高导热石墨烯复合散热膜及其制备方法与流程

本技术涉及石墨烯散热膜，更具体地说，涉及一种高导热石墨烯复合散热膜及其制备方法。

背景技术：

1、一些制备石墨烯导热复合膜的方法为，将单层氧化石墨烯和其他助剂、溶剂一同研磨搅拌，得到浆料，再涂覆到载带膜上，干燥后，再撕下石墨烯膜，高温热压成型后得到石墨烯导热复合膜。

2、采用上述制备方法得到石墨烯导热复合膜，一方面，石墨是由一层层石墨烯叠起来的，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯，要获得石墨烯单层膜并不容易，另一方面，单层石墨烯的厚度0.334nm，片径0.8～2μm，石墨烯膜经过研磨搅拌容易折叠、褶皱、破碎，得到的石墨烯复合膜中，石墨烯呈严重折叠、严重褶皱或者碎片的形态。由于石墨烯的折叠程度越大，碎片化程度越高，其导热系数越小，故而该制备方法得到石墨烯导热复合膜，没有较好的保留石墨烯膜的高导热性能，从而使得该石墨烯导热复合膜的导热效率较低。

技术实现思路

1、一些制备石墨烯导热复合膜的方法，采用将单层氧化石墨烯和其他助剂、溶剂一同研磨搅拌的方式，石墨烯呈现严重折叠、严重褶皱或者碎片的形态，没有较好的保留石墨烯膜的高导热性能，从而使得该石墨烯导热复合膜的导热效率较低，鉴于此，本技术提出了一种高导热石墨烯复合散热膜的制备方法，以保留石墨烯较为完整和平整的形态，提高石墨烯导热复合膜的导热效率。

2、第一方面，本技术提出了一种高导热石墨烯复合散热膜的制备方法，并采用如下技术方案。

3、一种高导热石墨烯复合散热膜的制备方法，所述制备方法包括：

4、取石墨原材浸泡入液氨中，得到松散石墨，分离出所述松散石墨；

5、将所述松散石墨浸泡入氧化剂中进行氧化反应，得到氧化石墨，分离出所述氧化石墨并清洗干净；

6、然后将清洗干净的所述氧化石墨加入抗皱剂中进行抗皱反应，得到抗皱石墨，接着分离出所述抗皱石墨并清洗干净；

7、将清洗干净的所述抗皱石墨加入聚合物溶液中，得到浆液，将所述浆液制作成膜形状，待浆液干燥后，再热压使聚合物熔融，冷却成型，得到所述高导热石墨烯复合散热膜。

8、通过采用上述技术方案，取石墨原材浸泡入液氨中，液氨容易渗透到石墨原材内部，降低石墨烯的分子间作用力，石墨原材浸泡入液氨后变得松散，石墨原材中的多层的石墨烯层能较好的分散开来，分散的石墨烯的导热效率显著高于紧密贴合的多层石墨烯；然后将石墨烯进行氧化，石墨烯表面和内部生出了众多羟基；接着将氧化石墨加入抗皱剂中进行抗皱反应，抗皱剂的活性基团与氧化石墨分子上的羟基共价结合，对石墨烯分子平面起了缓和冲击力的作用，使石墨烯不易变形，而且在石墨烯分子发生形变之后，被压缩的抗皱剂分子反弹，使得石墨烯分子能很快地回复到原来的位置，从而提高石墨烯的抗皱性。采用本方法可以保留石墨烯较为完整和平整的形态，不容易出现折叠、褶皱或者碎片的形态，完整、平整并且分散开来的石墨烯提高了石墨烯导热复合膜的导热效率。

9、作为该高导热石墨烯复合散热膜的制备方法的一种改进，所述液氨的温度为-70～-50℃，所述石墨原材浸泡入所述液氨中的时间为1～2h。

10、通过采用上述技术方案，石墨较为松散，石墨烯层较为平整。

11、作为该高导热石墨烯复合散热膜的制备方法的一种改进，所述石墨原材的质量和所述液氨的体积之比为1g/(10～20)ml。

12、通过采用上述技术方案，该配比的液氨有效保证了石墨的松散开来的效果。

13、作为该高导热石墨烯复合散热膜的制备方法的一种改进，所述氧化剂为质量浓度50～80％的硝酸或浓度为0.01～0.03g/ml的高锰酸钾溶液；所述石墨原材的质量和所述氧化剂的体积之比1g/(2～4)ml；所述氧化反应的温度为40～80℃，所述氧化反应的时间为0.5～1h。

14、通过采用上述技术方案，氧化剂将石墨烯氧化，石墨烯分子上生成了大量的羟基。

15、作为该高导热石墨烯复合散热膜的制备方法的一种改进，所述抗皱剂为浓度0.05～0.1g/ml的丁烷四羧酸水溶液，所述石墨原材的质量和所述抗皱剂的体积之比为1g/(5-10)ml，所述抗皱反应的温度为70～100℃，所述抗皱反应的时间为1～3h。

16、通过采用上述技术方案，丁烷四羧酸的多羧基可以和氧化石墨烯上的羟基键合，也可以和邻近层的氧化石墨烯键合，增强了多层石墨烯结构的稳定性，丁烷四羧酸吸附在石墨烯分子表面，丁烷四羧酸的空间立体结构具有较好的受压反弹性，使得氧化石墨烯具有良好的受压反弹性，即氧化石墨烯具有良好抗皱性。70～100℃的温度时，丁烷四羧酸在水中的溶解度较大，并且氧化石墨烯在丁烷四羧酸水溶液中的溶解性较好，丁烷四羧酸可以较好的渗透石墨烯并进行反应。

17、作为该高导热石墨烯复合散热膜的制备方法的一种改进，所述聚合物溶液之中的聚合物为聚酰亚胺，溶剂为二甲亚砜。所述石墨原材和所述聚合物的质量比为1:(5～10)。在所述聚合物溶液的温度为70～140℃时，将所述抗皱石墨加入所述聚合物溶液中，得到所述浆液。

18、通过采用上述技术方案，石墨烯和聚酰亚胺复合形成复合浆液，聚酰亚胺耐高温，长期使用温度范围-200～300℃，是制作散热膜的较佳材料，石墨烯加强了复合散热膜的导热性。二甲亚砜可以溶解聚酰亚胺，70～140℃的聚合物溶液，聚合物溶液可以渗透多层氧化石墨烯的缝隙中，以能较好的维持石墨烯的形态，稳定多层石墨烯的结构。

19、作为该高导热石墨烯复合散热膜的制备方法的一种改进，所述聚合物溶液之中的聚合物为聚萘二甲酸乙二醇酯，溶剂为dmf。所述石墨原材和所述聚合物的质量比为1:(5～10)。在所述聚合物溶液的温度为70～140℃时，将所述抗皱石墨加入所述聚合物溶液中，得到所述浆液。

20、通过采用上述技术方案，聚萘二甲酸乙二醇酯具有良好的耐热性能和机械性能，在70～140℃时可以很好的溶解在dmf中。70～140℃的聚合物溶液可以渗透多层氧化石墨烯的缝隙中，较好的相互分散，以在凝固后能较好的维持石墨烯的形态。

21、作为该高导热石墨烯复合散热膜的制备方法的一种改进，所述热压的温度为400～450℃。

22、通过采用上述技术方案，在400～450℃下，聚合物熔融，例如聚酰亚胺和聚萘二甲酸乙二醇酯均熔融，熔融的聚合物，各个聚合物粒子相互融合，形成复合散热膜。

23、第二方面，本技术还提出一种高导热石墨烯复合散热膜，并采用如下技术方案。

24、一种高导热石墨烯复合散热膜，根据如上所述的制备方法所制备得到。

25、通过采用上述技术方案，先将石墨原材浸泡入液氨中，石墨原材中的多层的石墨烯层能较好的分散开来，然后将石墨烯进行氧化，石墨烯表面和内部生出了众多羟基，接着将氧化石墨加入抗皱剂中进行抗皱反应，抗皱剂的活性基团与氧化石墨分子上的羟基共价结合，提高石墨烯的抗皱性，将石墨烯和聚合物复合，制得的石墨烯复合散热膜具有良好的散热性能。

26、综上所述，本技术的石墨烯复合散热膜及其制备方法具有如下有益效果：

27、先将石墨中的各层石墨烯散开，分散的石墨烯的导热性比紧密粘合的石墨烯的导热性更好，然后对分散的石墨烯进行氧化和抗皱处理，进一步提升石墨烯的导热性能，该石墨烯和聚合物溶液混合成浆料，分散的石墨烯不容易重新聚合，因而制备得到的石墨烯复合散热膜充分发挥了单层石墨烯的导热性，复合散热膜的导热性好。