CN107599538B - 一种高性能导热线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能导热线及其制备方法。该导热线由柔性石墨烯导热膜和基材组成；以质量百分比计，所述的柔性石墨烯导热膜原料组成为：5‑30％的氧化石墨烯，60‑85％的溶剂，1‑5％的润湿剂，1‑3％的助剂，5‑10％的表面活性剂，1‑4％的胶黏剂；导热线的导热系数为783W/(m·K)以上。本发明石墨烯‑复合材料导热线达到783W/(m·K)以上，导热材料的当量直径可根据要求进行控制，耐急冷急热性良好，同时具有柔性且体积、质量小的特点。
Description
技术领域
本发明属于导热材料领域，具体涉及一种高导热性能的导热线及其制备方法，该导热线主要用于对高温设备的进行热传输。
背景技术
本发明针对发展迅猛的高集成高功率电子设备，集成化程度越来越高，芯片尺寸在不断的减小，如高性能微处理器等电子元器件及其高集成度的强势发展，使其热流密度已达到1000W/cm2，从而导致芯片热流密度急剧增加和温度分布不均，使得芯片出现热失效问题，影响其高效、稳定、安全运行和使用寿命。诸多领域，对减重愈来愈严格。如对于航天飞行设备，卫星热控制***中导热器件(热管)的质量约占热控***质量的60％以上。对航天飞行器而言，其质量每减少1Kg，就可以使运载火箭的燃料质量减轻500Kg。由此可知，导热器件的质量直接影响卫星发射所需要的燃料量。同时卫星工作时由于受到太阳辐射与深冷背景的影响，冷热交变剧烈，温度范围可达 -180℃～120℃，致使各部件温差变化巨大，导致变形热屈曲或热致振动结构响应，影响卫星正常工作。自获得单层石墨烯，相关研究表明获得的单层石墨烯平均导热系数可达5500W/(m·k)，石墨烯作为目前世界上已知材料中导热性能最好的材料，代表着整个传热学科和传热领域的未来。
目前，石墨烯复合导热材料通常是将石墨烯以添加剂的身份加入到树脂或聚合物中以提升其高导热特性，但其导热率往往只有10W/(m·k)左右，使得石墨烯在传热方面的应用很受局限及卫星空间位置局限。
发明内容
本发明的目的旨在对现有技术的不足，以及对空间有限的高温部件进行快速热移除，提供一种耐侯性好，具有柔性且结合力强的高导热的导热线。
本发明的另一目的在于提供该导热线的制备方法。
本发明采用了纯石墨烯制备石墨烯导热薄膜，不加入任何树脂或聚合物与碳纤维等基底材料通过滚压的方式制备成石墨烯-碳纤维复合柔性导热膜，再通过膜卷制技术，将复合柔性导热膜卷制成导热线，可实现石墨烯的高导热特性，并具有柔性。
本发明是一种石墨烯导热线复合材料，该石墨烯导热线复合材料包括石墨烯薄膜、碳纤维薄膜及胶黏剂，其中石墨烯导热线是通过胶黏剂将石墨烯薄膜与碳纤维薄膜贴合在一起，并使用滚压机处理，再经过卷制技术将其卷制成线。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种高性能导热线，由柔性石墨烯导热膜和基底材料组成；以质量百分比计，所述的柔性石墨烯导热膜原料组成为：5-30％的氧化石墨烯，60-85％的溶剂，1-5％的润湿剂，1-3％的助剂， 5-10％的表面活性剂，1-4％的胶黏剂；导热线的导热系数为783W/(m·K)以上；
所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠和甘胆酸钠中的一种或是多种；
所述的助剂为3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵和聚苯胺的质子酸中的一种或两者混合；
所述润湿剂为硅烷偶联剂和流平剂；硅烷偶联剂为DW-56硅烷偶联剂、DW-55硅烷偶联剂或Z-6040硅烷偶联剂；其中硅烷偶联剂与流平剂的质量比为1-1.4：1；
制备时，将氧化石墨烯分散至溶液中，加入表面活性剂、润湿剂及助剂，超声分散，得胶体溶液，采用喷涂方法或旋涂工艺进行成膜，并控制干膜厚度为50-250μm，再将所得膜在氮气或氩气条件下，经过800-2000℃高温热还原得到石墨烯导热膜；将石墨烯导热膜贴附在基底材料含有胶黏剂的一侧，卷制成线，得高性能导热线。
为进一步实现本发明目的，优选地，所述基底材料为甲基板、乙基板、聚酰亚胺、PVC膜和碳纤维中的一种。
优选地，所述的溶剂为蒸馏水、乙二醇、二甲基甲酰胺、N-2-甲基吡咯烷酮和四氢呋喃中的一种或多种。
优选地，所述的流平剂为MONENG-1070和AKN-3600氟碳丙烯酸酯流平剂中的一种或两种；
优选地，所述的胶黏剂为ST0903导热胶黏剂和2014-1环氧胶粘剂中的一种或两种。
优选地，所述的基底材料在使用前先在体积分数为2％-5％的碳酸氢钠混合溶液中煮沸 10-30min，然后用去离子水洗至中性干燥，再将胶黏剂均匀涂覆于基底材料的一面备用。
优选地，所述的将石墨烯导热膜贴附在基底材料含有胶黏剂的一侧是运用滚压机滚压技术将石墨烯导热膜与基底材料紧密贴合，形成石墨烯-基底复合导热膜；控制滚压机的压力为300-500 吨，线速度为1-10mm/s。
优选地，所述的石墨烯-基底复合导热膜的厚度为100-300μm。
所述的高性能导热线的制备方法，包括如下步骤：
1)柔性石墨烯导热膜的制备：将氧化石墨烯分散至溶液中，加入表面活性剂、润湿剂及助剂，超声分散，得到分散均匀的胶体溶液，采用喷涂方法或旋涂工艺进行成膜，将所得膜在氮气或氩气条件下，经过800-2000℃高温热还原得到石墨烯导热膜；
2)将石墨烯导热膜贴附在基底材料含有胶黏剂的一侧，卷制成线，得高性能导热线。
优选地，所述超声分散的时间为2-3小时；所述采用喷涂方法或旋涂工艺进行成膜的厚度为50-250μm；所述卷制成线是利用微型卷制仪器将所得到的石墨烯-基底复合导热膜卷制成线。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
1)本发明制得的石墨烯-复合材料导热线具有以下特性：常温下导热系数达到783W/(m·K) 以上；导热材料的当量直径可根据要求进行控制；耐急冷急热性良好；耐酸碱，无腐蚀、无剥离、无起皱，只有很轻微变色。
2)本发明制得的石墨烯-复合材料导热线耐候性好，具有柔性且体积、质量小，其密度约为 2.2g/cm3，相比目前现有的导热材料，其密度要小，同时在使用时，其使用的是薄膜，因此其体积极小，故而其整体质量要比目前使用的金属导热材料和热管质量小得多。
3)本发明采用的材料均具有良好的热稳定性，所得导热线可经受急冷急热冲击，未出现石墨烯脱落的现象。
4)本发明所述方法将石墨烯与复合材料通过一定的手段进行复配，生产工艺简单、节能环保、应用性强，且可根据不同的基底材料制备出不同的石墨烯复合导热线。
5)本发明所选表面活性剂、润湿剂、助剂与其他原料配合性能较好，其中助剂为3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵或聚苯胺的质子酸具有良好的表面活性，同时再配合表面活性剂的使用，可降低石墨烯片层的表面张力，减少石墨烯片层的褶皱，提高石墨烯的应用效率。 DW-56硅烷偶联剂可在被粘物表面形成一个均一面，因而具有更好的粘接效果，可进一步提高其粘接强度、耐水、耐候等性能。
附图说明
图1为实施例1所得石墨烯-基底复合导热膜的SEM图。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不限如此。
实施例中氧化石墨烯的准备：将3.0g鳞片石墨加入到反应容器内，在依次加入30ml浓硫酸、2.0g五氧化二磷、2.0g硫代硫酸钠等试剂后，搅拌、回流条件下进行7h的预氧化反应，再在低温条件下加入110ml浓硫酸、缓慢加入13g高锰酸钾进行再氧化。最后加入10ml体积分数 30％的双氧水去除多余的高锰酸钾，并用体积分数为90％盐酸水溶液洗涤5次。8000RPM高速离心10min，超声2小时，再透析2周，即可得到氧化石墨烯。
实验方法：
耐温性能检测：将样品在真空500℃环境中保温5小时，观察有无开裂、脱落现象。
耐酸性检测：将样品分别至于PH为1的酸性溶液中4h，观察有无剥离、起皱现象。
耐碱性检测：将样品分别至于PH为13的碱性溶液中4h，观察有无剥离、起皱现象。
耐急冷急热性能检测：将样品至于0℃/150℃*30min十个循环，观察有无剥离、起皱现象。
导热性能检测：采用激光散射法，仪器型号为耐驰LFA465，得到其导热率。
实施例1
一种高导热性能的导热线及其制备方法，包括如下步骤：
柔性石墨烯导热膜的制备：取上述制备好的氧化石墨烯分散至100ml溶液中使其浓度为 10mg/ml，加入4.5g表面活性剂：十二烷基硫酸钠3.5g和硬脂酸1.5g；1.8g润湿剂：其中DM-56 硅烷偶联剂0.9g和MONENG-1070流平剂0.9g；加入助剂：3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵1.2g；超声2小时得到分散均匀的胶体溶液，采用喷涂方法或旋涂工艺进行成膜，并控制干膜厚度为75μm，再将制备的石墨烯-基底复合导热膜在氮气或氩气条件下，经过800℃高温热还原得到石墨烯-基底复合导热膜。
基底材料的准备：碳纤维膜在体积分数为2％的碳酸氢钠混合溶液中煮沸10min，然后用去离子水洗至中性干燥，再取2.5g ST0903导热胶黏剂均匀涂覆于基底材料的一面备用。
将石墨烯薄膜贴附在基底材料含有胶黏剂的一侧，再运用滚压机滚压技术实现石墨烯薄膜与基底材料的紧密贴合。此过程控制滚压设备的压力为350吨，线速度为1mm/s，控制复合薄膜的厚度为125μm，即可得到石墨烯-基底复合导热膜，再利用微型卷制仪器将所得到的石墨烯-基底复合导热膜卷制成线。
按上述检测方法检测的结果如下：
耐温性能：在真空500℃环境中保温5小时，样品表面不开裂、不脱落。
耐酸性检测：PH＝1的酸性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐碱性检测：PH＝13的碱性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐急冷急热性能检测：0℃/150℃*30min十个循环，样品无剥离、起皱。
导热性能检测：导热系数为783.25W/(m·K)
图1是通过电子扫描显微镜观察到的复合膜的石墨烯膜表面图，由图1 可观察看出，所得的薄膜表面较为平整，此结构有助于提升导热膜的导热系数。
本实施例实现了石墨烯与碳纤维复合材料的结合，形成石墨烯导热线，极大提高了材料的导热性能；可针对空间卫星的热管理***，相比金属，本实施例所得导热线的导热性能高得多，可实现材料替换，可缓解由热管理设备体积庞大而造成的空间不足。本实施例所得复合膜密度约为 2.2g/cm3，相比目前现有的导热材料，其密度要小，同时在使用时，其使用的是薄膜，因此其体积极小，故而其整体质量要比目前使用的金属导热材料和热管质量小得多。
航天飞行设备，卫星热控制***中导热器件(热管)的质量约占热控***质量的60％以上。相比之下，本实施例导热线具有柔性、体积小、质量极小，其密度仅为2.2g/cm3，同时结合薄膜体积小的特点，使得导热线的质量远小于由金属制成的传统导热器件及热管，相比之下使用该实施例产品可减少40％以上的热控制***的质量；可减少发射卫星所需的燃料，所以此为对卫星乃至其他热控行业是一个重要的突破。
实施例2：
柔性石墨烯导热膜的制备：取上述制备好的氧化石墨烯分散至100ml溶液中使其浓度为 15mg/ml，加入5.5g表面活性剂：十二烷基硫酸钠3.5g和硬脂酸2g；2.0g润湿剂：其中DM-56 硅烷偶联剂1.1g和AKN-3600氟碳丙烯酸酯流平剂0.9g；加入助剂：3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵1.4g；超声2小时，得到分散均匀的胶体溶液，采用喷涂方法或旋涂工艺进行成膜，并控制干膜厚度为75μm，再将制备的石墨烯-基底复合导热膜在氮气或氩气条件下，经过800℃高温热还原得到石墨烯-基底复合导热膜。
基底材料的准备：碳纤维膜在体积分数为2％的碳酸氢钠混合溶液中煮沸10min，然后用去离子水洗至中性干燥，再取2.5g ST0903导热胶黏剂均匀涂覆于基底材料的一面备用。
使用时，将石墨烯薄膜贴附在基底材料含有胶黏剂的一侧，再运用滚压机滚压技术实现石墨烯薄膜与基底材料的紧密贴合。此过程控制滚压设备的压力为400吨，线速度为1mm/s，控制复合薄膜的厚度为125μm，即可得到石墨烯-基底复合导热膜，再利用微型卷制仪器将所得到的石墨烯-基底复合导热膜卷制成线。
按上述检测方法检测的结果如下：
耐温性能：在真空500℃环境中保温5小时，样品表面不开裂、不脱落。
耐酸性检测：PH＝1的酸性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐碱性检测：PH＝13的碱性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐急冷急热性能检测：0℃/150℃*30min十个循环，样品无剥离、起皱。
导热性能检测：检测得知其导热系数为823.43W/(m·K)。
实施例3：
柔性石墨烯导热膜的制备：取上述制备好的氧化石墨烯分散至100ml溶液中使其浓度为 20mg/ml，加入5.5g表面活性剂：十二烷基硫酸钠3.5g和硬脂酸2g；2.0g润湿剂：其中DM-56 硅烷偶联剂1.1g和MONENG-1070流平剂0.9g；加入助剂：3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵1.4g；超声2.5小时，得到分散均匀的胶体溶液，采用喷涂方法或旋涂工艺进行成膜，并控制干膜厚度为90μm，再将制备的石墨烯-基底复合导热膜在氮气或氩气条件下，经过1000℃高温热还原得到石墨烯-基底复合导热膜。
基底材料的准备：碳纤维膜在体积分数为2％的碳酸氢钠混合溶液中煮沸10min，然后用去离子水洗至中性干燥，再取2.5g ST0903导热胶黏剂均匀涂覆于基底材料的一面备用。
使用时，将石墨烯薄膜贴附在基底材料含有胶黏剂的一侧，再运用滚压机滚压技术实现石墨烯薄膜与基底材料的紧密贴合。此过程控制滚压设备的压力为350吨，线速度为3mm/s，控制复合薄膜的厚度为140μm，即可得到石墨烯-基底复合导热膜，再利用微型卷制仪器将所得到的石墨烯-基底复合导热膜卷制成线。
按上述检测方法检测的结果如下：
耐温性能：在真空500℃环境中保温5小时，样品表面不开裂、不脱落。
耐酸性检测：PH＝1的酸性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐碱性检测：PH＝13的碱性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐急冷急热性能检测：0℃/150℃*30min十个循环，样品无剥离、起皱。
导热性能检测：检测得知其导热系数为833.16W/(m·K)
实施例4：
柔性石墨烯导热膜的制备：取上述制备好的氧化石墨烯分散至100ml溶液中使其浓度为 25mg/ml，加入7g表面活性剂：十二烷基硫酸钠3.5g和硬脂酸3.5g；2.2g润湿剂：其中DM-56 硅烷偶联剂1.2g和MONENG-1070流平剂1g；加入助剂：3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵1.4g；超声2小时，得到分散均匀的胶体溶液，采用喷涂方法或旋涂工艺进行成膜，并控制干膜厚度为90μm，再将制备的石墨烯-基底复合导热膜在氮气或氩气条件下，经过1000℃高温热还原得到石墨烯-基底复合导热膜。
基底材料的准备：碳纤维膜在体积分数为2％的碳酸氢钠混合溶液中煮沸10min，然后用去离子水洗至中性干燥，再取2.5g ST0903导热胶黏剂均匀涂覆于基底材料的一面备用。
使用时，将石墨烯薄膜贴附在基底材料含有胶黏剂的一侧，再运用滚压机滚压技术实现石墨烯薄膜与基底材料的紧密贴合。此过程控制滚压设备的压力为400吨，线速度为3mm/s，控制复合薄膜的厚度为140μm，即可得到石墨烯-基底复合导热膜，再利用微型卷制仪器将所得到的石墨烯-基底复合导热膜卷制成线。
按上述检测方法检测的结果如下：
耐温性能：在真空500℃环境中保温5小时，样品表面不开裂、不脱落。
耐酸性检测：PH＝1的酸性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐碱性检测：PH＝13的碱性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐急冷急热性能检测：0℃/150℃*30min十个循环，样品无剥离、起皱。
导热性能检测：检测得知其导热系数为854.39W/(m·K)
实施例5：
柔性石墨烯导热膜的制备：取上述制备好的氧化石墨烯分散至100ml溶液中使其浓度为 25mg/ml，加入8g表面活性剂：十二烷基硫酸钠4.5g和硬脂酸3.5g；2.2g润湿剂：其中DM-56 硅烷偶联剂1.2g和MONENG-1070流平剂1g；加入助剂：3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵1.6g；超声2.5小时，得到分散均匀的胶体溶液，采用喷涂方法或旋涂工艺进行成膜，并控制干膜厚度为100μm，再将制备的石墨烯-基底复合导热膜在氮气或氩气条件下，经过1200℃高温热还原得到石墨烯-基底复合导热膜。
基底材料的准备：碳纤维膜在体积分数为2％的碳酸氢钠混合溶液中煮沸10min，然后用去离子水洗至中性干燥，再取2.5g ST0903导热胶黏剂均匀涂覆于基底材料的一面备用。
使用时，将石墨烯薄膜贴附在基底材料含有胶黏剂的一侧，再运用滚压机滚压技术实现石墨烯薄膜与基底材料的紧密贴合。此过程控制滚压设备的压力为400吨，线速度为5mm/s，控制复合薄膜的厚度为150μm，即可得到石墨烯-基底复合导热膜，再利用微型卷制仪器将所得到的石墨烯-基底复合导热膜卷制成线。
按上述检测方法检测的结果如下：
耐温性能：在真空500℃环境中保温5小时，样品表面不开裂、不脱落。
耐酸性检测：PH＝1的酸性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐碱性检测：PH＝13的碱性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐急冷急热性能检测：0℃/150℃*30min十个循环，样品无剥离、起皱。
导热性能检测：检测得知其导热系数为893.43W/(m·K)
实施例6：
柔性石墨烯导热膜的制备：取上述制备好的氧化石墨烯分散至100ml溶液中使其浓度为 30mg/ml，加入10g表面活性剂：十二烷基硫酸钠6.5g和硬脂酸3.5g；2.2g润湿剂：其中DM-56 硅烷偶联剂1.2g和MONENG-1070流平剂1g；加入助剂：3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵1.6g；超声2.5小时，得到分散均匀的胶体溶液，采用喷涂方法或旋涂工艺进行成膜，并控制干膜厚度为120μm，再将制备的石墨烯-基底复合导热膜在氮气或氩气条件下，经过1200℃高温热还原得到石墨烯-基底复合导热膜。
基底材料的准备：碳纤维膜在体积分数为2％的碳酸氢钠混合溶液中煮沸10min，然后用去离子水洗至中性干燥，再取2.5g ST0903导热胶黏剂均匀涂覆于基底材料的一面备用。
使用时，将石墨烯薄膜贴附在基底材料含有胶黏剂的一侧，再运用滚压机滚压技术实现石墨烯薄膜与基底材料的紧密贴合。此过程控制滚压设备的压力为400吨，线速度为5mm/s，控制复合薄膜的厚度为170μm，即可得到石墨烯-基底复合导热膜，再利用微型卷制仪器将所得到的石墨烯-基底复合导热膜卷制成线。
按上述检测方法检测的结果如下：
耐温性能：在真空500℃环境中保温5小时，样品表面不开裂、不脱落。
耐酸性检测：PH＝1的酸性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐碱性检测：PH＝13的碱性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐急冷急热性能检测：0℃/150℃*30min十个循环，样品无剥离、起皱。
导热性能检测：检测得知其导热系数为912.63W/(m·K)
实施例7：
柔性石墨烯导热膜的制备：取上述制备好的氧化石墨烯分散至100ml溶液中使其浓度为 30mg/ml，加入12g表面活性剂：十二烷基硫酸钠7.5g和硬脂酸4.5g；2.4g润湿剂：其中DM-56 硅烷偶联剂1.3g和MONENG-1070流平剂1.1g；加入助剂：3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵1.8g；超声2.5小时，得到分散均匀的胶体溶液，采用喷涂方法或旋涂工艺进行成膜，并控制干膜厚度为120μm，再将制备的石墨烯-基底复合导热膜在氮气或氩气条件下，经过1400℃高温热还原得到石墨烯-基底复合导热膜。
基底材料的准备：碳纤维膜在体积分数为2％的碳酸氢钠混合溶液中煮沸10min，然后用去离子水洗至中性干燥，再取2.5g ST0903导热胶黏剂均匀涂覆于基底材料的一面备用。
使用时，将石墨烯薄膜贴附在基底材料含有胶黏剂的一侧，再运用滚压机滚压技术实现石墨烯薄膜与基底材料的紧密贴合。此过程控制滚压设备的压力为400吨，线速度为7mm/s，控制复合薄膜的厚度为170μm，即可得到石墨烯-基底复合导热膜，再利用微型卷制仪器将所得到的石墨烯-基底复合导热膜卷制成线。
按上述检测方法检测的结果如下：
耐温性能：在真空500℃环境中保温5小时，样品表面不开裂、不脱落。
耐酸性检测：PH＝1的酸性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐碱性检测：PH＝13的碱性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐急冷急热性能检测：0℃/150℃*30min十个循环，样品无剥离、起皱。
导热性能检测：检测得知其导热系数为960.86W/(m·K)
实施例8：
柔性石墨烯导热膜的制备：取上述制备好的氧化石墨烯分散至100ml溶液中使其浓度为 35mg/ml，加入12g表面活性剂：十二烷基硫酸钠8g和硬脂酸4g；2.6g润湿剂：其中DM-56硅烷偶联剂1.4g和MONENG-1070流平剂1.2g；加入助剂：3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵1.8g；超声2.5小时，得到分散均匀的胶体溶液，采用喷涂方法或旋涂工艺进行成膜，并控制干膜厚度为150μm，再将制备的石墨烯-基底复合导热膜在氮气或氩气条件下，经过1400℃高温热还原得到石墨烯-基底复合导热膜。
基底材料的准备：碳纤维膜在体积分数为2％的碳酸氢钠混合溶液中煮沸10min，然后用去离子水洗至中性干燥，再取2.5g ST0903导热胶黏剂均匀涂覆于基底材料的一面备用。
使用时，将石墨烯薄膜贴附在基底材料含有胶黏剂的一侧，再运用滚压机滚压技术实现石墨烯薄膜与基底材料的紧密贴合。此过程控制滚压设备的压力为400吨，线速度为7mm/s，控制复合薄膜的厚度为200μm，即可得到石墨烯-基底复合导热膜，再利用微型卷制仪器将所得到的石墨烯-基底复合导热膜卷制成线。
按上述检测方法检测的结果如下：
耐温性能：在真空500℃环境中保温5小时，样品表面不开裂、不脱落。
耐酸性检测：PH＝1的酸性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐碱性检测：PH＝13的碱性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐急冷急热性能检测：0℃/150℃*30min十个循环，样品无剥离、起皱。
导热性能检测：检测得知其导热系数为1035.4W/(m·K)
实施例9：
柔性石墨烯导热膜的制备：取上述制备好的氧化石墨烯分散至100ml溶液中使其浓度为 35mg/ml，加入14g表面活性剂：十二烷基硫酸钠9g和硬脂酸5g；3.0g润湿剂：其中DM-56硅烷偶联剂1.6g和MONENG-1070流平剂1.4g；加入助剂：3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵2g；超声2.5小时，得到分散均匀的胶体溶液，采用喷涂方法或旋涂工艺进行成膜，并控制干膜厚度为150μm，再将制备的石墨烯-基底复合导热膜在氮气或氩气条件下，经过1400℃高温热还原得到石墨烯-基底复合导热膜。
基底材料的准备：碳纤维膜在体积分数为2％的碳酸氢钠混合溶液中煮沸10min，然后用去离子水洗至中性干燥，再取2.5g ST0903导热胶黏剂均匀涂覆于基底材料的一面备用。
使用时，将石墨烯薄膜贴附在基底材料含有胶黏剂的一侧，再运用滚压机滚压技术实现石墨烯薄膜与基底材料的紧密贴合。此过程控制滚压设备的压力为400吨，线速度为10mm/s，控制复合薄膜的厚度为200μm，即可得到石墨烯-基底复合导热膜，再利用微型卷制仪器将所得到的石墨烯-基底复合导热膜卷制成线。
按上述检测方法检测的结果如下：
耐温性能：在真空500℃环境中保温5小时，样品表面不开裂、不脱落。
耐酸性检测：PH＝1的酸性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐碱性检测：PH＝13的碱性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐急冷急热性能检测：0℃/150℃*30min十个循环，样品无剥离、起皱。
导热性能检测：检测得知其导热系数为1046.27W/(m·K)
实施例10：
柔性石墨烯导热膜的制备：取上述制备好的氧化石墨烯分散至100ml溶液中使其浓度为 40mg/ml，加入14g表面活性剂十二烷基硫酸钠9g和硬脂酸5g；3.0g润湿剂：其中DM-56硅烷偶联剂1.6g和MONENG-1070流平剂1.4g；加入助剂：3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵2.2g；超声2.5小时，得到分散均匀的胶体溶液，采用喷涂方法或旋涂工艺进行成膜，并控制干膜厚度为200μm，再将制备的石墨烯-基底复合导热膜在氮气或氩气条件下，经过1500℃高温热还原得到石墨烯-基底复合导热膜。
基底材料的准备：碳纤维膜在体积分数为2％的碳酸氢钠混合溶液中煮沸10min，然后用去离子水洗至中性干燥，再取2.5g ST0903导热胶黏剂均匀涂覆于基底材料的一面备用。
使用时，将石墨烯薄膜贴附在基底材料含有胶黏剂的一侧，再运用滚压机滚压技术实现石墨烯薄膜与基底材料的紧密贴合。此过程控制滚压设备的压力为400吨，线速度为10mm/s，控制复合薄膜的厚度为250μm，即可得到石墨烯-基底复合导热膜，再利用微型卷制仪器将所得到的石墨烯-基底复合导热膜卷制成线。
按上述检测方法检测的结果如下：
耐温性能：在真空500℃环境中保温5小时，样品表面不开裂、不脱落。
耐酸性检测：PH＝1的酸性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐碱性检测：PH＝13的碱性溶液中4h，观察样品无剥离、起皱。
耐急冷急热性能检测：0℃/150℃*30min十个循环，样品无剥离、起皱。
导热性能检测：检测得知其导热系数为1135.21W/(m·K)。
Claims (10)
1.一种高性能导热线，其特征在于：该导热线由柔性石墨烯导热膜和基底材料组成；以质量百分比计，所述的柔性石墨烯导热膜原料组成为：5-30％的氧化石墨烯，60-85％的溶剂，1-5％的润湿剂，1-3％的助剂，5-10％的表面活性剂，1-4％的胶黏剂；导热线的导热系数为783W/(m·K)以上；
所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠和甘胆酸钠中的一种或是多种；
所述的助剂为3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵和聚苯胺的质子酸中的一种或两者混合；
所述润湿剂为硅烷偶联剂和流平剂；硅烷偶联剂为DW-56硅烷偶联剂、DW-55硅烷偶联剂或Z-6040硅烷偶联剂；其中硅烷偶联剂与流平剂的质量比为1-1.4：1；
制备时，将氧化石墨烯分散至溶液中，加入表面活性剂、润湿剂及助剂，超声分散，得胶体溶液，采用喷涂方法或旋涂工艺进行成膜，并控制干膜厚度为50-250μm，再将所得膜在氮气或氩气条件下，经过800-2000℃高温热还原得到石墨烯导热膜；将石墨烯导热膜贴附在基底材料含有胶黏剂的一侧，卷制成线，得高性能导热线。
2.根据权利要求1所述的高性能导热线，其特征在于：所述基底材料为甲基板、乙基板、聚酰亚胺、PVC膜和碳纤维中的一种。
3.根据权利要求1所述的高性能导热线，其特征在于：所述的溶剂为蒸馏水、乙二醇、二甲基甲酰胺、N-2-甲基吡咯烷酮和四氢呋喃中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的高性能导热线，其特征在于：所述的流平剂为MONENG-1070和AKN-3600氟碳丙烯酸酯流平剂中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的高性能导热线，其特征在于：所述的胶黏剂为ST0903导热胶黏剂和2014-1环氧胶粘剂中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的高性能导热线，其特征在于：所述的基底材料在使用前先在体积分数为2％-5％的碳酸氢钠混合溶液中煮沸10-30min，然后用去离子水洗至中性干燥，再将胶黏剂均匀涂覆于基底材料的一面备用。
7.根据权利要求1所述的高性能导热线，其特征在于：所述的将石墨烯导热膜贴附在基底材料含有胶黏剂的一侧是运用滚压机滚压技术将石墨烯导热膜与基底材料紧密贴合，形成石墨烯-基底复合导热膜；控制滚压机的压力为300-500吨，线速度为1-10mm/s。
8.根据权利要求1所述的高性能导热线，其特征在于：所述的石墨烯-基底复合导热膜的厚度为100-300μm。
9.权利要求1-8任一项所述的高性能导热线的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)柔性石墨烯导热膜的制备：将氧化石墨烯分散至溶液中，加入表面活性剂、润湿剂及助剂，超声分散，得到分散均匀的胶体溶液，采用喷涂方法或旋涂工艺进行成膜，将所得膜在氮气或氩气条件下，经过800-2000℃高温热还原得到石墨烯导热膜；
2)将石墨烯导热膜贴附在基底材料含有胶黏剂的一侧，卷制成线，得高性能导热线。
10.根据权利要求9所述的高性能导热线的制备方法，其特征在于，所述超声分散的时间为2-3小时；所述采用喷涂方法或旋涂工艺进行成膜的厚度为50-250μm；所述卷制成线是利用微型卷制仪器将所得到的石墨烯-基底复合导热膜卷制成线。
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