一种PET/石墨烯导热膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及石墨烯材料制备应用领域，公开了一种PET/石墨烯导热膜及其制备方法。本发明专利技术开创性地采用石墨烯量子点作为添加剂，相比现有的高分子表面活性剂和分散剂，不会引入新的杂质降低导热性能，石墨烯量子点本身具有良好的导热性能，可以大幅度提高导热膜的热辐射率，改善导热膜的散热性能。在PET/石墨烯导热膜中加入石墨烯量子点还能有效减少石墨烯之间的凝聚，提高石墨烯在散热涂料中的稳定性，使其在浆料中均匀分散，且在散热过程不会产生危害人体和环境的有害物质，绿色环保，制备得到的PET/石墨烯复合材料导热膜石墨烯的热扩散系数为7～10 cm2/S，导热系数为1000～1300 W/m·k。

【技术实现步骤摘要】
一种PET/石墨烯导热膜及其制备方法
本专利技术涉及石墨烯材料制备应用领域，更具体地，涉及一种PET/石墨烯导热膜及其制备方法。
技术介绍
对于电子产品而言，其各个部件有效的散热来获得较低的工作温度对其使用寿命和运行速度会产生极其重要的影响。随着科技的不断发展和进步，特别是计算机芯片多核化已经成为主流，且运行速度不断加快，功率也随之增长，有效的散热对其运行速度起着举足轻重的作用。目前，市场上的散热主流产品为石墨类导热膜，然而，其散热性能远远满足不了电子信息产品散热器件的散热需求，成为了大多电子产品的散热瓶颈。石墨烯是一种由碳原子按照六边形进行排布并相互连接而成的碳分子，其结构非常稳定，是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。石墨烯导热系数高达5000W/m·K，可以在涂料、电子、航天军工、新能源、新材料等领域得到广泛应用。因此，将石墨烯作为主要散热介质制备石墨烯导热膜成为研究热点。现有的石墨烯导热膜通常直接采用石墨烯作为基体材料，由于石墨烯之间容易凝聚，导致其在浆料中分散不均匀，从而使得导热膜的导热性能不佳。为了减少石墨烯之间的凝聚，提高石墨烯在导热膜中的稳定性，通常需要添加聚乙烯蜡、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮等化学制剂作为分散剂或表面活性剂，添加上述化学制剂虽然能在一定程度上减少石墨烯之间的凝聚，但使用化学制剂在散热过程中容易挥发，危害人体和环境。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种PET/石墨烯导热膜的制备方法。所述PET/石墨烯导热膜中添加石墨烯量子点，有效减少石墨烯之间的凝聚，使其在浆料中分散均匀，进而提高导热膜的散热性能，散热过程中不会引入新的杂质，绿色环保。本专利技术的另一目的在于提供一种PET/石墨烯导热膜。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种PET/石墨烯导热膜的制备方法，包括以下步骤：S1.制备石墨烯浆料：S11.将石墨烯量子点、石墨烯和溶剂在超声作用下进行混合研磨、剪切，超声功率为1000～1200W，时间为40～60min，得到复合浆体材料；S12.向步骤S11制得的复合浆体中加入脲醛树脂、固化剂和碳纳米管后，进行搅拌，转速为1000～1200rpm，搅拌时间为2～4h，得到石墨烯散热浆料；S13.在步骤S12得到的石墨烯散热浆料中加入导热金属粉、消泡剂和防氧化剂，充分搅拌，转速为1200～1500rpm，搅拌时间为2～3h，混合均匀后即得石墨烯散热涂料；其中，步骤S1中，所述石墨烯散热浆料由以下重量份组分组成：石墨烯6～12份、脲醛树脂50～70份、石墨烯量子点12～30份、导热金属粉2～5份、碳纳米管3～6份、溶剂12～24份、固化剂5～8份、消泡剂12～16份和防氧化剂1～5份；S2.PET膜电晕：采用电晕机对30μm厚度PET进行电晕处理；S3.采用台式涂布机将均匀混合的石墨烯散热浆料以挂涂的方式涂布在电晕处理过的PET膜上，刮刀高度为10～50mm；S4.将步骤S3涂布好的PET膜进行干燥处理；S5.采用对辊辊压机对干燥好的PET膜进行热滚压处理，得到PET基石墨烯导热膜；S6.对滚压处理之后的PET基石墨烯导热膜进行裁边处理得到尺寸一致的PET/石墨烯导热膜。进一步地，步骤S1中，所述石墨烯浆料由以下重量份组分组成：石墨烯8～12份、脲醛树脂60～65份、石墨烯量子点18～30份、导热金属粉3～4份、碳纳米管3～5份、溶剂18～24份、固化剂6～8份、消泡剂12～15份和防氧化剂2～4份。进一步地，步骤S1中，所述石墨烯量子点的尺寸为2～4nm；进一步地，步骤S1中，所述导热金属粉为铜粉、银粉和铝粉中任意一种，粒度为5～10μm；所述碳纳米管的纯度≥96wt％，灰分≤0.4wt％，比表面积为100～200m2/g。本专利技术提供的PET基石墨烯导热膜通过将石墨烯、碳纳米管和导热金属粉等导热材料的相互结合作用，热源产生的热量能够通过上述三者形成的导热网链迅速均匀地传导扩散到涂膜表面的石墨烯，表面石墨烯再迅速以对流、红外辐射的形式把热量散发出去，从而达到大幅度降低热源温度的效果。进一步地，所述固化剂为氯化铵、乙二胺和乙烯基三胺中任意一种。进一步地，所述消泡剂为乳化硅油、有机硅氧烷、聚氧丙烯甘油醚中任意一种。进一步地，所述溶剂为水、乙醇、异丙醇、丁酮中任意一种。进一步地，所述防氧化剂为抗坏血酸和亚硫酸钠中任意一种。进一步地，步骤S2中电晕机的放电功率为0.3KVA～1.5KVA，转速100～500r/min。进一步地，步骤S4中所述干燥处理是指在60℃的真空干燥箱内，干燥12h。进一步地，步骤S5中所述热滚压处理的上模温度稳定为80～110℃，下模温度稳定为80～110℃，转速为30～100r/min。一种上述PET/石墨烯导热膜的制备方法制备得到PET/石墨烯导热膜。进一步地，所述PET/石墨烯复合材料导热膜的热扩散系数为7～10cm2/S，导热系数为1000～1300W/m·k。相比现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术开创性地采用石墨烯量子点作为添加剂，相比现有的高分子表面活性剂和分散剂，不会引入新的杂质降低导热性能。同时，石墨烯量子点本身具有良好的导热性能，可以大幅度提高导热膜的热辐射率，改善导热膜的散热性能。在PET/石墨烯导热膜中加入石墨烯量子点还能有效减少石墨烯之间的凝聚，提高石墨烯在散热涂料中的稳定性，使其在浆料中均匀分散，且在散热过程不会产生危害人体和环境的有害物质，绿色环保。本专利技术以脲醛树脂作为成膜物质，将石墨烯、碳纳米管、导热金属粉等导热材料均匀分散于涂膜中，使得导热材料间形成接触和相互作用，体系内形成网状或链状结构形态，使得PET/石墨烯导热膜形成导热网链，从而大幅度提高了PET/石墨烯导热膜的导热散热性能。本专利技术围绕石墨烯散热浆料，对工艺进行了优化，具体地对辊压压力、涂膜厚度、溶剂种类以及浆液粘度进行了调整，极大地提高了PET/石墨烯导热膜的导热性能，并且能实现大规模的生产。本专利技术制备得到的PET/石墨烯导热膜石墨烯的热扩散系数为7～10cm2/S，导热系数为1000～1300W/(m·k)。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术。以下实施例仅为示意性实施例，并不构成对本专利技术的不当限定，本专利技术可以由
技术实现思路
限定和覆盖的多种不同方式实施。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、化合物和设备为本
常规试剂、化合物和设备。实施例1本实施例一种石墨烯散热浆料的制备方法，包括以下步骤：S1.将石墨烯量子点、石墨烯和溶剂在超声作用下进行混合研磨、剪切，超声功率为1000W，时间为60min，得到复合浆体材料；S2.向步骤S1制得的复合浆体中加入脲醛树脂、固化剂和碳纳米管后，进行搅拌，转速为1000～1200rpm，搅拌时间为2～4h，得到石墨烯散热浆料；S3.在步骤S2得到的石墨烯散热浆料中加入导热金属粉、防氧化和消泡剂，充分搅拌，转速为1200～1500rpm，搅拌时间为2～3h，混合均匀后即得石墨烯散热涂料。其中，上述各组分的质量份数组成为：石墨烯6份、脲醛树脂50份、助剂25份、石墨烯量子点12份、导热金属粉5份、碳纳米管3份、溶剂12份、固化剂5份、消泡剂16份和防氧化剂1份。所述石墨烯量子点的尺寸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PET/石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.制备石墨烯散热浆料：S11.将石墨烯量子点、石墨烯和溶剂在超声作用下进行混合研磨、剪切，超声功率为1000~1200 W，时间为40~60 min，得到复合浆体材料；S12.向步骤S11制得的复合浆体材料中加入脲醛树脂、固化剂和碳纳米管后，进行搅拌，转速为1000~1200 rpm，搅拌时间为2~4 h，得到石墨烯散热浆料初始产品；S13.在步骤S12得到的石墨烯散热浆料初始产品中加入导热金属粉、消泡剂和防氧化剂，充分搅拌，转速为1200~1500 rpm，搅拌时间为2~3 h，混合均匀后即得石墨烯散热浆料；其中，步骤S1中，所述石墨烯散热浆料由以下重量份组分组成：石墨烯6~12份、脲醛树脂50~70份、石墨烯量子点12~30份、导热金属粉2~5份、碳纳米管3~6份、溶剂12~24份、固化剂5~8份、消泡剂12~16份和防氧化剂1~5份；S2.PET膜电晕：采用电晕机对30 μm厚度PET进行电晕处理；S3.采用台式涂布机将均匀混合的石墨烯散热浆料以挂涂的方式涂布在电晕处理过的PET膜上，刮刀高度为10~50 mm；S4.将步骤S3涂布好的PET膜进行干燥处理；S5.采用对辊辊压机对干燥好的PET膜进行热滚压处理，得到PET基石墨烯导热膜；S6.对滚压处理之后的PET基石墨烯导热膜进行裁边处理得到尺寸一致的PET/石墨烯导热膜。...

【技术特征摘要】
1.一种PET/石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.制备石墨烯散热浆料：S11.将石墨烯量子点、石墨烯和溶剂在超声作用下进行混合研磨、剪切，超声功率为1000~1200W，时间为40~60min，得到复合浆体材料；S12.向步骤S11制得的复合浆体材料中加入脲醛树脂、固化剂和碳纳米管后，进行搅拌，转速为1000~1200rpm，搅拌时间为2~4h，得到石墨烯散热浆料初始产品；S13.在步骤S12得到的石墨烯散热浆料初始产品中加入导热金属粉、消泡剂和防氧化剂，充分搅拌，转速为1200~1500rpm，搅拌时间为2~3h，混合均匀后即得石墨烯散热浆料；其中，步骤S1中，所述石墨烯散热浆料由以下重量份组分组成：石墨烯6~12份、脲醛树脂50~70份、石墨烯量子点12~30份、导热金属粉2~5份、碳纳米管3~6份、溶剂12~24份、固化剂5~8份、消泡剂12~16份和防氧化剂1~5份；S2.PET膜电晕：采用电晕机对30μm厚度PET进行电晕处理；S3.采用台式涂布机将均匀混合的石墨烯散热浆料以挂涂的方式涂布在电晕处理过的PET膜上，刮刀高度为10~50mm；S4.将步骤S3涂布好的PET膜进行干燥处理；S5.采用对辊辊压机对干燥好的PET膜进行热滚压处理，得到PET基石墨烯导热膜；S6.对滚压处理之后的PET基石墨烯导热膜进行裁边处理得到尺寸一致的PET/石墨烯导热膜。2.根据权利要求1所述PET/石墨烯导热膜的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：林前锋，
申请(专利权)人：湖南国盛石墨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43