石墨烯导热硅胶垫的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括：采用化学气相沉积法在金属箔片表面生长单层石墨烯薄膜，得到石墨烯薄膜/金属箔片；制备偶联剂改性的导热填料，将偶联剂改性的导热填料、乙烯基硅油、含氢硅油﹑抑制剂和催化剂混合形成混合物料，过辊处理后，在加热条件下压片，制备导热硅胶垫；将石墨烯薄膜/金属箔片的石墨烯表面与热释放胶带贴合，将石墨烯薄膜/金属箔片的金属箔片面进行表面打磨，然后置于刻蚀液中直至金属箔片完全溶解，得到石墨烯薄膜/热释放胶带；将石墨烯薄膜/热释放胶带用去离子水进行漂洗、干燥后，将石墨烯薄膜/热释放胶带粘有石墨烯薄膜的表面与导热硅胶垫贴合，然后移除热释放胶带。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯导热硅胶垫的制备方法
本专利技术属于导热材料
，尤其涉及一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法。
技术介绍
随着电子设备不断集成化，更多更强大的功能被集成到更小的组件中，实现组件的多功能化。但是，高集成化设备运行中，由于温度的快速升高容易导致设备运行速度减慢、器件工作中途出故障、尺寸空间限制以及其它很多性能方面的问题。因此温度控制已经成为设计中至关重要的挑战之一，即在架构紧缩，操作空间越来越小的情况下，如何有效地带走更大单位功率所产生的更多热量，是高集成化设备的设计重点之一。导热硅胶片具有一定的柔韧性、优良的绝缘性、压缩性、表面天然的粘性，专门为利用缝隙传递热量的设计方案生产，能够填充缝隙，完成发热部位与散热部位间的热传递，同时还起到绝缘、减震等作用，能够满足设备小型化及超薄化的设计要求，极具工艺性和使用性，且厚度适用范围广，是一种极佳的导热填充材料而被广泛应用于电子电器产品中。但是目前的导热硅胶垫导热系数较低，一般不超过5W/mK，且横向传热慢，均热效果较差，无法快速的将局部热能传导到其他地方。石墨烯作为一种新型的二维纳米材料，导热系数高达5300W/mK，可以替代目前导热材料中普遍使用的氧化铝﹑氮化硼以及银粉等低导热填料。但是由于目前石墨烯制备技术所限，制得的石墨烯粉体片层过厚，片径太小，导致纵向导热系数太低，搭接热阻过大，同时由于石墨烯粉体其本身吸油值太高而无法大量填充于高分子基材，使得制备的石墨烯导热材料远远达不到其理论值。因此，如何将石墨烯优异的导热性能合理的应用到导热材料中是目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，旨在解决现有技术导热硅胶垫横向导热系数不高、均热效果不佳的问题。本专利技术是这样实现的，一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：提供金属箔片，采用化学气相沉积法在所述金属箔片表面生长单层石墨烯薄膜，得到石墨烯薄膜/金属箔片；制备偶联剂改性的导热填料，将所述偶联剂改性的导热填料、乙烯基硅油、含氢硅油﹑抑制剂和催化剂混合形成混合物料，过辊处理后，在加热条件下压片，制备导热硅胶垫；将所述石墨烯薄膜/金属箔片的石墨烯表面与热释放胶带贴合，将所述石墨烯薄膜/金属箔片置于刻蚀液中直至所述金属箔片完全溶解，得到石墨烯薄膜/热释放胶带；将所述石墨烯薄膜/热释放胶带用去离子水进行漂洗、干燥后，将所述石墨烯薄膜/热释放胶带粘有石墨烯薄膜的表面与所述导热硅胶垫贴合，并移除所述热释放胶带，得到石墨烯导热硅胶垫。本专利技术提供的石墨烯导热硅胶垫的制备方法，首先通过化学气相沉积法制备单层石墨烯薄膜，然后采用改性导电填料作为原料制备导热硅胶垫，得到导热系数大于6.5W/mK的导热硅胶底，最后将单层的石墨烯薄膜转移到所述导热硅胶垫上，得到石墨烯导热硅胶垫。通过将石墨烯导热硅胶含有石墨烯薄膜的一面与发热源接触，能将分布不均匀的点热源传递的热量迅速扩散至所述导热硅胶垫的整个面。同时，由于所述石墨烯薄膜为单层石墨烯，不受多层石墨烯纵向传热的能力差的影响，能将热量直接传导到所述导热硅胶垫，再由所述导热硅胶垫传导至散热器。由此，一方面可以增强导热硅胶垫的均热效果，有效减缓过热对设备或器件带来的影响；另一方面提高所述导热硅胶垫的传热效率，从而降低电子器件的整体温度。本专利技术制备得到的石墨烯导热硅胶垫均热效果好，传热效率高，能迅速降低电子器件的整体温度，同时使不同电子元器件的温度保持一致，可以广泛应用于家电﹑电源﹑计算机以及LED领域，特别是大功率的LED照明领域。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，旨在解决现有技术导热硅胶垫横向导热系数不高、均热效果不佳的问题。本专利技术是这样实现的，一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：S01.提供金属箔片，采用化学气相沉积法在所述金属箔片表面生长单层石墨烯薄膜，得到石墨烯薄膜/金属箔片；S02.制备偶联剂改性的导热填料，将所述偶联剂改性的导热填料、乙烯基硅油、含氢硅油﹑抑制剂和催化剂混合形成混合物料，过辊处理后，在加热条件下压片，制备导热硅胶垫；S03.将所述石墨烯薄膜/金属箔片的石墨烯表面与热释放胶带贴合，将所述石墨烯薄膜/金属箔片置于刻蚀液中直至所述金属箔片完全溶解，得到石墨烯薄膜/热释放胶带；将所述石墨烯薄膜/热释放胶带用去离子水进行漂洗、干燥后，将所述石墨烯薄膜/热释放胶带粘有石墨烯薄膜的表面与所述导热硅胶垫贴合，并移除所述热释放胶带，得到石墨烯导热硅胶垫。具体的，上述步骤S01中，本专利技术实施例采用化学气相沉积法在所述金属箔片表面生长单层石墨烯薄膜，得到的石墨烯薄膜/金属箔片中，石墨烯薄膜单层率为95％以上。由于石墨烯薄膜在纵向导热系数不高，而在横向导热系数非常高，可以迅速将热量均匀到整个平面，因此，使用单层的石墨烯薄膜可以有效降低石墨烯与硅胶垫之间的热阻，提高纵向导热能力。优选的，采用化学气相沉积法在所述金属箔片表面生长单层石墨烯薄膜的方法为：将所述金属箔片置于化学气相沉积炉中，在1000-1050℃、0.1-5Pa下通入甲烷与氢气，生长5-20min，得到石墨烯薄膜/金属箔片。在1000-1050℃、0.1-5Pa条件下，甲烷分解成碳原子在所述金属箔片表面沉积，形成二维结构的石墨烯。若温度太低，甲烷无法分解；若温度太高，则气相沉积炉管腔(如石英管)容易受到破坏，影响石墨烯薄膜的生长。若压强太高，腔体内杂质会影响石墨烯生长，原则上压强越低越好。本专利技术实施例生长时间对单层石墨烯的形成也有影响，具体的，若时间太短，石墨烯无法在所述金属箔片表面形成完成的薄膜；若时间过长，在缺陷位置形成双层结构，影响石墨烯薄膜的质量。甲烷作为石墨烯薄膜的碳源，浓度高低直接影响石墨烯薄膜的生长质量。进一步优选的，化学气相沉积过程中，所述甲烷的流量为5-30sccm，所述氢气的流量为10-50sccm。若所述甲烷含量过低，会延长生长时间，增加能耗；若所述甲烷含量过高，生长过程中会产生无定形碳。而合适的所述氢气的流量，则在气相沉积生长过程中，作为还原性保护气体，在即便有外部气体进入的情况下，仍然能够保证碳源能够在纯金属表面进行沉积；同时，所述氢气还会与石墨烯薄膜发生反应，促进石墨烯薄膜的形成。若所述氢气含量过低，则上述功能无法实现，若所述氢气含量过高，则会限制石墨烯薄膜的生长。本专利技术实施例中，优选的，所述金属箔片为金属铜或金属镍，当然，不限于此。上述步骤S02中，先将导热填料进行偶联改性处理，经过偶联改性处理之后的导热填料，与乙烯基硅油的相容性更好，导热填料能够更好的分散到硅胶中，不易团聚，从而有效提高硅胶垫的导热系数。具体的，所述偶联剂改性的导热填料的制备原料包括如下重量份数的下列组分：具体的，所述导热填料作为基体组分，为制备的导热硅胶垫提供导热性。优选的，所述导热填料为三氧化二铝﹑二氧化锌﹑六方氮化硼﹑金属铜粉﹑金属铝粉或石墨烯粉体中的至少一种，更优选石墨烯与其他粉体进行复配。采用选石墨烯与其他粉体进行复配作为导热填料，制备导热硅胶垫，可以避免本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：提供金属箔片，采用化学气相沉积法在所述金属箔片表面生长单层石墨烯薄膜，得到石墨烯薄膜/金属箔片；制备偶联剂改性的导热填料，将所述偶联剂改性的导热填料、乙烯基硅油、含氢硅油﹑抑制剂和催化剂混合形成混合物料，过辊处理后，在加热条件下压片，制备导热硅胶垫；将所述石墨烯薄膜/金属箔片的石墨烯表面与热释放胶带贴合，将所述石墨烯薄膜/金属箔片置于刻蚀液中直至所述金属箔片完全溶解，得到石墨烯薄膜/热释放胶带；将所述石墨烯薄膜/热释放胶带用去离子水进行漂洗、干燥后，将所述石墨烯薄膜/热释放胶带粘有石墨烯薄膜的表面与所述导热硅胶垫贴合，并移除所述热释放胶带，得到石墨烯导热硅胶垫。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：提供金属箔片，采用化学气相沉积法在所述金属箔片表面生长单层石墨烯薄膜，得到石墨烯薄膜/金属箔片；制备偶联剂改性的导热填料，将所述偶联剂改性的导热填料、乙烯基硅油、含氢硅油﹑抑制剂和催化剂混合形成混合物料，过辊处理后，在加热条件下压片，制备导热硅胶垫；将所述石墨烯薄膜/金属箔片的石墨烯表面与热释放胶带贴合，将所述石墨烯薄膜/金属箔片置于刻蚀液中直至所述金属箔片完全溶解，得到石墨烯薄膜/热释放胶带；将所述石墨烯薄膜/热释放胶带用去离子水进行漂洗、干燥后，将所述石墨烯薄膜/热释放胶带粘有石墨烯薄膜的表面与所述导热硅胶垫贴合，并移除所述热释放胶带，得到石墨烯导热硅胶垫。2.如权利要求1所述的石墨烯导热硅胶垫的制备方法，其特征在于，将所述石墨烯薄膜/热释放胶带粘有石墨烯薄膜的表面与所述导热硅胶垫贴合的步骤中，将所述石墨烯薄膜/热释放胶带粘有石墨烯薄膜的表面与所述导热硅胶垫经覆膜机在90-150℃进行贴合。3.如权利要求1所述的石墨烯导热硅胶垫的制备方法，其特征在于，将所述偶联剂改性的导热填料、乙烯基硅油、含氢硅油﹑抑制剂和催化剂混合形成混合物料的步骤中，所述混合物料中各组分的重量份数如下：形成所述混合物料的方法为，将上述各组分通过行星式搅拌机在转速1500-2000r/min下混合1-5min。4.如权利要求3所述的石墨烯导热硅胶垫的制备方法，其特征在于，所述抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3-苯基-1-丁炔-3-醇以及甲基乙烯基环四硅氧烷中的至少一种；和/或所述催化剂为铂-乙烯基硅氧烷配合物、炔基-环二烯炔基-铂配合物以及炔基-三苯基膦-铂配合物中的至少一种。5.如权利要求1-4任一所述的石墨烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶恩洲，林菊香，黄裔裔，焦伟棋，张新庆，陈文冰，
申请(专利权)人：深圳市大族元亨光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44