[发明专利]一种高导热石墨烯膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热石墨烯膜及其制备方法，属于导热材料技术领域。本发明采用的氧化石墨烯，可均匀分散于水中。本发明通过将氧化石墨烯与纤维混合进行磨浆，氧化石墨烯渗入纤维，与纤维牢固结合，在氧化石墨烯与纤维混合浆料中加入一定量粘结剂，通过真空抽滤得到氧化石墨烯膜，后期再经过高温炭化、石墨化得到高导热且柔韧性高的石墨烯导热膜。本发明通过简单的制备工艺即可制备出石墨烯导热膜，成本低廉，厚度可控，操作简单，生产效率高，适用于规模化生产。

技术领域

本发明涉及导热材料技术领域，具体涉及一种高导热石墨烯膜的制备方法。

背景技术

近年来，伴随着电子系统不断的微型化及集成化，其性能和可靠性将越来越多的受制于导热问题，消费电子产品领域(智能手机、超薄笔记本电脑和平板电脑)对导热的要求也愈发严格。发热量和耗散功率密度过大会大大影响电子元器件的使用寿命和稳定性，传统的导热材料以主要以金属薄膜、石墨压延膜、石墨化聚酰亚胺膜等为主。金属薄膜存在质量重、易腐蚀、导热率不高等缺点，而石墨压延膜和石墨化聚酰亚胺膜质脆，使用过程中易掉粉，不适用于结构复杂的、洁净度要求高的精密仪器管理领域。另一方面，传统的石墨化聚酰亚胺膜通常是采用间歇式作业生产，石墨化过程需要消耗大量的时间(加热时间至少6～10h，冷却时间至少10h)和能源(实验炉能耗至少50～70KW/h)。

石墨烯作为新兴发展的二维材料，具有诸多优异的性能，单层无缺陷石墨烯的导热系数能够达到5300W/(m·k)，远高于铜(398W/(m·k))等金属导热材料，石墨烯导热膜单层面内导热率可高达4800W/(m·k)～5300W/(m·K)，同时具有低密度、低热膨胀系数、良好机械性能等优异特性，是一种新型导热、散热材料。为此，我们提出一种石墨烯导热膜的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高导热石墨烯膜及其制备方法，具有成本低、成膜性能优异、导热性高、制备工艺简单、可规模化生产等优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种石墨烯导热膜的制备方法，包括如下步骤：

①将氧化石墨烯与纤维原料进行混合，放进PFI盘磨机进行磨浆，得到氧化石墨烯与纤维的混合浆料，混合浆料的浓度为10％。

②取①所制得的混合浆料，加入粘结剂，进行真空抽滤得到氧化石墨烯膜(GO膜)。

③将②制得的GO膜放入真空干燥箱干燥2h，得到干燥的GO膜，干燥温度为80℃；

④将③干燥所得GO膜放入管式炉中，进行炭化处理，然后自然冷却。

⑤将④所得的还原氧化石墨烯(r GO)膜放入石墨化炉中，进行石墨化原子重组处理，自然冷却至室温，即得到石墨烯导热膜。

⑥将⑤得到的石墨烯导热膜进行压光，得到一种高柔性、高致密、高导热的石墨烯膜。

优先的，所述的纤维原料包括植物纤维、化学纤维及其混合纤维，进一步选择植物纤维。

优先的，所述的GO膜真空干燥时间为2h，干燥温度为80℃。

优先的，所述的PFI磨浆的打浆度范围为40-50°SR，进一步选择磨至45°SR。

优先的，所述的氧化石墨烯的浓度为10％-80％，优选为40％。

优先的，所述的粘结剂包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、丁苯橡胶，进一步选择聚乙烯醇。

优先的，所述的加入的粘结剂的浓度为2％-10％，进一步选择5％。

优先的，所述的制备的氧化石墨烯膜的定量为50-80g/m²，进一步选择60g/m²。