一种石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种石墨烯‑碳纳米管薄膜基导热垫片及其制备方法，所述导热垫片包括基材和设置在基材上的复合石墨烯‑碳纳米管薄膜，所述复合石墨烯‑碳纳米管薄膜由至少两层的单层石墨烯‑碳纳米管薄膜叠加得到，各所述单层石墨烯‑碳纳米管薄膜之间设置有导热胶层。所述导热垫片具有导热效果好，拉伸和压缩变形大，重量小的特点。

Graphene carbon nanotube film based thermal conductive gasket and preparation method thereof

The present invention provides a graphene carbon nanotube film based thermal gasket and a preparation method. The heat conduction gasket includes a substrate and a composite graphene carbon nanotube film arranged on a substrate. The composite graphene carbon nanotube film is superimposed by at least two layers of single-layer graphene carbon nanotube films. A thermal conductive adhesive layer is arranged between the monolayer graphene carbon nanotube films. The heat conducting gasket has the advantages of good thermal conductivity, large deformation and large weight and small weight.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片及其制备方法
本专利技术属于导热材料领域，涉及一种导热垫片，尤其涉及一种石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片及其制备方法。
技术介绍
现今热界面材料经过几十年的发展，从最初的导热油、导热硅脂、导热矽胶布等低端产品逐步发展到导热垫片、相变化材料、导热凝胶以及液态金属等高端的产品，技术也逐步得到提升，其中以导热垫片发展最为迅速，应用最为广泛。传统的导热垫片基本都是以硅胶或者其它高分子材料作为基体材料，通过填充导热粉体，使复合材料具有导热通道，从而起到材料的热传导作用，填充的粉体越多，粉体粒径搭配越合理，导热通道越多，相应的材料导热系数越高，但是随着填充材料越来越多，产品的力学性能，尤其是拉伸强度和可压缩性大幅下降，从而在很多场合应用受到局限，同时，填充的粉体越多，材料的密度也随之增加，显然与当今追求轻质化和用户体检的大潮流不符。目前，市面上现有的高分子基材的导热垫片的导热系数一般在5W/m·K以下，随着电子产品等各行业逐渐发展成更高集成度、更高热流密度、更小空间，现有导热产品难以满足需求，需要更高导热系数的热界面材料将核心发热部件的热量更快速导出。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片及其制备方法，所述导热垫片通过石墨烯和碳纳米管薄膜复合的方式，充分发挥了石墨烯和碳纳米管在特定方向上优异的导热性能，在薄膜的径向方向形成大量的导热通道。具有导热效果好，拉伸和压缩变形大，重量小的特点。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术目的之一在于提供一种石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片，所述导热垫片包括基材和垂直设置在基材上的复合石墨烯-碳纳米管薄膜，所述复合石墨烯-碳纳米管薄膜由至少两层的单层石墨烯-碳纳米管薄膜叠加得到，各所述单层石墨烯-碳纳米管薄膜之间设置有导热胶层。作为本专利技术优选的技术方案，所述复合石墨烯-碳纳米管薄膜的厚度为0.05～2.0mm，如0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或2.0mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述导热胶层的厚度为10～100μm，如10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述基材层的厚度为10～30μm，如10μm、12μm、15μm、18μm、20μm、22μm、25μm、28μm或30μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述基材的原料为柔性高分子材料。其中，所述柔性高分子材料为单组分或双组份导热硅胶。优选地，所述导热胶为单组分或双组分导热硅胶。本专利技术目的之二在于提供一种上述石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)在单层石墨烯-碳纳米管薄膜的表面涂布导热胶，并将涂布有导热胶的单层石墨烯-碳纳米管薄膜叠加，得到复合石墨烯-碳纳米管薄膜；(2)将步骤(1)得到的复合石墨烯-碳纳米管薄膜加热固化，固化后与导热基材复合得到石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述将涂布有导热胶的单层石墨烯-碳纳米管薄膜叠加时需保证各单层石墨烯-碳纳米管薄膜的取向相同。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述将涂布有导热胶的单层石墨烯-碳纳米管薄膜叠加的层数为100～2000层，如100层、200层、500层、800层、1000层、1200层、1500层、1800层或2000层等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述固化的温度为80～130℃，如80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃或130℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，步骤(2)所述固化的压力为0.01～0.1MPa，如0.01MPa、0.02MPa、0.03MPa、0.04MPa、0.05MPa、0.06MPa、0.07MPa、0.08MPa、0.09MPa或0.1MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，步骤(2)所述固化的时间为0.5～2.0h，如0.5h、0.6h、0.8h、1.0h、1.2h、1.5h、1.8h或2.0h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，在步骤(2)所述将复合石墨烯-碳纳米管薄膜与基材复合前对所述石墨烯-碳纳米管薄膜沿径向切片至厚度为0.3～2mm，如0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或2.0mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述单层石墨烯-碳纳米管薄膜的制备方法为：将碳纳米管聚集体浸入石墨烯分散液，沿径向对碳纳米管聚集体进行牵伸处理，烘干得到单层石墨烯-碳纳米管薄膜；优选地，所述碳纳米管聚集体浸入石墨烯分散液的时间为30～60s，如30s、35s、40s、45s、50s、55s或60s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述石墨烯分散液的分散介质为乙醇。作为本专利技术优选的技术方案，所述牵伸处理的牵伸率为5～25％，如5％、10％、15％、20％、25％或30％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。其中，牵伸率程度越高，则构成石墨烯-碳纳米管薄膜的碳纳米管取向度越高，形成更多的导热通道。优选地，所述烘干温度为60～100℃，如60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述烘干时间为3～10min，如3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min或10min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术使用的石墨烯-碳纳米管薄膜的制备方法并不限于上述列举出的制备方法，其他制备方法如粉体混合抽滤制纸法、粉体混合涂布法以及阵列纺丝喷涂溶液法等等其他方法制备得到的石墨烯-碳纳米管薄膜也可用于本专利技术所述石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片的制备。其中，所述碳纳米管聚集体的制备方法为：碳源、催化剂以及载气在1350～1500℃下反应生长得到，其中反应温度可以是1350℃、1360℃、1380℃、1400℃、1420℃、1450℃、1480℃或1500℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述碳源包括甲醇、乙醇、异丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯‑碳纳米管薄膜基导热垫片，其特征在于，所述导热垫片包括基材和垂直设置在基材上的复合石墨烯‑碳纳米管薄膜，所述复合石墨烯‑碳纳米管薄膜由至少两层的单层石墨烯‑碳纳米管薄膜叠加得到，各所述单层石墨烯‑碳纳米管薄膜之间设置有导热胶层。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片，其特征在于，所述导热垫片包括基材和垂直设置在基材上的复合石墨烯-碳纳米管薄膜，所述复合石墨烯-碳纳米管薄膜由至少两层的单层石墨烯-碳纳米管薄膜叠加得到，各所述单层石墨烯-碳纳米管薄膜之间设置有导热胶层。2.根据权利要求1所述的导热垫片，其特征在于，所述复合石墨烯-碳纳米管薄膜的厚度为0.05～2.0mm；优选地，所述导热胶层的厚度为10～100μm；优选地，所述基材层的厚度为10～30μm。3.根据权利要求1所述的导热垫片，其特征在于，所述基材的原料为柔性高分子材料；优选地，所述导热胶为单组分或双组份导热硅胶。4.一种权利要求1-3任一项所述的石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)在单层石墨烯-碳纳米管薄膜的表面涂布导热胶，并将涂布有导热胶的单层石墨烯-碳纳米管薄膜叠加，得到复合石墨烯-碳纳米管薄膜；(2)将步骤(1)得到的复合石墨烯-碳纳米管薄膜加热固化，固化后与导热基材复合得到石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述将涂布有导热胶的单层石墨烯-碳纳米管薄膜叠加时需保证各单层石墨烯-碳纳米管薄膜的取向相同。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述将涂布有导热胶的单层石墨烯-碳纳米管薄膜叠加的层数为100～2000层。7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述固化的温度为80～130℃；优选地，步骤(2)所述固化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：童潇，马冬雷，楚盛，
申请(专利权)人：东莞市明骏智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44