一种石墨胶带及其制备方法技术

技术编号:20755210 阅读:23 留言:0更新日期:2019-04-03 12:15
本发明专利技术提供了一种石墨胶带,包括石墨层,所述石墨层的上表面和/或下表面设有多个孔,覆盖在石墨层表面并渗透在石墨层内部的的聚酰亚胺。石墨胶带的制备方法为:在石墨层的上表面和/或下表面打孔,然后在石墨层的表面涂覆一层聚酰胺酸液膜,静置,得到半成品;将半成品进行亚胺化热处理,得到石墨胶带。本申请的石墨胶带具有极佳的机械性能和剥离强度,抗拉强度大于200Mpa,剥离强度为1.5‑3.0kgf/cm,同时具有优异的导热性能,导热系数在151w/(m.k)以上。该方法加工方便,生产效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨胶带及其制备方法
本专利技术属于石墨材料
,具体涉及一种石墨胶带及其制备方法。
技术介绍
随着电子产品要求功能越来越多,厚度越来越薄,电子产品发热问题要求也越来越高,已经成为电子产品重点需要解决的一个问题,而传统的导热硅脂、导热硅胶片、铝型材散热片等因为导热率不能满足日趋发展的电子产品散热要求。传统的石墨导热胶带的制备工艺通常是使用背胶的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚亚酰胺(PI)、聚乙烯(PE)等基材与石墨层进行复合而制成的。所得石墨导热胶带具有导热性能好的特点,通常用于电子产品如笔记本电脑、手机等处理器及其它位置的散热。但由于使用温度对所用胶系的影响和石墨本身的疏松结构,通常一段时间后,石墨导热带的胶系会发生老化,造成石墨层的脱落,影响石墨导热带的使用寿命的同时造成整个产品散热不均匀,影响产品的使用体验。另有专利号CN103059761B公开了高导热系数的石墨散热胶带,将聚酰胺酸高分子进行直接热处理、碳化、石墨化,进而覆膜合成石墨带,从而获得具有定向取向结构的高导热石墨散热材料,但聚亚酰胺高分子在热处理过程中转化率<95%,所得石墨层中夹杂的聚酰亚胺高分子对石墨膜的散热系数有严重影响,且该方法原材料成本高,能耗高,工艺不稳定,不能大规模使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有制备方法得到的石墨胶带存在的结合力不高,能耗高,工艺不稳定的缺陷,提供了一种石墨胶带及其制备方法,此石墨胶带为单面或双面的榫卯结构,具有极佳的机械性能和剥离强度,抗拉强度大于200Mpa,剥离强度为1.5-3.0kgf/cm,同时具有优异的导热性能,导热系数在151w/(m.k)以上。该方法加工方便,生产效率高。本专利技术提供了一种石墨胶带,包括石墨层,所述石墨层的上表面和/或下表面设有多个孔,覆盖在石墨层表面并渗透在石墨层内部的的聚酰亚胺。优选的,所述石墨胶带为单面或双面的榫卯结构。优选的,所述孔的孔深为0.5-20μm。优选的,所述孔的孔径为0.01-2mm。优选的,所述孔是均等排布的一排孔。优选的,所述孔的孔间距为0.3-15mm,孔之间的横向间距和纵向间距均为0.3-15mm。优选的,所述石墨层的上表面和下表面均设有多个孔。优选的,所述石墨层的上表面和下表面的孔为对称排布的单层孔。本专利技术还提供了一种石墨胶带的制备方法,包括如下步骤:1)在石墨层的上表面和/或下表面打孔,然后在石墨层的表面涂覆一层聚酰胺酸液膜,静置,得到半成品;2)将半成品进行亚胺化热处理,得到石墨胶带。优选的,步骤1)所述石墨层的厚度为10-30μm。优选的,步骤1)所述聚酰胺酸液膜的制备方法为:在惰性气氛下,将均苯四甲酸二酐、4,4’-二氨基二苯醚在N-N’-二甲基乙酰胺溶剂中反应,反应温度为-20~10℃,更优选的反应温度为-10~10℃。优选的,所述均苯四甲酸二酐、4,4’-二氨基二苯醚质量比为0.8-1.2:1,均苯四甲酸二酐、4,4’-二氨基二苯醚两者的质量和与N-N’-二甲基乙酰胺的质量比为1:9-10。所述聚酰胺酸液膜的粘度为300-2000厘泊。所述聚酰胺酸液膜的厚度为0.1-5mm。所述亚胺化热处理的温度为200-400℃。所述石墨胶带的厚度为10-50μm。本申请所述孔为盲孔,即不打通的孔。本申请中所述石墨层的上表面和/或下表面设有多个孔,可以在上表面和/或下表面的任一位置打孔,打孔后在石墨层的表面涂覆聚酰胺酸液膜,然后亚胺化处理,使得聚酰胺转换成聚酰亚胺,本申请的石墨层的结构使得聚酰亚胺层不仅分布在石墨层表面上而且在石墨层内部也有分布,该种结构能提高石墨带的结合力。本申请最优选为在上表面和/或下表面的非边沿处设有等间距分布的多排孔,并且沿上表面和/或下表面的边沿处设置等间距分布的一排孔,即在上表面和/或下表面与侧面的交界处设有等间距分布的一排孔,此时石墨胶带具有单面或双面的榫卯结构,即孔所在的位置为凹进去部分,两个孔之间未设孔的位置为突出部分。这种具有单面或双面的榫卯结构,能大大提高石墨带的结合力。本申请中石墨层的上表面或下表面都可加工出等间距分布的孔,也可在其中的一个表面加工出等间距分布的孔。本申请孔的深度与石墨层的厚度有关,孔深/石墨层厚度=0.15-0.45:1,优选为0.2-0.3:1;孔的直径0.01-2mm,优选为0.4-0.8mm,孔间距为0.3-15mm,优选为2-6mm。在此优选的孔深、孔径和孔间距的条件下,既能保证孔的大小不会影响石墨层的导热性,还能大大提高聚酰亚胺层与石墨层的结合力。现有的导热石墨胶带的制备工艺通常是使用背胶的PET、PI、PE等基材与石墨层通过丙烯酸或环氧树脂类胶系复合而制成的,通常用于电子产品处理器及其它位置的散热,但由于使用温度对所用胶系的影响,通常一段时间后,石墨导热带的胶系会发生老化,造成石墨层的脱落,影响导热石墨胶带的使用寿命,同时造成整个产品散热不均匀,影响产品的使用体验。因此,为了避免石墨胶带在使用过程中脱落,目前有人想到不使用胶系,而直接将聚酰胺酸液进行亚胺化热处理、碳化和石墨化,如专利申请号CN201210584542.9和CN201410500032.8中,将聚酰胺酸溶液中加入乙二醇或者三乙胺,充分搅拌后涂覆于一玻璃基材层或者有机基材层上,然后在氮气保护下反应,再经过亚胺化热处理得到聚酰亚胺薄膜,在1000℃以上的高温条件下碳化,在2000℃以上的温度下石墨化得到石墨层。但是聚酰胺酸的生成为可逆反应,副反应产生一定的水分,严重影响成品聚酰亚胺的质量,且聚酰亚胺在亚胺化热处理的过程中,转化率低于95%,未亚胺化的聚酰胺酸和水分夹杂在石墨层中,对高石墨胶带的散热性有严重的影响,并且能耗高,工艺不稳定,不能大规模使用。另外虽然聚酰亚胺膜经过高温(2800~3200℃)石墨化处理后,能获得接近于单晶石墨结构的高定向石墨薄膜,其导热率可达500w/m·K以上,超过了传统非金属材料,但是其也还存在着不足之处,其石墨化得到的石墨膜强度低,可以轻易被撕裂,易因所粘附的其他材料轻微移动而产生破损,用在电子产品处理器容易发生故障,损害电子产品,甚至发生爆炸。本申请的石墨层是采用人工石墨粉层压得到的,不采用聚酰亚胺碳化及石墨化得到石墨层,而是在石墨层的上表面和/或下表面打孔,将聚酰胺酸液膜涂覆在石墨层表面,由于石墨层中微孔的存在和石墨层间疏松结构,液膜将渗透到孔中和部分石墨层中,然后再进行亚胺化热处理,得到具有单面或双面榫卯结构的高导热性和高结合力的新型石墨胶带。本申请制备石墨胶带的过程中,由于静置时间较短,聚酰胺酸只在石墨层表面、孔内以及与聚酰胺酸所接触的有限的石墨层内存在,因而石墨层的导热性能不会出现太大变化,不会出现未亚胺化的聚酰胺夹杂在石墨层中对石墨胶带的散热性造成影响的问题。本申请中的聚酰亚胺膜覆盖在石墨层的表面和内部,使得石墨层与聚酰亚胺之间的结合力大大提高,在使用过程中能大幅度的降低由于环境变化而造成石墨层的脱落情况,从而保证石墨散热层的使用寿命。本专利技术的有益效果是:1、本专利技术的石墨胶带具有单面或双面的榫卯结构,具有极佳的机械性能和剥离强度;2、本申请的石墨层是采用人工石墨粉层压得到的,直接在石墨层的上表面和/或下表面打孔,聚酰胺酸液膜通过孔的存在和石墨疏松本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨胶带,其特征在于,包括石墨层(1),所述石墨层(1)的上表面和/或下表面设有多个孔(3),覆盖在石墨层(1)表面并渗透在石墨层(1)内部的的聚酰亚胺(2)。

【技术特征摘要】
1.一种石墨胶带,其特征在于,包括石墨层(1),所述石墨层(1)的上表面和/或下表面设有多个孔(3),覆盖在石墨层(1)表面并渗透在石墨层(1)内部的的聚酰亚胺(2)。2.如权利要求1或2所述石墨胶带,其特征在于,所述石墨胶带为单面或双面的榫卯结构。3.如权利要求1或2所述石墨胶带,其特征在于,所述孔(3)的孔深为0.5-20μm。4.如权利要求1或2所述石墨胶带,其特征在于,所述孔(3)的孔径为0.01-2mm。5.如权利要求1或2所述石墨胶带,其特征在于,所述孔(3)是均等排布的一排孔。6.如权利要求5所述石墨胶带,其特征在于,所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:钟发平肖进春丁胜芳邹超
申请(专利权)人:常德力元新材料有限责任公司
类型:发明
国别省市:湖南,43

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