CN103213973A - 一种柔性高定向石墨导热材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柔性高定向石墨导热材料的制备方法，包括以下步骤：第一步，可膨胀石墨的纯化；第二步，加入石墨烯溶液；第三步，膨化；本发明在天然石墨压延工艺中加入石墨烯，操作简单，易于实现；本发明的柔性高定向石墨导热材料可与金属、塑料、不干胶、铝箔、PET等其它材料复合，按照不同尺寸要求裁剪，满足各种所需的热量管理设计要求，适应性强，使用效果好；导热性能大幅增加，同时相对于高定向石墨和高结晶石墨而言更为节约成本。

Description

一种柔性高定向石墨导热材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种石墨导热材料的制备方法，具体涉及一种柔性高定向石墨导热材料的制备方法。

背景技术

随着电子器件智能化的发展，将许多芯片集中在一起减小空间是目前电子行业发展的方向，芯片运行中产生的热量如何快速导出，以保证芯片在较低的温度正常运行成为问题的关键。

柔性高定向石墨导热材料保留完好的石墨烯层状结构，石墨烯碳层排列规整，取向程度高，碳层之间粘结紧密，沿X和Y两个方向热导率高且导热均匀，表现出优异的导热和散热性能，是一种全新的导热散热材料，可迅速导出电子产品工作过程中产生的热量。

柔性高定向石墨导热材料在屏蔽热源与组件的同时，能够改进电子产品性能，表面可与金属、塑料、不干胶、铝箔、PET等其它材料组合以满足更多的设计需求。通过一系列不同的热量管理设计给该领域带来新的技术方案，提供了电子工业热量管理的创新技术，在减轻器件重量的情况下提供更优异的导热性能，是热设计的崭新应用方案，广泛应用于平板显示器、通讯工业、医疗设备，计算机，手机，LED基板等散热。

目前，石墨导热材料的生产技术主要是高定向石墨和高结晶石墨，高定向石墨主要是天然石墨压延而成，成本低，导热效果差；高结晶石墨导热效果好，主要由聚酰亚胺(PI)、聚噁二唑(POD)、聚苯撑亚乙烯基(PPV)等具有高定向度的有机高分子膜，通过在惰性气氛下加压炭化、并经2800~3200℃石墨化处理制得,所制样品具有与高定向热解石墨一样的高结晶度和沿膜表面高度择优的石墨层取向，成本高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种柔性高定向石墨导热材料的制备方法，在天然石墨压延工艺中加入石墨烯，导热性能大幅增加，同时相对于高定向石墨和高结晶石墨而言更为节约成本。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是，一种柔性高定向石墨导热材料的制备方法，包括以下步骤：

第一步，可膨胀石墨的纯化：

用15-30%氢氧化钠溶液清洗1-2小时，过滤；再用20-50%的硫酸溶液清洗2-5小时，过滤；

第二步，加入石墨烯溶液：

石墨烯的加入量为可膨胀石墨的0.01-1%，搅拌均匀，烘干待用；

第三步，膨化：

将上述样品采用燃气膨化或微波膨化，膨化比为100-250，膨化温度为900-990℃，然后经旋风分离去除杂质，碳含量达到99.9%，到达布料器，使布料均匀，经多级压延成型，成为柔性高定向石墨导热材料，其厚度范围为20-200μm，导热系数为300-1000W/mK，比重为1.6-1.80g/m3。

上述的柔性高定向石墨导热材料的制备方法，所述第三步，膨化，燃气膨化包括天然气膨化与液化气膨化。

上述的柔性高定向石墨导热材料的制备方法，所述第三步，膨化，柔性高定向石墨导热材料产品厚度范围为20-200μm，导热系数为300-1000W/mK，比重为1.60-1.80g/m³。

本发明具有如下优点及有益技术效果：

1、本发明操作简单，易于实现，在天然石墨压延工艺中加入石墨烯，导热性能大幅增加，同时相对于高定向石墨和高结晶石墨而言更为节约成本。

2、本发明的柔性高定向石墨导热材料可与金属、塑料、不干胶、铝箔、PET等其它材料复合，按照不同尺寸要求裁剪，满足各种所需的热量管理设计要求，适应性强，使用效果好。

具体实施方式

实施例1

一种柔性高定向石墨导热材料的制备方法，包括以下步骤：

第一步，可膨胀石墨的纯化：

用30%氢氧化钠溶液清洗1小时，过滤；再用50%的硫酸溶液清洗2小时，过滤；

第二步，加入石墨烯溶液：

石墨烯的加入量为可膨胀石墨的1%，搅拌均匀，烘干待用；

第三步，膨化：

将上述样品采用微波膨化，膨化比为250，膨化温度为990℃，然后经旋风分离去除杂质，碳含量达到99.9%，到达布料器，使布料均匀，经多级压延成型，成为柔性高定向石墨导热材料，其厚度范围为200μm，导热系数为800W/mK，比重为1.80g/m3。

实施例2

一种柔性高定向石墨导热材料的制备方法，包括以下步骤：

第一步，可膨胀石墨的纯化：

用15%氢氧化钠溶液清洗2小时，过滤；再用20%的硫酸溶液清洗5小时，过滤；

第二步，加入石墨烯溶液：

石墨烯的加入量为可膨胀石墨的0.01%，搅拌均匀，烘干待用；

第三步，膨化：

将上述样品采用天然气膨化，膨化比为100，膨化温度为900℃，然后经旋风分离去除杂质，碳含量达到99.9%，到达布料器，使布料均匀，经多级压延成型，成为柔性高定向石墨导热材料，其厚度范围为20μm，导热系数为300W/mK，比重为1.60g/m3。

实施例3

一种柔性高定向石墨导热材料的制备方法，包括以下步骤：

第一步，可膨胀石墨的纯化：

用20%氢氧化钠溶液清洗1.5小时，过滤；再用35%的硫酸溶液清洗3.5小时，过滤；

第二步，加入石墨烯溶液：

石墨烯的加入量为可膨胀石墨的0.1%，搅拌均匀，烘干待用；

第三步，膨化：

将上述样品采用液化气膨化，膨化比为200，膨化温度为950℃，然后经旋风分离去除杂质，碳含量达到99.9%，到达布料器，使布料均匀，经多级压延成型，成为柔性高定向石墨导热材料，其厚度范围为100μm，导热系数为1000W/mK，比重为1.70g/m3。

以上所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是，凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种柔性高定向石墨导热材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，可膨胀石墨的纯化：

用15-30%氢氧化钠溶液清洗1-2小时，过滤；再用20-50%的硫酸溶液清洗2-5小时，过滤；

第二步，加入石墨烯溶液：

石墨烯的加入量为可膨胀石墨的0.01-1%，搅拌均匀，烘干待用；

第三步，膨化：

将上述样品采用燃气膨化或微波膨化，膨化比为100-250，膨化温度为900-990℃，然后经旋风分离去除杂质，碳含量达到99.9%，到达布料器，使布料均匀，经多级压延成型，成为柔性高定向石墨导热材料。

2.根据权利要求1所述的柔性高定向石墨导热材料的制备方法，其特征在于：所述第三步，膨化，燃气膨化包括天然气膨化与液化气膨化。

3.根据权利要求1所述的柔性高定向石墨导热材料的制备方法，其特征在于：所述第三步，膨化，柔性高定向石墨导热材料产品厚度范围为20-200μm，导热系数为300-1000W/mK，比重为1.60-1.80g/m³。