一种石墨烯铜箔复合导热膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及导热材料领域，公开了一种石墨烯铜箔复合导热膜及其制备方法，其中，该方法包括以下步骤：(1)将石墨和液相介质混合后进行机械剥离，得到含有石墨和石墨烯的混合物；(2)将所述含有石墨和石墨烯的混合物进行离心分离，收集含有石墨烯的上层清液；(3)将所述含有石墨烯的上层清液任选地进行干燥后与粘结剂或粘结剂的水溶液混合，得到含有石墨烯和粘结剂的混合液，并将所述混合液涂覆在铜箔基底上。本发明专利技术提供的方法制备的石墨烯铜箔复合导热膜综合了铜和碳材料的散热性能，水平和垂直方向上均具有高导热性，并且具有较高的拉伸强度；另外，本发明专利技术的制备方法简单易行，成本较低，适于推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导热材料领域，具体地，涉及一种石墨烯/铜箔复合导热膜及其制备方法。
技术介绍
随着手机等消费类电子产品的日益发展，将手机做薄做大成了发展趋势，从最初的3.5寸到4.0寸-5点多寸，手机正日益压缩结构的空间，并且随着硬件技术的革新，手机的硬件配置越来越高，单核，双核，四核等等，手机等消费类电子产品的发热问题，日益成为手机设计人员和消费者关注的问题，发热问题严重影响手机的寿命和消费者的使用感观。目前市面上散热膜材料主要分三类，天然石墨散热膜，人工石墨散热膜，纳米碳散热膜。天然石墨散热膜的第一个问题是不能做的很薄，一般成品最薄只能做到0.1MM厚度，这种厚度在手机结构中占有太多的空间，如果手机多个部位要用散热膜的话，会直接影响手机的结构，在手机日益做薄的前提下，天然石墨的市场占有率越来越低，同时因为天然石墨自身的结构因素，天然石墨的散热效果是三种材料中最差的。人工石墨能做很薄，散热效果非常好，主要体现在散热速度很快，但是人工石墨的一个大问题就是价格太贵，动辄上千元一平米，这样的价格在智能机成本管控越来越严的今天，对于手机设计人员来说，压力还是非常大的。纳米碳散热膜是在铜箔表面涂敷一种或多种碳材料混合物来改善集流体与活性材料的接触面积以及粘接能力，但由于常规碳材料粒径的限制，涂敷厚度受到一定影响，致使散热能力降低，并且常规碳材料与铜箔的接触为点与面的接触，接触面积受到了一定的损失。因此，亟需开发一种成本低、散热效果好、有效保证散热膜与导热金属箔之间接触面积的散热膜材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述缺陷，提供一种散热好、散热膜与导热金属箔之间接触面积大且制备成本低的散热膜材料以及所述散热膜材料的制备方法。为了实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种石墨烯铜箔复合导热膜的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：(1)将石墨和液相介质混合后进行机械剥离，得到含有石墨和石墨烯的混合物；(2)将所述含有石墨和石墨烯的混合物进行离心分离，收集含有石墨烯的上层清液；(3)将所述含有石墨烯的上层清液任选地进行干燥后与粘结剂或粘结剂的水溶液混合，得到含有石墨烯和粘结剂的混合液，并将所述混合液涂覆在铜箔基底上。优选地，所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、明胶、聚甲基丙烯酸、聚酰亚胺、丁苯橡胶、聚丙烯酸和聚乙烯醇中的至少一种。另一方面，本专利技术还提供了由以上所述的方法制备得到的石墨烯铜箔复合导热膜。本专利技术提供的方法制备的石墨烯铜箔复合导热膜综合了铜和碳材料的散热性能，水平和垂直方向上均具有高导热性，有效保证了散热膜与导热金属箔之间接触面积，并且还具有较高的拉伸强度；另外，本专利技术的制备方法简单易行，成本较低，适于推广应用。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。第一方面，本专利技术提供了一种石墨烯铜箔复合导热膜的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：(1)将石墨和液相介质混合后进行机械剥离，得到含有石墨和石墨烯的混合物；(2)将所述含有石墨和石墨烯的混合物进行离心分离，收集含有石墨烯的上层清液；(3)将所述含有石墨烯的上层清液任选地进行干燥后与粘结剂或粘结剂的水溶液混合，得到含有石墨烯和粘结剂的混合液，并将所述混合液涂覆在铜箔基底上。根据本专利技术，术语“机械剥离”具有本领域公知的含义，是指通过物理方法从石墨中剥离出石墨烯薄层。本专利技术中可以使用任何能够在液相介质条件下将石墨烯薄层从石墨中剥离出来的物理方法。例如，所述机械剥离可以在研磨分散机中实施，所述研磨分散机可以为购自上海依肯机械设备有限公司型号为Cmd2000-4的研磨分散机。本专利技术对所述机械剥离的条件没有特别的限制，只要能够从石墨中剥离出石墨烯薄层即可。优选的，所述机械剥离的操作条件包括：温度为10-20℃，时间为0.5-10小时，剥离的频率为70-90Hz，在这样优选的剥离条件下，本专利技术的专利技术人发现，最终所得的石墨烯的结构更加完整，且产量更高。根据本专利技术，术语“液相介质”是指能够促进石墨的溶解并使其尽量分散从而有助于剥离出石墨烯的液相介质，所述液相介质可以为水溶液的形式，也可以为有机溶剂的形式，本专利技术对此并没有特别的限制。例如，所述液相介质可为分散剂的水溶液和/或有机溶剂。其中，所述分散剂可以选自十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡络烷酮(PVP)、羧甲基纤维素钠(CMC)、十六烷基三甲基氯化铵、丁苯橡胶(SBR)和聚乙二醇(PEG)中的至少一种，本专利技术对分散剂的水溶液的浓度也没有特别的限制，只要能够有助于所述剥离即可，例如，所述分散剂的水溶液的浓度可以为1-5重量％。另外，所述有机溶剂可以选自乙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。其中，当所述液相介质为有机溶剂时，所述剥离时间可以为0.5-5小时。其中，所述分散剂的水溶液优选按照如下的步骤进行配置：根据预定的分散剂浓度，量取一定体积的去离子水，然后将一定量的分散剂加入量取的去离子水中，搅拌并超声，至完全溶解，即可得到所述分散剂的水溶液。根据本专利技术，所述液相介质的用量也可以在较宽的范围内选择，只要其能够有利于后续对石墨进行剥离即可。优选的，相对于1重量份的石墨，所述液相介质的用量为10-100重量份。当所述液相介质为有机溶剂时，相对于1g石墨，有机溶剂的用量可以为20-50mL。根据本专利技术，当使用研磨分散机对所述石墨进行研磨时，可以先将石墨加入到所述液相介质中，然后再加入到研磨分散机中进行剥离，或者也可以先将石墨和所述液相介质分别加入到研磨分散机中再进行剥离，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。根据本专利技术，将所述含有石墨和石墨烯的混合物进行离心分离的条件也没有特别的限制，只要能够将石墨烯分离出来即可。优选的，所述离心分离的温度为10-20℃，转速为5000-12000rpm，时间为2-5h。本专利技术步骤(3)中所述含有石墨烯和粘结剂的混合液中石墨烯的浓度优选为1-5重量％，粘结剂的浓度优选为5-30重量％。因此，本领域技术人员可以根据实际得到的含有石墨烯的上层清液中石墨烯的浓度对其选择性地干燥，以使得最终能够得到如上浓度的含有石墨烯和粘结剂的混合液。如果当所述液相介质为有机溶剂时，优选将含有石墨烯的上层清液进行干燥得到石墨烯纳维片，然后再与粘结剂的水溶液混合均匀得到如上浓度的含有石墨烯和粘结剂的混合液。其中，所述干燥的方法例如可以为冷冻干燥。当所述液相介质为分散剂的水溶液时，当所得到的含有石墨烯的上层清液中石墨烯的浓度较低时，可以对所述含有石墨烯的上层清液干燥至一定程度再与粘结剂混合均匀，以使所配置的含有石墨烯和粘结剂的混合液中石墨烯和粘结剂能够达到预定的浓度；当所得到的含有石墨烯的上层清液中石墨烯的浓度较高时，可以直接将含有石墨烯的上层清液与粘结剂或者粘结剂的水溶液混合均匀，得到预定浓度的含有石墨烯和粘结剂的混合液。另外，也可以先将含有石墨烯的上层清液进行干燥得到石墨烯纳维片，然后再与粘结剂的水溶液混合均匀得到如上浓度的含有石墨烯和粘结剂的混合液。本专利技术优选先将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯铜箔复合导热膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将石墨和液相介质混合后进行机械剥离，得到含有石墨和石墨烯的混合物；(2)将所述含有石墨和石墨烯的混合物进行离心分离，收集含有石墨烯的上层清液；(3)将所述含有石墨烯的上层清液任选地进行干燥后与粘结剂或粘结剂的水溶液混合，得到含有石墨烯和粘结剂的混合液，并将所述混合液涂覆在铜箔基底上。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯铜箔复合导热膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将石墨和液相介质混合后进行机械剥离，得到含有石墨和石墨烯的混合物；(2)将所述含有石墨和石墨烯的混合物进行离心分离，收集含有石墨烯的上层清液；(3)将所述含有石墨烯的上层清液任选地进行干燥后与粘结剂或粘结剂的水溶液混合，得到含有石墨烯和粘结剂的混合液，并将所述混合液涂覆在铜箔基底上。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述机械剥离的过程在研磨分散机中实施。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述机械剥离的操作条件包括：温度为10-20℃，时间为0.5-10小时，剥离的频率为70-90Hz。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述液相介质为分散剂的水溶液和/或有机溶剂；优选的，相对于1重量份的石墨，所述液相介质的用量为10-100重量份；优选的，所述分散剂选自十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、聚乙烯吡络烷酮、羧甲基纤维素钠、十六烷基三甲基氯化铵和聚乙二醇中的至少一种；优选的，所述有机溶剂选自乙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李青春，
申请(专利权)人：北京中科云腾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11