CN110451964A - 一种高取向性石墨块材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种高取向性石墨块材料的制备方法。本发明高取向性石墨块材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将聚酰亚胺薄膜按照一定的尺寸裁剪后进行堆叠，在堆叠一定层数后的聚酰亚胺薄膜表面或每片聚酰亚胺薄膜表面涂布一层粘结剂，堆叠成叠层体；（2）把堆叠好的聚酰亚胺叠层体放置在热压炉的工装中，设置热压炉的温度和压力进行碳化和石墨化；（3）对碳化和石墨化后的聚酰亚胺叠层体进行剪裁或机加工处理，获得完整的石墨块产品。本发明能够制备不同规格的石墨块体，方法简易，且制备的石墨块材料传热性能优异，采用中间相沥青或其他易石墨化的高分子材料酚醛树脂或氧化石墨烯浆料作为粘结剂，可避免石墨块出现分层现象。

Description

一种高取向性石墨块材料的制备方法
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种高取向性石墨块材料的制备方法。
背景技术
近年来，随着电子产业的发展，要解决电子设备的发热问题也日趋重要。目前，业界已经开始寻求具有更高散热能力或传热能力的材料来解决这样的问题，而层状高取向性石墨块体材料是一种良好的选择。这种高取向性石墨块体在取向方向上的热导率在800W/m·K以上。
现有的制备高取向石墨块体高导热性材料的常见手段是化学气相沉积法（CVD），而CVD存在着成本高，周期长等缺陷，进而无法实现大规模的生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种高取向性石墨块材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高取向性石墨块材料的制备方法，其特征在于，该高取向性石墨块材料的制备方法具有以下特征：
一种高取向性石墨块材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚酰亚胺薄膜按照一定的尺寸裁剪后进行堆叠，在堆叠一定层数后的聚酰亚胺薄膜表面或每片聚酰亚胺薄膜表面涂布一层粘结剂，继续堆叠聚酰亚胺薄膜，直至聚酰亚胺薄膜叠层体成品厚度达到500μm~20cm；
（2）把堆叠好的聚酰亚胺叠层体放置在热压炉的工装中，设置热压炉的温度和压力如下：
碳化过程：热压炉进行程序升温至1000~1500℃，压力升至0.01~0.2kg/cm2，并在最高温度保温30~300min；
石墨化过程：待碳化程序结束后，继续升温至2700~3000℃，压力升至20~400kg/cm2，并在最高温保压保温30~180min，随后程序降温至1000℃，终止程序，自然冷却至室温；
（3）取出炉中的叠烧样品，进行剪裁或机加工处理，获得完整的石墨块产品。
步骤（1）中所述聚酰亚胺薄膜表面涂布的粘结剂为中间相沥青、酚醛树脂或氧化石墨烯浆料。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）能够制备不同规格的石墨块体，厚度可调，厚度在500μm~20cm之间，方法简易；
（2）制备的石墨块材料传热性能优异，导热系数在1200~2000W/m·K；
（3）采用中间相沥青或其他易石墨化高分子材料如酚醛树脂或氧化石墨烯浆料作为粘结剂，可避免石墨块出现分层现象。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
具体实施方式
实施例1
一种高取向性石墨块材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将厚度为25μm的聚酰亚胺薄膜按照127mm×127mm的尺寸裁剪后进行堆叠，每堆叠10层均匀涂布一层中间相沥青粘结剂，继续堆叠聚酰亚胺薄膜，直至聚酰亚胺薄膜叠层体成品厚度达到10cm；
（2）把堆叠好的聚酰亚胺叠层体放置在热压炉的工装中，设置热压炉的温度和压力程序如下：
碳化过程：热压炉进行程序升温至1100℃，压力升至0.1kg/cm2，并保温180min；
石墨化过程：待碳化程序结束后，继续升温至2800℃，压力升至300kg/cm2，并保压保温60min，随后程序降温至1000℃，终止程序，自然冷却至室温；
（3）取出炉中的叠烧样品，经过剪裁获得完整的石墨块产品。
实施例2
一种高取向性石墨块材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将厚度为50μm的聚酰亚胺薄膜按照127mm×127mm的尺寸裁剪后进行堆叠，每堆叠10层均匀涂布一层中间相沥青粘结剂，继续堆叠聚酰亚胺薄膜，直至聚酰亚胺薄膜叠层体成品厚度达到20cm；
（2）把堆叠好的聚酰亚胺叠层体放置在热压炉的工装中，设置热压炉的温度和压力程序如下：
碳化过程：热压炉进行程序升温至1500℃，压力升至0.2kg/cm2，并保温300min；
石墨化过程：待碳化程序结束后，继续升温至3000℃，压力升至300kg/cm2，并保压保温100min，随后程序降温至1000℃，终止程序，自然冷却至室温；
（3）取出炉中的叠烧样品，经过机加工处理获得完整的石墨块产品。
实施例3
一种高取向性石墨块材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将厚度为25μm的聚酰亚胺薄膜按照127mm×127mm的尺寸裁剪后进行堆叠，在每片聚酰亚胺薄膜表面涂布粘结剂酚醛树脂，继续堆叠聚酰亚胺薄膜，直至聚酰亚胺薄膜叠层体成品厚度达到500μm；
（2）把堆叠好的聚酰亚胺叠层体放置在热压炉的工装中，设置热压炉的温度和压力程序如下：
碳化过程：热压炉进行程序升温至1000℃，压力升至0.1kg/cm2，并保温180min；
石墨化过程：待碳化程序结束后，继续升温至2800℃，压力升至20kg/cm2，并保压保温180min，随后程序降温至1000℃，终止程序，自然冷却至室温；
（3）取出炉中的叠烧样品，经过剪裁获得完整的石墨块产品。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据本发明实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (2)

1.一种高取向性石墨块材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将聚酰亚胺薄膜按照一定的尺寸裁剪后进行堆叠，在堆叠一定层数后的聚酰亚胺薄膜表面或每片聚酰亚胺薄膜表面涂布一层粘结剂，继续堆叠聚酰亚胺薄膜，直至聚酰亚胺薄膜叠层体成品厚度达到500μm~20cm；
（2）把堆叠好的聚酰亚胺叠层体放置在热压炉的工装中，设置热压炉的温度和压力如下：
碳化过程：热压炉进行程序升温至1000~1500℃，压力升至0.01~0.2kg/cm2，并在最高温度保温30~300min；
石墨化过程：待碳化程序结束后，继续升温至2700~3000℃，压力升至20~400kg/cm2，并在最高温保压保温30~180min，随后程序降温至1000℃，终止程序，自然冷却至室温；
（3）取出炉中的叠烧样品，进行剪裁或机加工处理，获得完整的石墨块产品。
2.根据权利要求1所述的高取向性石墨块材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述聚酰亚胺薄膜表面涂布的粘结剂为中间相沥青、酚醛树脂或氧化石墨烯浆料。
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