基于过氧化物处理的硼掺杂天然石墨散热膜的制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于过氧化物处理的硼掺杂天然石墨散热膜及其制备方法，该方法包括：将硼源与含碳有机物、盐类的混合物在非氧化气氛下进行高温碳化，得到含硼样品，取天然石墨原料，将其与所述含硼样品、硫酸混合，氧化插层处理，结束后，固液分离，得到的固体即为石墨样品，采用过氧化物浸润所述石墨样品，浸润结束后，固液分离，将所得石墨固体高温膨胀处理，压延，得到所述硼掺杂超薄天然石墨散热膜。本发明专利技术提供一种热导率较高且成本低、工艺简单的天然石墨膜的制造方法，本发明专利技术通过采用硼掺杂后使用含有双氧的有机或无机物处理，得到天然石墨散热膜，能有效提高天然石墨膜的热导率，且成本低，工艺简单，实用价值高。

Preparation of boron doped natural graphite film based on peroxide treatment

The invention provides a boron doped natural graphite heat dissipating film based on peroxide treatment and a preparation method thereof. The method comprises: carbonizing a mixture of boron source, carbon containing organic matter and salts in a non oxidizing atmosphere at high temperature to obtain a boron containing sample, taking a natural graphite raw material, mixing it with the boron containing sample and sulfuric acid, oxidizing the intercalation treatment, and then separating the solid and liquid to obtain The solid to be obtained is the graphite sample. The graphite sample is infiltrated by peroxide. After the infiltration, the solid-liquid separation is performed. The obtained graphite solid is expanded and calendered at high temperature to obtain the boron doped ultra-thin natural graphite heat dissipation film. The invention provides a manufacturing method of natural graphite film with high thermal conductivity, low cost and simple process. By using boron doping and using organic or inorganic substance containing dioxygen to process, the invention obtains natural graphite heat dissipation film, which can effectively improve the thermal conductivity of natural graphite film, with low cost, simple process and high practical value.

【技术实现步骤摘要】
基于过氧化物处理的硼掺杂天然石墨散热膜的制备方法
本专利技术涉及散热膜领域，特别是涉及一种基于过氧化物处理的硼掺杂天然石墨散热膜及其制备方法。
技术介绍
随着集成电路技术和组装技术的不断发展，各种电子产品不断地走向微型化、轻型化、集成化、多功能化，其性能也不断的得到提升。但其在工作过程中，单位面积上的发热量却越来越高，从而累积大量热量，热量如果不能及时散出则会严重影响设备的寿命和可靠度，因此对散热管理材料提出了更高的要求。目前常用的导热硅脂、导热胶、金属导热管以及搭载散热器等散热方式，由于其热膨胀系数高、热导率低、密度大以及空间组装和空间限制等问题，越来越难以满足集成电路的散热需求。因此，为了解决产品器件散热和发展需要，迫切需要研制出一种热膨胀系数小、热导率高、密度较低的高导热材料。石墨材料沿晶面的热导率可达2000W/(m﹒K)以上，加之良好的机械性能、低热膨胀系数、较低密度、耐温和耐腐蚀性，是理想的具有发展前景的导热材料。此外，石墨材料与传统散热材料相比，其资源丰富、分布广阔且价格低廉。因此研究石墨散热材料对于电子元器件散热具有重要的现实意义。目前市场上的石墨膜分为人工石墨膜和天然石墨膜。人工石墨膜主要是将聚酰亚胺等高分子聚合物膜经碳化、石墨化处理后再经压延而制得，其面内热导率较高，柔韧性较好，但其制备工艺复杂，能耗高，耗时长以及聚合物前驱体成本较高，导致人工石墨膜售价很高，限制了其使用范围。天然石墨膜是以天然石墨作为原料，通过插层剂插层处理，然后经高温或微波等方式制得膨胀石墨，再通过压延制得天然石墨膜，其面内热导率和力学性能不如人工石墨膜，但其制备工艺简单、成本较低、无需高温高压技术，具有广阔的应用市场。现有石墨膜导热材料由于片层结构不明显、内部孔隙和褶皱等因素，限制了其导热性能的进一步提升，有的多次采用浓硫酸或引入其他高毒性的化合物，进而产生大量对生物具有高度危险性的废物，造成其废物处理成本过高，难以工业化应用。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种硼掺杂天然石墨散热膜及其制备方法，用于解决现有技术中人工石墨膜的成本较高、天然石墨膜热导率较低等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于过氧化物处理的硼掺杂超薄天然石墨散热膜的制备方法，一种基于过氧化物处理的硼掺杂天然石墨散热膜的制备方法，其特征在于，包括：将硼源与含碳有机物、盐类的混合物在非氧化气氛下进行高温碳化，得到含硼样品，取天然石墨原料，与所述含硼样品、硫酸混合，氧化插层处理，结束后，固液分离，得到的固体即为石墨样品；采用过氧化物浸润所述石墨样品，浸润结束后，固液分离，将所得石墨固体高温膨胀处理，压延，得到硼掺杂超薄天然石墨散热膜；或者将石墨样品浸润在氨水中，浸润完成后，固液分离，将所得石墨固体高温膨胀处理，压延，得到硼掺杂超薄天然石墨散热膜；或者先将石墨样品放入过氧化物中浸润，浸润结束后取出石墨样品并烘干，然后再将石墨样品放入氨水中浸润，浸润完成后取出石墨样品并烘干，接着将所得石墨固体高温膨胀处理，压延，得到硼掺杂超薄天然石墨散热膜。所述硼源选自硼单质、氧化硼、硼酸、硼氢化钠中的至少一种；所述含碳类有机物选自葡萄糖酸、乳酸、柠檬酸、纤维素、淀粉中的至少一种；所述盐类选自钙、镁、钠、锌、铝、铁、锰、钡的硝酸盐、醋酸盐、硫酸盐、氯化盐、溴化盐中的至少一种；所述非氧化气氛选自氮气、氩气、氢气、氨气中的至少一种。制备所述含硼样品时，所述硼源与所述含碳有机物、盐类混合物的质量比为(0.1-1)：(10-100)；制备所述含硼样品时，碳化温度为800-1200℃；制备所述含硼样品时，碳化时间为0.5-5h。所述过氧化物选自无机过氧化物、有机过氧化物中的至少一种。所述过氧化物选自过氧化氢水溶液、过氧化钠、叔丁基过氧化氢(TBHP)、苯乙烯过氧化氢、环己基过氧化氢、过氧乙酸、氧化丁二酸、过氧化甲乙酮中的至少一种。采用过氧化物浸润氧化插层处理后的石墨样品时，所述过氧化物与石墨样品的质量比为0.1-10：1；氨水与石墨样品的质量比为0.1：1到5：1。所述过氧化物浸润石墨样品的时间为0.5-24h；使用氨水浸润石墨样品的时间为2小时到48小时。按质量计，天然石墨：硫酸：含硼样品＝1：(2-10)：(0.05-0.15)。所述天然石墨原料选自鳞片石墨，含碳量≥99％；和/或，所述天然石墨原料的细度为30-300目；和/或，氧化插层处理时，控制反应温度为20-50℃；和/或，氧化插层处理时，反应时间为5-60min；和/或，所述硫酸选自浓硫酸，其质量分数为98％；和/或，高温膨胀处理时，温度为800-1200℃，膨胀时间为5-60s。所述压延处理的方式为板压或辊压。本专利技术可以采用纯净的过氧化物浸润石墨样品，而不引入过多的水等其他液体，尤其是可以采用叔丁基过氧化氢等有机过氧化物，可以有效避免过多水的引入，实现对石墨样品的更好的膨胀处理，提升其膨胀效果，提升均匀性，进而提升导热性能。可选地，采用过氧化物浸润氧化插层处理后的石墨样品时，所述过氧化物与所述石墨样品的质量比为(0.1-10)：1，具体可以为0.1：1，0.5：1，1：1，2：1，3：1，4：1，5：1，6：1，7：1，8：1，9：1，10：1等。可选地，所述天然石墨原料选自鳞片石墨，含碳量≥99％。可选地，所述石墨原料的细度为30-300目。可选地，氧化插层处理时，反应时间为5-60min，具体可以为5min、8min、10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min、60min等。可选地，氧化插层处理时，控制反应温度为20-50℃，具体可以为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃等。可选地，按质量计，天然石墨：硫酸：含硼样品＝1：(2-10)：(0.05-0.15)，硫酸的质量份数具体可以为2、3、4、5、6、7、8、9、10等，含硼样品的质量份数具体可以为0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.10、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15等。可选地，所述硫酸选自浓硫酸，其质量分数为98％。可选地，氧化插层处理之后，用水将插层处理后的石墨洗净，然后用120-1000目的筛网过滤。可选地，过氧化物溶液浸润所述石墨样品的时间为0.5-24h，具体可以为0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、10h、12h、14h、15h、16h、18h、20h、22h、24h等，一般浸润至液体含量不再减少为宜。可选地，滤出的清液pH为5-7。可选地，所述水选自去离子水。可选地，洗净并过滤之后，先对石墨进行烘干处理，再进行膨胀处理。可选地，烘干温度为50-80℃，烘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于过氧化物处理的硼掺杂天然石墨散热膜的制备方法，其特征在于，包括：将硼源与含碳有机物、盐类的混合物在非氧化气氛下进行高温碳化，得到含硼样品，取天然石墨原料，与所述含硼样品、硫酸混合，氧化插层处理，结束后，固液分离，得到的固体即为石墨样品；/n采用过氧化物浸润所述石墨样品，浸润结束后，固液分离，将所得石墨固体高温膨胀处理，压延，得到硼掺杂超薄天然石墨散热膜；/n或者将石墨样品浸润在氨水中，浸润完成后，固液分离，将所得石墨固体高温膨胀处理，压延，得到硼掺杂超薄天然石墨散热膜；/n或者先将石墨样品放入过氧化物中浸润，浸润结束后取出石墨样品并烘干，然后再将石墨样品放入氨水中浸润，浸润完成后取出石墨样品并烘干，接着将所得石墨固体高温膨胀处理，压延，得到硼掺杂超薄天然石墨散热膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于过氧化物处理的硼掺杂天然石墨散热膜的制备方法，其特征在于，包括：将硼源与含碳有机物、盐类的混合物在非氧化气氛下进行高温碳化，得到含硼样品，取天然石墨原料，与所述含硼样品、硫酸混合，氧化插层处理，结束后，固液分离，得到的固体即为石墨样品；
采用过氧化物浸润所述石墨样品，浸润结束后，固液分离，将所得石墨固体高温膨胀处理，压延，得到硼掺杂超薄天然石墨散热膜；
或者将石墨样品浸润在氨水中，浸润完成后，固液分离，将所得石墨固体高温膨胀处理，压延，得到硼掺杂超薄天然石墨散热膜；
或者先将石墨样品放入过氧化物中浸润，浸润结束后取出石墨样品并烘干，然后再将石墨样品放入氨水中浸润，浸润完成后取出石墨样品并烘干，接着将所得石墨固体高温膨胀处理，压延，得到硼掺杂超薄天然石墨散热膜。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硼源选自硼单质、氧化硼、硼酸、硼氢化钠中的至少一种；
所述含碳类有机物选自葡萄糖酸、乳酸、柠檬酸、纤维素、淀粉中的至少一种；
所述盐类选自钙、镁、钠、锌、铝、铁、锰、钡的硝酸盐、醋酸盐、硫酸盐、氯化盐、溴化盐中的至少一种；
所述非氧化气氛选自氮气、氩气、氢气、氨气中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：制备所述含硼样品时，所述硼源与所述含碳有机物、盐类混合物的质量比为(0.1-1)：(10-100)；
制备所述含硼样品时，碳化温度为800-1200℃；
制备所述含硼样品时，碳化时间为0.5-5h。

【专利技术属性】
技术研发人员：任泽明，
申请(专利权)人：广东思泉新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44