[发明专利]一种高性能石墨烯膜及其制备方法

说明书

本发明属于导热材料技术领域，具体涉及一种高性能石墨烯膜及其制备方法。本发明研制的产品中，包括石墨烯颗粒；所述石墨烯颗粒包括层状的石墨烯层，以及嵌入石墨烯层间的球形石墨化碳微球；并且，所述球形石墨化碳微球为空心结构。另外，还包括碳纤维，其中，所述石墨烯颗粒的D50为100‑600μm；所述碳纤维的长度分布范围为200‑300μm；所述碳纤维的长径比为20：1‑40：1；另外，在所述球形石墨化碳微球中，包括碳化硅。在制备产品时，将氧化石墨烯分散于水中，再加入固含量为30‑50％的有机树脂乳液，超声分散均匀后，抽滤，干燥，得前驱体；将前驱体高温石墨化处理，即得石墨烯颗粒，将石墨烯颗粒和水性丙烯酸酯乳液分散均匀后，丝网印刷成膜，即得产品。

技术领域

本发明属于导热材料技术领域。更具体地，涉及一种高性能石墨烯膜及其制备方法。

背景技术

LED器件功率的增大，导致结温升高并造成LED器件可靠性和使用寿命明显降低。目前使用的导热系数仅为300W/(m·K)的石墨薄膜已经难以满足大功率器件对散热的要求，因此，寻找高导热的散热材料已经成为微电子领域发展的关键。

石墨烯是由单层碳原子通过sp2杂化堆积成的二维蜂窝状晶格结构碳材料，由于其优异的力学性能和热性能，特别是其优异的导热性能，被认为是一种极具发展前景的导热薄膜材料。目前报道的悬浮单层石墨烯室温热导率达到5300W/(m·K)，远远高于石墨(约2000W/(m·K))。

虽然石墨烯是一种很有应用前景的散热材料，但单层石墨烯并不能直接用于横向散热。氧化石墨烯(GO)是石墨烯的前驱体，在水中具有良好的分散性，因此将氧化石墨烯水溶液进行热还原处理很容易制备石墨烯材料。但是，GO含有大量的含氧官能团，容易破坏石墨烯的结构和晶体完整性，严重影响了石墨烯的导热性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有石墨烯作为导热膜的主要功能添加剂使用时，其导热性能无法得到进一步提升的缺陷和不足，提供一种高性能石墨烯膜及其制备方法。

本发明的目的是提供一种高性能石墨烯膜。

本发明另一目的是提一种高性能石墨烯膜的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种高性能石墨烯膜，包括石墨烯颗粒；所述石墨烯颗粒包括层状的石墨烯层，以及嵌入石墨烯层间的球形石墨化碳微球；

并且，所述球形石墨化碳微球为空心结构。

进一步的，还包括碳纤维，所述碳纤维和所述石墨烯颗粒的质量比为1：10-1：15。

进一步的，所述石墨烯颗粒的D50为100-600μm；所述碳纤维的长度分布范围为200-300μm；所述碳纤维的长径比为20：1-40：1。

进一步的，所述球形石墨化碳微球中，包括碳化硅。

进一步的，还包括基体树脂，所述基体树脂为水性丙烯酸酯。

一种高性能石墨烯膜的制备方法，具体制备步骤包括：

石墨烯颗粒的制备：

将氧化石墨烯分散于水中，再加入固含量为30-50％的有机树脂乳液，超声分散均匀后，抽滤，干燥，得前驱体；

将前驱体高温石墨化处理，即得石墨烯颗粒；

将石墨烯颗粒和水性丙烯酸酯乳液分散均匀后，丝网印刷成膜，即得产品。

进一步的，所述有机树脂乳液选自苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液中的任意一种。

进一步的，所述有机树脂乳液选自硅丙乳液。