[发明专利]石墨-硅橡胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨‑硅橡胶复合材料及其制备方法，制备方法包括：选用石墨纸作为基体；将所述基体放置于55‑75℃的碱性除油水中超声震荡，完成之后使用蒸馏水进行清洗；使用无水乙醇或者丙酮作为溶剂配置质量分数为5‑20％浓度的KH‑550溶液；将清洗后的所述石墨纸放入配好的KH‑550溶液中浸泡，然后取出干燥；放置一层铺展的石墨纸；用喷涂机在石墨纸上表面喷涂一层厚度均匀的甲基乙烯基硅橡胶；在甲基乙烯基硅橡胶的上表面放置一层铺展的所述石墨纸；重复步骤；施加持续定压力，预设定时间后材料完全固化；沿垂直于所述石墨纸的铺展方向剪切，得到成型的石墨‑硅橡胶复合材料。本方法能得到厚度均匀，结合强度高的石墨‑硅橡胶复合材料。

技术领域

本发明涉及石墨基复合材料领域，尤其是涉及一种石墨-硅橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

随着现代电子产品向微型化发展的趋势，探索满足特殊需求的材料和器件并研究其制备过程、控制条件以及相关性能，已成为许多科研人员研究的课题。为了满足市场需求，就一般情况而言随着电子器件的体积越来越小，产生的热量也越来越多，使用过程中的发热现象也越来越严重。因此，在微电子封装领域，需要一种导热性高且具有一定的柔软性和压缩性的复合材料。

常用的金属具有较好的导热性和塑性而备受青睐。但由于金属易氧化，其导热性和使用性能受到了较大的影响。且金属不具有良好的柔软性和压缩性，且导热率低于一些特定的非金属材料，例如石墨，石墨烯，碳纤维等等。

石墨纸是天然石墨经过严格的化学处理、热处理等一系列工艺而得的产物，具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀、回弹性好等多种特点，也有较低密度。且石墨纸由鳞片状石墨堆叠拼接而成，导致其不但具有很好的面内导热性能，而且还具有很好的柔软性和可压缩性能，可以很好作为微电子领域使用的导热材料。

然而，将石墨纸用于导热材料的技术难点在于其面内导热性好，面间导热性差。因此急需寻找解决该技术难点的方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明尝试用石墨纸作为基体材料，其有质量轻、成本低、容易加工等优势。加入由硅橡胶作为中间连接层的复合材料具有表面平整性好，均匀性优良等特点。且硅橡胶也广泛应用与制备各种功能复合材料，而且有低成本、环保、生产难度较低的优势。本发明通过采用叠层方式解决面间导热性差，新型结构充分利用了其面内导热性好的优势，通过结构设计改变导热方向，将面内导热转换为多通道面间导热，由此使制备的石墨-硅橡胶复合材料无需额外添加其他导热材料即可具有优异的导热性能。

本发明提供一种基于石墨基底的石墨-硅橡胶复合材料的制备方法，本发明所述的一种石墨-硅橡胶复合材料，该复合材料是由石墨纸填充硅橡胶多层复合成形的一种夹层状复合材料，具体的步骤如下：

a.选用纯度大于99％的石墨纸作为基体；

b.将a所述基体放置于55-75℃的碱性除油水中超声震荡，完成之后使用蒸馏水进行清洗；

c.使用无水乙醇或者丙酮作为溶剂配置质量分数为5-20％浓度的KH-550溶液；

d.将清洗后的石墨纸放入步骤c中的配好的KH-550溶液中浸泡，然后取出干燥；

e.放置一层铺展的由步骤d得到的所述石墨纸；

f.用喷涂机在e所述石墨纸上表面喷涂一层厚度均匀的甲基乙烯基硅橡胶；

g.在步骤f的基础上，甲基乙烯基硅橡胶的上表面放置一层铺展的由步骤d得到的所述石墨纸；

h.重复步骤e-g的操作到预设高度；

i.施加持续的定压力，预设定时间后材料完全固化；

j.沿垂直于所述石墨纸的铺展方向剪切，得到成型的石墨-硅橡胶复合材料。