的一个方面，所述石墨烯泡沫膜的导热系数大于等于50W/(m·K)，优选大于等于100W/(m·K)。

根据本发明的一个方面，所述石墨烯泡沫膜的密度为0.1-0.9g/cm³，优选为0.2-0.5g/cm³。

根据本发明的一个方面，所述石墨烯泡沫膜的厚度为50-1000μm，优选为300-500μm。

所述孔隙包括位于石墨烯泡沫膜内部的第一孔隙沿所述石墨烯泡沫膜的厚度方向贯穿开设的若干第二孔隙。

根据本发明的一个方面，所述石墨烯泡沫膜包括内部的第一孔隙和沿厚度方向贯穿的若干第二孔隙。

所述石墨烯泡沫膜为石墨烯微片无序堆叠构成，石墨烯微片之间形成第一孔隙，石墨烯微片的边缘与其它石墨烯微片具有共价键键接。石墨烯泡沫膜内部的第一孔隙起到增强泡沫压缩回弹的作用，同时还可以容纳一定的高分子聚合物，与石墨烯孔壁相结合，进一步增强复合膜的压缩回弹性。进一步的，本申请发明人对本发明产品石墨烯复合泡沫膜制备过程及应用时时，多方面的因素进行了综后分析，最终得出：石墨烯泡沫膜厚度低于50μm时，则力学强度较低，在制备过程中容易破损；厚度高于1000μm，则高分子聚合物不易进入内部，导致石墨烯泡沫膜的内部结合较差；石墨烯泡沫膜密度低于0.1g/cm³时，则石墨烯泡沫膜易碎裂，密度高于0.9g/cm³，则孔隙较少，高分子聚合物不能进入石墨烯泡沫内部。