发明内容
本发明所要解决的技术问题:针对目前氧化石墨烯片层间隙较大,导热率较低的弊端,提供了一种石墨烯导热膜的制备方法。
为解决上述技术问题,本发明采用如下所述的技术方案是:
(1)将氧化石墨烯研碎,过筛,将氧化石墨烯、镁粉、二乙烯三胺、催化剂混合均匀,加入装有去离子水的烧杯中,反应,得反应液A,将反应液A低温静置,过滤得固相过滤物;
(2)取固相过滤物,加入装有NaOH溶液的烧杯中,搅拌均匀后,置于超声波震荡器中超声震荡,得氧化石墨烯的悬浮液;
(3)将氧化石墨烯的悬浮液进行离心处理,常温静置得固液混合物,过滤去除离心管中下层固相物,收集上层均质稳定的氧化石墨烯胶状悬浮液;
(4)将收集的氧化石墨烯胶状悬浮液加入装有乙醇溶液的烧杯中,将乙二胺和N,N-二异丙基乙胺加入烧杯中,边加边搅拌,恒温水浴加热反应,静置冷却得反应液B,并将反应液B洗涤至中性;
(5)将洗涤后的反应液B通过微孔滤膜过滤,过滤后在微孔滤膜表面形成一层薄膜,将薄膜连同滤膜一起置于烘箱中,烘干后常温静置冷却,将薄膜从滤膜揭下,即得到石墨烯导热膜。
所述步骤(1)中筛选的氧化石墨烯粉末为200~400目。
所述步骤(1)中氧化石墨烯、镁粉、二乙烯三胺、催化剂、去离子水的质量比为1:1~3:1~3:0.1:100。
所述步骤(1)中催化剂为Pt/C催化剂、Pd/C催化剂、Fe-N/C催化剂中的任意一种。
所述步骤(2)中NaOH溶液的质量为固相过滤物的20~30倍。
所述步骤(4)中乙二胺和N,N-二异丙基乙胺的质量比为1~4:1。
本发明与其他方法相比,有益技术效果是:
(1)本发明通过加入镁粉、二乙烯三胺、催化剂并与氧化石墨烯混合反应,对氧化石墨烯进行预处理,使得氧化石墨烯表层的环氧基等基团得到还原,在超声震荡和离心处理后,氧化石墨烯悬浮液和乙二胺、N,N-二异丙基乙胺反应,进一步对氧化石墨烯表面的环氧基等基团进行还原,从而有效减小了石墨烯导热膜片层间隙;
(2)本发明以乙二胺作为还原剂,使用N,N-二异丙基乙胺作为还原剂助剂,对氧化石墨烯进行处理,可以有效的对其表面进行还原,保证恒温水浴100℃下反应就能够进行彻底。
具体实施方式
微孔滤膜:材料:混合纤维膜;规格:D=100mm;孔径:0.22μm。
本发明石墨烯导热膜的制备方法,包括如下步骤:
(1)将氧化石墨烯研碎,筛选出200~400目的氧化石墨烯颗粒,按质量比1:1~3:1~3:0.1:100,将氧化石墨烯、镁粉、二乙烯三胺、催化剂、去离子水混合均匀,置于烧杯中,50~60℃下反应1~2h,得反应液A, 在0~10℃下将反应液静置30~50min,过滤得固相过滤物;
(2)取固相过滤物,加入装有1.8mol/L的NaOH溶液的烧杯中,搅拌均匀后,置于超声波震荡器中,在200~300W功率下超声震荡30~40min,得氧化石墨烯的悬浮液;
(3)将氧化石墨烯的悬浮液引入离心管中,在600~1200r/min的转速下离心处理1~2min,常温静置1~3h,过滤去除离心管中下层固相物,收集上层均质稳定的氧化石墨烯胶状悬浮液;
(4)将收集的氧化石墨烯悬浮液加入装有乙醇溶液的烧杯中,按质量比1~4:1将乙二胺和N,N-二异丙基乙胺,加入烧杯中,边加边搅拌,100℃恒温水浴加热,反应8~10h,静置冷却0.5~1h得反应液B,将反应液B洗涤2~3次,至呈中性;
(5)将洗涤后的反应液B通过微孔滤膜过滤,过滤后在微孔滤膜表面形成一层薄膜,将薄膜连同滤膜一起置于烘箱中,60℃烘4~5h,静置冷却0.5~1h,冷却后将薄膜从滤膜揭下,即得到石墨烯导热膜。
实例1
微孔滤膜:材料:混合纤维膜;规格:D=100mm;孔径:0.22μm。
本发明石墨烯导热膜的制备方法,包括如下步骤:
(1)将氧化石墨烯研碎,筛选出200目的氧化石墨烯颗粒,按质量比1: 3:1:0.1:100将氧化石墨烯、镁粉、二乙烯三胺、催化剂、去离子水混合均匀,置于烧杯中, 60℃下反应2h,得反应液A,在0℃下将反应液静置30min,过滤得固相过滤物;
(2)取固相过滤物,加入装有1.8mol/L的NaOH溶液的烧杯中,搅拌均匀后,置于超声波震荡器中,在300W功率下超声震荡30min,得氧化石墨烯的悬浮液;
(3)将氧化石墨烯的悬浮液引入离心管中,在1200r/min的转速下离心处理1min,常温静置1h,过滤去除离心管中下层固相物,收集上层均质稳定的氧化石墨烯胶状悬浮液;
(4)将收集的氧化石墨烯悬浮液加入装有乙醇溶液的烧杯中,按质量比4:1将乙二胺和N,N-二异丙基乙胺,加入烧杯中,边加边搅拌,100℃恒温水浴加热,反应10h,静置冷却0.5h得反应液B,将反应液B洗涤3次,至呈中性;
(5)将洗涤后的反应液B通过微孔滤膜过滤,过滤后在微孔滤膜表面形成一层薄膜,将薄膜连同滤膜一起置于烘箱中,60℃烘4h,静置冷却0.5h,冷却后将薄膜从滤膜揭下,即得到石墨烯导热膜。
实例2
微孔滤膜:材料:混合纤维膜;规格:D=100mm;孔径:0.22μm。
本发明石墨烯导热膜的制备方法,包括如下步骤:
(1)将氧化石墨烯研碎,筛选出300目的氧化石墨烯颗粒,按质量比1: 2:2:0.1:100将氧化石墨烯、镁粉、二乙烯三胺、催化剂、去离子水混合均匀,置于烧杯中,55℃下反应1.5h,得反应液A,在5℃下将反应液静置40min,过滤得固相过滤物;
(2)取固相过滤物,加入装有1.8mol/L的NaOH溶液的烧杯中,搅拌均匀后,置于超声波震荡器中,在300W功率下超声震荡30min,得氧化石墨烯的悬浮液;
(3)将氧化石墨烯的悬浮液引入离心管中,在800r/min的转速下离心处理2min,常温静置2h,过滤去除离心管中下层固相物,收集上层均质稳定的氧化石墨烯胶状悬浮液;
(4)将收集的氧化石墨烯悬浮液加入装有乙醇溶液的烧杯中,按质量比2:1将乙二胺和N,N-二异丙基乙胺,加入烧杯中,边加边搅拌,100℃恒温水浴加热,反应9h,静置冷却1h得反应液B,将反应液洗涤3次,至呈中性;
(5)将洗涤后的反应液B通过微孔滤膜过滤,过滤后在微孔滤膜表面形成一层薄膜,将薄膜连同滤膜一起置于烘箱中,60℃烘5h,静置冷却1h,冷却后将薄膜从滤膜揭下,即得到石墨烯导热膜。
实例3
微孔滤膜:材料:混合纤维膜;规格:D=100mm;孔径:0.22μm。
本发明石墨烯导热膜的制备方法,包括如下步骤:
(1)将氧化石墨烯研碎,筛选出400目的氧化石墨烯颗粒,按质量比1: 1:3:0.1:100将氧化石墨烯、镁粉、二乙烯三胺、硼氢化钠、去离子水混合均匀,置于烧杯中,50℃下反应1h,得反应液A,在10℃下将反应液静置50min,过滤得固相过滤物;
(2)取固相过滤物,加入装有1.8mol/L的NaOH溶液的烧杯中,搅拌均匀后,置于超声波震荡器中,在300W功率下超声震荡40min,得氧化石墨烯的悬浮液;
(3)将氧化石墨烯的悬浮液引入离心管中在600r/min的转速下离心处理2min,常温静置3h,过滤去除离心管中下层固相物,收集上层均质稳定的氧化石墨烯胶状悬浮液;
(4)将收集的氧化石墨烯悬浮液加入装有乙醇溶液的烧杯中,按质量比1:1将乙二胺和N,N-二异丙基乙胺,加入烧杯中,边加边搅拌,100℃恒温水浴加热,反应8h,静置冷却1h得反应液B,将反应液B洗涤3次,至呈中性;
(5)将洗涤后的反应液B通过微孔滤膜过滤,过滤后在微孔滤膜表面形成一层薄膜,将薄膜连同滤膜一起置于烘箱中,60℃烘5h,静置冷却1h,冷却后将薄膜从滤膜揭下,即得到石墨烯导热膜。
对照例:厦门市某公司生产的石墨烯导热膜
将上述实施例所得石墨烯导热膜与对照例的石墨烯导热膜进行检测,具体检测如下:
热导率测量仪器:热导率动态测量仪;
厚度测量仪器:原子力显微镜,设置恒定温度为25℃、恒定压力0.1MPa;
结果如表1所示。
表1:
检测项目 |
实例1 |
实例2 |
实例3 |
对照例 |
水平热导率W/(m·k) |
1045 |
960 |
880 |
800 |
垂直热导率W/(m·k) |
50 |
43 |
38 |
25 |
厚度/mm |
0.028 |
0.034 |
0.038 |
0.04 |
由上表可知,本发明石墨烯导热膜具有较高的热导率,满足使用要求,值得推广与使用。