一种高导热石墨烯膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高导热石墨烯膜及其制备方法，包括以下步骤：A)将聚酰胺酸树脂和氧化石墨烯溶液依次涂布在基材表面，干燥后得到氧化石墨烯复合膜；B)将所述氧化石墨烯复合膜从基材上剥离，得到连续的氧化石墨烯复合膜卷材；C)将所述氧化石墨烯复合膜卷材进行热处理，得到碳化后的氧化石墨烯复合膜；D)将碳化后的氧化石墨烯复合膜进行石墨化处理，得到高导热石墨烯膜。本发明专利技术将聚酰胺酸树脂与氧化石墨烯溶液依次成膜，形成氧化石墨烯膜与聚酰胺酸膜两层膜叠加的结构，能够更充分的发挥石墨烯的高导热性能，同时能够剥离得到更厚的石墨烯膜，能够满足航空航天领域的特殊需求，同时也提高了剥离石墨烯的产品良率。

A High Thermal Conductivity Graphene Film and Its Preparation Method

The invention provides a high thermal conductivity graphene film and its preparation method, which comprises the following steps: A) coating polyamide resin and graphene oxide solution on the surface of the substrate in turn, drying to obtain graphene oxide composite film; B) stripping the graphene oxide composite film from the substrate to obtain continuous graphene oxide composite film coil; C) coating the graphene oxide composite film coil; After heat treatment, graphene oxide composite film was obtained. D) Graphite oxide composite film was graphitized to obtain high thermal conductivity graphene film. The polyamic acid resin and graphene oxide solution are filmed sequentially to form a superposition structure of graphene oxide film and polyamic acid film, which can give full play to the high thermal conductivity of graphene, and can peel thicker graphene film to meet the special needs of aerospace field, and improve the product yield of peeled graphene.

【技术实现步骤摘要】
一种高导热石墨烯膜及其制备方法
本专利技术属于导热材料
，尤其涉及一种高导热石墨烯膜及其制备方法。
技术介绍
石墨是由碳元素形成的一种同素异形体，由于其完善的分子结构，使其具有独特的热学、电学、化学等性能，可以广泛应用于电子、散热等工业中。目前制备的平面导热系数在800～1500W/m.K的高导热石墨膜解决了手机等小功率芯片的局部过热问题。但是随着电子设备性能越来越好，处理速度、频率越来越高。体积重量越来越高，功率越来越大，电子设备的发热越来越大，对散热的要求也就越来越高。因此，普通的人工石墨膜已经不大能满足高端设备的对于散热的需求，急需寻找一种具备更高导热、散热的材料。2010年英国曼彻斯特大学的两位教授由于首次成功分离出稳定存在的石墨烯而获得诺贝尔物理学奖，全世界掀起了对石墨烯的研究热潮。石墨烯作为组成石墨的基本单元，具有优异的导热性能，单层石墨烯的理论热导率可以达到5000W/m.K以上。石墨烯具有高导热系数、低密度、易于加工等优势，因此具有很大的市场潜力。中国专利CN105510794A将前处理过的氧化石墨烯涂布在PET薄膜上烘干剥离、碳化、石墨化制得石墨烯薄膜。中国专利CN105502368A通过氧化石墨烯在基体上刮膜后石墨化处理滚压并剥离基体得到石墨烯薄膜。通过对比分析以及实际生产经验发现目前技术存在以下问题：石墨烯涂布在基体上再剥离时难度较大，产品良率低、效率低下；制备膜的尺寸、工艺难以大规模生产应用；不能连续生产卷状的膜，生产效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高导热石墨烯膜及其制备方法，本专利技术中的制备方法工艺简单、生产效率高，尺寸大，导热性能优良，可大规模生产高导热石墨烯膜。本专利技术提供一种高导热石墨烯膜的制备方法，包括以下步骤：A)将聚酰胺酸树脂和氧化石墨烯溶液依次涂布在基材表面，干燥后得到氧化石墨烯复合膜；B)将所述氧化石墨烯复合膜从基材上剥离，得到连续的氧化石墨烯复合膜卷材；C)将所述氧化石墨烯复合膜卷材进行热处理，得到碳化后的氧化石墨烯复合膜；D)将碳化后的氧化石墨烯复合膜进行石墨化处理，得到高导热石墨烯膜。优选的，所述聚酰胺酸树脂由二酐和二胺在强极性溶剂中进行缩聚反应制备得到；所述二酐为联苯四酸二酐、均苯四酸二酐、二苯酮四酸二酐中的一种或几种；所述二胺为二氨基二苯醚、对苯二胺、二氨基苯酮中的一种或几种。优选的，所述聚酰胺酸树脂的固含量为10～25wt％。优选的，所述氧化石墨烯溶液为氧化石墨烯粉体的有机表面活性剂溶液；所述有机表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠和羧甲基纤维素中的一种或几种。优选的，所述氧化石墨烯溶液中，氧化石墨烯的质量浓度为3～10wt％，所述有机表面活性剂的浓度为0.01～0.05wt％；所述氧化石墨烯溶液的粘度为5000～30000cPs。优选的，所述聚酰胺酸树脂的涂布厚度为80～400μm；所述氧化石墨烯溶液的涂布厚度为200～1000μm。优选的，所述步骤A)中干燥的温度为70～200℃；所述步骤A)中干燥的时间为15～30min。优选的，所述步骤C)中热处理的温度为700～1500℃；所述步骤C)中热处理的时间为4～10小时。优选的，所述步骤D)中石墨化处理的温度为2700～3000℃；所述步骤D)中石墨化处理的时间为3～8小时。本专利技术提供一种高导热石墨烯膜，按照权利要求1～9任意一项所述的制备方法制得，所述高导热石墨烯膜的厚度为50～200μm。本专利技术提供了一种高导热石墨烯膜的制备方法，包括以下步骤：A)将聚酰胺酸树脂和氧化石墨烯溶液依次涂布在基材表面，干燥后得到氧化石墨烯复合膜；B)将所述氧化石墨烯复合膜从基材上剥离，得到连续的氧化石墨烯复合膜卷材；C)将所述氧化石墨烯复合膜卷材进行热处理，得到碳化后的氧化石墨烯复合膜；D)将碳化后的氧化石墨烯复合膜进行石墨化处理，得到高导热石墨烯膜。本专利技术将聚酰胺酸树脂与氧化石墨烯溶液依次成膜，形成氧化石墨烯膜与聚酰胺酸膜两层膜叠加的结构，能够更充分的发挥石墨烯的高导热性能，同时能够剥离得到更厚的石墨烯膜，能够满足航空航天领域的特殊需求，同时也提高了剥离石墨烯的产品良率。实验结果表明，本专利技术中的制备方法得到的石墨烯膜导热系数为1850wW/m.k，拉伸强度为38MPa，耐弯折次数＞10万次，密度1.92g/m3。具体实施方式本专利技术提供了一种高导热石墨烯膜的制备方法，包括以下步骤：A)将聚酰胺酸树脂和氧化石墨烯溶液依次涂布在基材表面，干燥后得到氧化石墨烯复合膜；B)将所述氧化石墨烯复合膜从基材上剥离，得到连续的氧化石墨烯复合膜卷材；C)将所述氧化石墨烯复合膜卷材进行热处理，得到碳化后的氧化石墨烯复合膜；D)将碳化后的氧化石墨烯复合膜进行石墨化处理，得到高导热石墨烯膜。本专利技术优选按照以下方法配制聚酰胺酸树脂：将二酐和二胺在强极性溶剂中进行缩聚反应，得到聚酰胺酸树脂；所述二酐优选为联苯四酸二酐、均苯四酸二酐、二苯酮四酸二酐中的一种或几种；所述二胺为二氨基二苯醚、对苯二胺、二氨基苯酮中的一种或几种；所述二酐和二胺的摩尔比优选为1：(0.9～1.1)，更优选为1:1。所述强极性溶剂优选为二甲基乙酰胺(DMAC)和/或N-甲基吡咯烷酮(NMP)。缩聚反应得到的聚酰胺酸树脂的固含量优选为10～25wt％，更优选为15～20wt％。本专利技术优选按照以下步骤制备得到氧化石墨烯溶液：使用真空超声搅拌分散机将氧化石墨烯粉体搅拌分散在含有有机表面活性剂的溶剂中，形成均匀的氧化石墨烯浆料并进行真空脱泡。在本专利技术中，所述氧化石墨烯粉体的片层尺寸优选为50～100μm，更优选为60～90μm，最优选为70～80μm；所述有机表面活性剂优选为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、十二烷基硫酸钠(SDS)和羧甲基纤维素(CMC)中的一种或几种。所述氧化石墨烯溶液中，氧化石墨烯的质量浓度优选为3～10wt％，更优选为5～6wt％；所述有机表面活性剂的浓度优选为0.01～0.05wt％，更优选为0.02～0.04wt％；所述氧化石墨烯溶液的粘度优选为5000～30000cPs，更优选为10000～25000cPs，最优选为10000～20000cPs。准备好聚酰胺酸树脂和氧化石墨烯溶液之后，本专利技术通过两台串联的涂布头或双进料双涂布口的涂布头，依次将聚酰亚胺酸、氧化石墨烯溶液涂布在基材上形成一定厚度的氧化石墨烯复合膜，然后再进行干燥除去溶剂成膜，进行连续收卷，做成卷材。在本专利技术中，所述基材优选为钢带或PET基材，所述聚酰胺酸树脂的湿膜涂布厚度优选为80～400μm，更优选为100～300μm，最优选为200～250μm；所述氧化石墨烯溶液的湿膜涂布厚度优选为200～1000μm，更优选为300～800μm，最优选为500～600μm。所述干燥的温度优选为70～200℃，更优选为80～160℃，最优选为140～160℃；所述干燥的时间优选为15～30min，最优选为25～30min。干燥之后，得到的卷材为复合材所述基材上的氧化石墨烯复合膜，所述氧化石墨烯复合膜具有氧化石墨烯层和聚酰胺酸层，所述聚酰胺酸层与基材接触。本专利技术采用剥离设备将氧化石墨烯复合膜从基材上剥离形成连续的氧化石墨烯复合膜卷材；在本专利技术中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导热石墨烯膜的制备方法，包括以下步骤：A)将聚酰胺酸树脂和氧化石墨烯溶液依次涂布在基材表面，干燥后得到氧化石墨烯复合膜；B)将所述氧化石墨烯复合膜从基材上剥离，得到连续的氧化石墨烯复合膜卷材；C)将所述氧化石墨烯复合膜卷材进行热处理，得到碳化后的氧化石墨烯复合膜；D)将碳化后的氧化石墨烯复合膜进行石墨化处理，得到高导热石墨烯膜。

【技术特征摘要】
1.一种高导热石墨烯膜的制备方法，包括以下步骤：A)将聚酰胺酸树脂和氧化石墨烯溶液依次涂布在基材表面，干燥后得到氧化石墨烯复合膜；B)将所述氧化石墨烯复合膜从基材上剥离，得到连续的氧化石墨烯复合膜卷材；C)将所述氧化石墨烯复合膜卷材进行热处理，得到碳化后的氧化石墨烯复合膜；D)将碳化后的氧化石墨烯复合膜进行石墨化处理，得到高导热石墨烯膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚酰胺酸树脂由二酐和二胺在强极性溶剂中进行缩聚反应制备得到；所述二酐为联苯四酸二酐、均苯四酸二酐、二苯酮四酸二酐中的一种或几种；所述二胺为二氨基二苯醚、对苯二胺、二氨基苯酮中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚酰胺酸树脂的固含量为10～25wt％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯溶液为氧化石墨烯粉体的有机表面活性剂溶液；所述有机表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠和羧甲基纤维素中的一种或几种。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂爽，吕新坤，古文正，任大磊，肖成城，黎雪峰，
申请(专利权)人：重庆云天化瀚恩新材料开发有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50