[发明专利]一种氟化石墨烯及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氟化石墨烯及制备方法和应用，属于石墨烯衍生物及其制备技术领域。通过控制聚偏二氟乙烯的量可以有效调控氟化氢气体的生成量，进而减少有害气体的排放，生产安全性得到提高。通过真空抽滤将氟化石墨烯与基体复合得到复合导热薄膜，使薄膜在水平方向上的导热系数有很大程度的提高并保持垂直方向上的低热导率。通过氟化石墨烯的含氟官能团与基体羟基之间的氢键作用可有效减小导热薄膜内部的界面热阻，从而改善导热性能，具有很强的使用价值。

技术领域

本发明属于石墨烯衍生物及其制备技术领域，具体涉及一种氟化石墨烯及制备方法和应用。

背景技术

随着人类社会进入5G时代，电子器件不断向高集成化，高功率化及小型化发展，在电子器件的工作过程中，其内部不可避免产生了大量热量，从而严重影响工作效率及使用寿命。氟化石墨烯因其固有高热导率(2300W/m·K)和电阻率(1011Ω·m)而常用为导热填料。但是氟化石墨烯的制备工艺存在环境污染和安全性差等问题。此外，氟化石墨烯与基体之间的高界面热阻也限制了它在导热领域的应用。

工业化生产氟化石墨的方式主要是通过在氟气和惰性气体的混合气体气氛下对氧化石墨或石墨烯进行氟化，其中氟气不仅高度活泼且带有剧毒，尾气处理较为不易，并且对设备要求较高。而氟化石墨烯作为导热填料在基体中的分散多是通过表面活性剂的添加来实现的，严重影响了复合物最终的导热性能。

现有技术制备氟化石墨烯的安全性差，其应用于导热薄膜时导热性能差。

发明内容

为了克服氟化石墨烯安全性差且应用于导热薄膜时导热性能差的问题，本发明提供一种氟化石墨烯及制备方法和应用，满足电绝缘的安全需求的同时改善导热性能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种氟化石墨烯的制备方法，包括如下步骤：将氧化石墨烯与聚偏二氟乙烯混合均匀后，在惰性气体保护下煅烧，进行氟化反应，得到氟化石墨烯。

进一步地，所述氧化石墨烯与聚偏二氟乙烯的质量比为1:(5～10)。

进一步地，所述惰性气体为氩气或氮气。

进一步地，所述煅烧温度为300℃～600℃，保温时间为1h～4h。

一种氟化石墨烯，采用以上所述的制备方法制得。

一种所述的氟化石墨烯在复合导热薄膜上的应用，将氟化石墨烯与含羟基官能团的基体材料分散在N-甲基吡咯烷酮中，依次进行超声混合和真空抽滤，最后在60℃干燥12h后得到复合导热薄膜。

进一步地，所述含羟基官能团的基体材料为聚乙烯醇或氧化石墨烯。

进一步地，所述氟化石墨烯与含羟基官能团的基体材料的质量比为 (5～20):(5～20)。

进一步地，所述超声混合的功率为150～220W，时间为1～3h。

进一步地，所述真空抽滤的压力为5～10MPa。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供了一种氟化石墨烯的制备方法，采用聚偏二氟乙烯对氧化石墨烯氟化处理得到氟化石墨烯，通过控制聚偏二氟乙烯的量可以有效调控氟化氢气体的生成量，进而减少有害气体的排放。同时固相反应也解决了氟气气体存放问题，尾气处理也更为便利，生产安全性得到提高，制备工艺简单。应用于导热薄膜时，既满足电绝缘的安全需求又可以提供一个高的热导率。