[发明专利]石墨烯纤维导热垫片及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种石墨烯纤维导热垫片及其制备方法和应用。所述石墨烯纤维导热垫片的制备方法包括如下步骤：获取第一石墨烯纤维和第二石墨烯纤维；采用偶联剂对所述第一石墨烯纤维和第二石墨烯纤维进行改性处理，干燥，制备第一改性石墨烯纤维和第二改性石墨烯纤维；将所述第一改性石墨烯纤维进行短切处理，制备短切石墨烯纤维；将所述短切石墨烯纤维与基体树脂、固化剂混合，制备混合物料；将所述第二改性石墨烯纤维整理成束后置于模具中，再于所述模具中注入所述混合物料，然后进行固化处理，制备导热树脂；对所述导热树脂进行切片处理，制备所述石墨烯纤维导热垫片。所述制备方法制备得到的石墨烯纤维导热垫片导热系数高。

技术领域

本发明涉及导热材料技术领域，特别是涉及一种石墨烯纤维导热垫片及其制备方法和应用。

背景技术

随着电子设备不断集成化，更多、更强大的功能被集成到更小的组件中，但是，高集成化设备在运行的过程中温度会快速升高，由此容易导致高集成化设备的运行速度减慢、工作中途出故障、尺寸空间限制以及其它很多性能方面的问题。因此温度控制已经成为高集成化设备设计中至关重要的挑战之一。

导热垫片是一种专门为需要利用缝隙传递热量的设备而设计出来的导热元件，其能够通过填充在缝隙间，完成发热部位与散热部位间的热传递，进而实现设备的快速散热，能够适应高集成化设备的设计需求。传统的导热垫片普遍由无机导热粉体与树脂复合制备而成，传统的无机导热粉体如氧化铝、氮化铝、氮化硼等，其导热系数均在300W/mk以下，因此无机导热粉体填充制作的导热垫片的导热系数普遍在10W/mk以下，限制了高导热垫片的导热性能提升。对于纤维类、片类的导热材料，其热传导性能在纤维及片层轴向和径向存在各向异性，导热性能的提升也有限。

为了克服此问题，有方法提供一种石墨烯纤维取向排列的导热垫片，利用特定的包含环形槽的成型装置进行预混物(石墨烯纤维与树脂的混合物)的固化，具体为将预混物置于环形槽内，然后旋转，使预混物中的石墨烯纤维沿流动方向取向，获得石墨烯纤维在厚度方向上取向排列的导热片。该方法需要利用包含可旋转环形槽的设备进行生产，设备成本高，不便于工业化推广应用，同时，其制作得到的导热垫片的导热系数不高，且各批次之间导热系数差别较大，工艺稳定性差。

发明内容

基于此，本发明提供一种导热系数高的石墨烯纤维导热垫片的制备方法，以及通过该制备方法制备得到的石墨烯纤维导热垫片和该石墨烯纤维导热垫片的应用。

具体技术方案如下：

本发明的第一方面，提供一种石墨烯纤维导热垫片的制备方法，包括如下步骤：

获取第一石墨烯纤维和第二石墨烯纤维；

采用偶联剂对所述第一石墨烯纤维和第二石墨烯纤维进行改性处理，干燥，制备第一改性石墨烯纤维和第二改性石墨烯纤维；

将所述第一改性石墨烯纤维进行短切处理，制备短切石墨烯纤维；

将所述短切石墨烯纤维与基体树脂、固化剂混合，制备混合物料；

将所述第二改性石墨烯纤维整理成束后置于模具中，再于所述模具中注入所述混合物料，然后进行固化处理，制备导热树脂；

沿所述第二改性石墨烯纤维的径向对所述导热树脂进行切片处理，制备所述石墨烯纤维导热垫片。

在其中一个实施例中，所述混合物料中所述短切石墨烯纤维的质量百分比为2％～20％。

在其中一个实施例中，所述短切石墨烯纤维的长度为30μm～200μm。

在其中一个实施例中，所述偶联剂为硅烷偶联剂，选自KH550、KH560、KH570、KH792和DL602中一种或多种。

在其中一个实施例中，干燥的温度为50℃～150℃。