CN109757071A

CN109757071A - 一种制备复合石墨薄片的浆料

Info

Publication number: CN109757071A
Application number: CN201711089119.0A
Authority: CN
Inventors: 金闯
Original assignee: Taicang Sidike New Material Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Taicang Sidike New Material Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2017-11-08
Publication date: 2019-05-14

Abstract

本发明公开了一种制备复合石墨薄片的浆料，包括：一溶剂；一石墨基材，包含多层石墨薄片，该石墨薄片的尺寸为100微米至300微米之间，其厚度为2微米至3微米之间；以及一石墨烯层，包含多层石墨烯，该石墨烯的尺寸为50微米至80微米之间，其厚度为0.02微米至0.05微米之间；其中，所述石墨薄片与所述石墨烯均匀混合于该溶剂中，且该石墨基材的重量百分比为23％至85％之间，该石墨烯层的含量为该石墨基材的5％至10％之间。

Description

一种制备复合石墨薄片的浆料

技术领域

本发明涉及一种复合材料，特别是一种符合石墨薄片。本发明还涉及一种复合石墨薄片的制备方法及制备复合石墨薄片的浆料。

背景技术

随着科技的发展，针对电子装置的设计与研发均向着轻薄化及高性能的方向发展。但是在性能提升及机身变薄的情况下，电子设备的电子组件不可避免地将产生较以往更多的热量。然而，长时间处于高温环境下工作，电子设备的性能将受到很大限制，过高的温度甚至可能造成电子组件的永久性损坏。

目前的散热装置一般是平面贴附在热源的顶面，但由于散热装置的材料特性，如果散热材料不具备柔性，将无法随着热源的外观形状而变化，从而影响导热的性能。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种复合石墨薄片，且该复合石墨薄片为具有柔性的材质，可根据热源外观形状变化以满足不同的散热需求。

为了实现上述目的，本发明一个方面提供了一种复合石墨薄片，包括：一石墨基材，其包含多层石墨薄片，该石墨薄片的尺寸为100微米至300微米之间，其厚度为2微米至3微米之间；以及一石墨烯层，包含多层石墨烯混合于所述石墨薄片中，该石墨烯的尺寸为50微米至80微米之间，其厚度为0.02微米至0.05微米之间，且该石墨烯层的含量为该石墨基材的5％至10％之间；其中经压实后该复合石墨薄片的厚度为120微米至160微米之间。

本发明另一个方面还提供了一种复合石墨薄片的制备方法，包括以下步骤：

将一石墨基材加入一溶剂中并搅拌，以均匀混合形成一溶液，该石墨基材的重量百分比为23％至85％之间，该石墨基材包含多层石墨薄片，该石墨薄片的尺寸为100微米至300微米之间，其厚度为2微米至3微米之间；

将一石墨烯层加入该溶液中并搅拌，以均匀混合形成一浆料，该石墨烯层包含多层石墨烯混合于所述石墨薄片中，该石墨烯的尺寸为50微米至80 微米之间，其厚度为0.02微米至0.05微米之间，且该石墨烯层的含量为该石墨基材的含量的5％至10％之间；将该浆料涂敷于一物件上并干燥该浆料，以形成一石墨涂层；压实该石墨涂层，以形成该复合石墨薄片，该复合石墨薄片的厚度为120微米至160微米之间；以及分离该复合石墨薄片与该基板。

作为优选，其中该石墨涂层的厚度为80微米至100微米之间。

作为优选，其中该溶剂为水、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、酮类、醇类、醋酸乙脂或甲苯中的一种或多种。

作为优选，其中该溶剂为N-甲基吡咯烷酮或丙酮、乙醇或乙二醇。

作为优选，其中该石墨基材的重量百分比为22％至65％之间。

作为优选，其中于形成该石墨涂层的步骤中，该涂敷方式为涂敷或印刷。

作为优选，其中该涂敷方式为喷射涂敷或旋转涂敷；该印刷为喷墨打印或网版印刷。

作为优选，其中于干燥步骤中，干燥温度450-600℃，干燥时间为1至2 小时之间。

本发明的再一方面还提供了一种制造复合石墨薄片的浆料，包括：一溶剂；一石墨基材，包含多层石墨薄片，该石墨薄片的尺寸为100微米至300 微米之间，其厚度为2微米至3微米之间；以及一石墨烯层，包含多层石墨烯，该石墨烯的尺寸为50微米至80微米之间，其厚度为0.02微米至0.05 微米之间；其中，所述石墨薄片与所述石墨烯均匀混合于该溶剂中，且该石墨基材的重量百分比为23％至85％之间，该石墨烯层的含量为该石墨基材的5％至10％之间。

作为优选，其中该石墨基材的重量百分比为22％至65％之间。

与现有技术比较，本发明实施例提供的复合石墨薄片可应不同的热源外观形状而实现完全贴附，从而提供较大面积的贴附效果。此外，本发明的复合石墨薄片更具有电磁波屏蔽效果。

附图说明

图1为本发明实施例的一种复合石墨薄片制备方法的流程图。

图2为本发明另一实施例的复合石墨薄片制备方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案做进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供的一种复合石墨薄片的制备方法如图1所示，复合石墨薄片的制备方法包括：将一石墨基材加入一溶剂中并搅拌，以均匀混合形成一溶液，石墨基材的重量百分比为23％至85％之间(步骤S01)；将一石墨烯层加入溶液中并搅拌，以均匀混合形成一浆料，石墨烯层的含量为石墨基材的含量的5％至10％之间(步骤S02)；将浆料涂敷于一物件上并干燥浆料，以形成一石墨涂层(步骤S03)；以及压实石墨涂层，以形成复合石墨薄片(步骤S04)。

首先，执行步骤S01：将一石墨基材加入一溶剂中并搅拌，以均匀混合形成一溶液，其中，石墨基材的重量百分比为23％至85％之间。进一步优选地，石墨基材的重量百分比可为22％至65％之间。本实施例的石墨基材为粉末状，并包含多个石墨薄片(或称纳米石墨片，graphite nanoplatelet)。其中，石墨薄片的尺寸可为100微米至300微米之间，其厚度可为2微米至3微米之间。另外，溶剂可例如为水、二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃(THF)、酮类、醇类、醋酸乙脂或甲苯中的一种或多种。本实施例的溶剂是以水为例。在不同的实施例中，当溶剂为酮类时，其可为N-甲基吡咯烷酮(NMP)或丙酮；当溶剂为醇类时，其可为乙醇(Ethanol)或乙二醇(Ethylene glycol)。此外，溶剂亦可为上述溶剂(水、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、酮类或醇类) 的任意混合，并不限定。

接着进行步骤S02为：将一石墨烯层加入该溶液中并搅拌，以均匀混合形成一浆料，其中，石墨烯层的含量为石墨基材的含量的5％至10％之间。于此，搅拌时间可为55分钟至135分钟之间，只要可以使石墨基材、石墨烯层与溶剂可以均匀混合而形成浆料即可。石墨烯层是以石墨烯为基底的材料，并可为天然石墨或人工石墨。石墨烯层包含多个石墨烯微粒，而石墨烯微粒的尺寸为50微米至80微米之间，其厚度为0.02微米至0.05微米之间。在不同的实施例中，亦可先将石墨烯层加入溶剂中搅拌均匀，再加入石墨基材搅拌均匀；或者，将石墨基材与石墨烯层同时加入溶剂中搅拌均匀，本发明并不限制。

因此，完成步骤S02后的浆料中包含溶剂、石墨基材及石墨烯层，且均匀混合而呈粘稠状。在此浆料中，石墨基材的重量百分比为23％至85％之间，进一步优选地，石墨基材的重量百分比为22％至65％之间，且石墨烯层的含量为石墨基材含量的5％至10％之间。

接着，进行步骤S03：将浆料涂敷于一物件上并干燥浆料，以形成一石墨涂层。于此步骤中，物件例如高分子材料、金属、陶瓷、纸类或布类，但不限于为基板，而涂敷方式可为涂敷或印刷。其中，涂敷方式可为喷射涂敷 (spray coating)或旋转涂敷(spin coating)，而印刷可为喷墨打印(inkjet printing)或网版印刷(screen printing)，均不限定；涂敷或印刷的厚度厚度约为80微米至100微米之间。另外，于干燥过程中，例如可将具有浆料的物件置放于烤箱内烘烤，以去除浆料内的溶剂后形成石墨涂层。其中，干燥温度需低于550℃且高于室温，而干燥时间可为1至2小时之间。因此，于干燥制程的后，干燥后的石墨涂层的厚度可为80微米至100微米之间。

进行步骤S04：压实石墨涂层，以形成复合石墨薄片。于此，可例如以滚轮辗压干燥后的石墨涂层，以得到位于物件上的复合石墨薄片。

在不同的实施例中，若物件非为平面基板时，当物件例如为梯形状时，则一样可将浆料涂敷于梯形状物件的外侧表面上并干燥，以形成一石墨涂层，再利用符合石墨涂层形状的治具压实干燥后的石墨涂层，以得到非平面状的复合石墨薄片。因此，上述的浆料可因应不同的热源外观形状，或者可提供较大面积贴附热源，以形成符合热源外观形状的复合石墨薄片，以因应不同形状的电子组件的高散热需求。

与图1不同的是，除了步骤S01至步骤S04的外，图2的制备方法更包括步骤S05：分离复合石墨薄片与物件。可利用例如刀件***复合石墨薄片与物件之间，以破除复合石墨薄片与物件之间的真空状态而将复合石墨薄片与物件分离，以得到复合石墨薄片。得到的复合石墨薄片的厚度可为120微米至160微米之间。

特别一提的是，在不同的应用例中，复合石墨薄片与物件也可不需分离而直接将其应用于热传导上，本发明并不限定。

因此，本实施例的复合石墨薄片具有柔性，内含石墨基材与石墨烯层，石墨烯层混合于石墨基材中，且石墨烯层的含量为石墨基材的5％至10％之间。其中，石墨基材包含多层石墨薄片，而石墨薄片的尺寸可为100微米至300 微米之间，其厚度可为2微米至3微米之间。另外，石墨烯层包含多层石墨烯，而石墨烯的尺寸为50微米至80微米之间，其厚度为0.02微米至0.05 微米之间。此外，复合石墨薄片的厚度可为120微米至160微米之间。

承上，由于复合石墨薄片中内含的石墨薄片与石墨烯微粒具有良好的导热性，可快速地将热能由热源传导出来，而且复合石墨薄片的厚度为120微米至160微米之间，使得复合石墨薄片可应用作为导热材料应用，符合现今电子产品轻薄化的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则的内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围的内。

Claims

1.一种制备复合石墨薄片的浆料，包括：一溶剂；一石墨基材，包含多层石墨薄片，该石墨薄片的尺寸为100微米至300微米之间，其厚度为2微米至3微米之间；以及一石墨烯层，包含多层石墨烯，该石墨烯的尺寸为50微米至80微米之间，其厚度为0.02微米至0.05微米之间；其中，所述石墨薄片与所述石墨烯均匀混合于该溶剂中，且该石墨基材的重量百分比为23％至85％之间，该石墨烯层的含量为该石墨基材的5％至10％之间。

2.如权利要求1所述的浆料，其中该溶剂为水、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、酮类、醇类、醋酸乙脂或甲苯中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的浆料，其中该溶剂为N-甲基吡咯烷酮或丙酮、乙醇或乙二醇。

4.如权利要求1所述的浆料，其中该石墨基材的重量百分比为22％至65％之间。