一种高导热石墨烯散热膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高导热石墨烯散热膜，包括以下重量份原料：苯乙烯丙烯酸树脂20‑30份、导热复合填料20‑25份、改性环氧树脂30‑40份、固化剂1‑5份、消泡剂1份和固化促进剂2份；本发明专利技术还公开了该高导热散热膜的制备方法，其中苯乙烯丙烯酸树脂具有优良的耐热性、耐水性、耐溶剂和耐磨抗划性，改性环氧树脂由于聚氨酯的加入，具有较强的韧性、抗冲击性和阻燃性，导热复合填料赋予散热膜较高的导热能力、散热性能以及耐磨抗划伤能力，氮化硼纳米和氧化石墨烯合理组合克服了单一导热填料的缺点，发挥其相互协同作用，能够形成导热通路或导热网络，从而大幅度提高复合材料的导热性能和其他物理性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高导热石墨烯散热膜及其制备方法
本专利技术属于散热膜制备
，具体的，涉及一种高导热石墨烯散热膜及其制备方法。
技术介绍
随着电子设备不断更新换代，我们需要将更多元化的功能集成到更小体积的组件中，但是相应的就会出现散热的问题。温度的升高会导致设备运行速度减慢、器件工作中途出故障、安全问题、尺寸空间限制以及其他很多性能方面的衰减问题。因此器件的散热已经成为设计中至关重要的挑战之一，即在架构紧缩，器件越来越小的情况下，如何有效快速地带走工作器件更大单位功率所产生的更多热量。各种散热组件、散热片、散热膜产品的出现就是为了解决电子产品不断提高的散热需求。目前散热膜业内产品主要为天然石墨、人工石墨散热膜或者高导热金属片。传统的高导热金属片导热性能已经不能满足日益提高的散热需求，这就需要开发新一代的新材料散热膜，比如石墨散热膜。因为天然石墨自身的微观结构等因素，天然石墨的散热效果是几种材料中较差的。相对而言人工石墨散热膜能做很薄，散热效果就非常好，散热快，但是人工石墨现在存在的一个大问题就是价格相对较贵。但是目前市场上散热膜具有散热效果差、力学性能不理想等弊端，因此，提高一种高导热散热膜是急需解决的技术问题。
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散热膜及其制备方法。本专利技术需要解决的技术问题为：现有技术中，散热膜散热效果差、力学性能低，常具有散热性能不均等问题出现，且阻燃性差。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种高导热石墨烯散热膜，包括以下重量份原料：苯乙烯丙烯酸树脂20-30份、导热复合填料20-25份、改性环氧树脂30-40份、固化剂1-5份、消泡剂1份和固化促进剂2份；该高导热石墨烯散热膜的制备方法包括以下步骤：第一步、将苯乙烯丙烯酸树脂、导热复合填料、改性环氧树脂、固化剂和固化促进剂加入反应釜中，以5℃/分钟升温速率升温至70-85℃，转速280r/min搅拌30-60min后，加入消泡剂，温度、转速不变的条件下，继续搅拌15min，得第一混合料；第二步、将第一混合料转移至模具中，在真空烘箱中，温度150℃下先固化2h，200℃下再固化2h，即得所述高导热石墨烯散热膜。进一步地，所述导热复合填料的制备方法包括以下步骤：步骤S11、将纳米二氧化硅、尿素和硼酸置于研钵中研磨成细粉过400目网筛，然后转移至高速混料机中混合均匀，将混合均匀的细粉在900℃的氮气气氛下煅烧10h，冷却至室温，得杂化颗粒A；步骤S12、将杂化颗粒A和无水乙醇加入烧杯中，在频率30-50kHz频率下超声分散5-10min，再向烧杯中加入去离子水和Tris-HCl缓冲液，室温条件下，转速80r/min搅拌10min后，向烧杯中加入多巴胺盐酸盐，提高转速至200-300r/min，继续反应4h，反应结束后进行真空抽滤，滤饼用去离子水洗涤3-5次，最后于70℃真空条件下干燥24h，得氨基化杂化颗粒A；步骤S13、将氧化石墨烯加入三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入甲苯，然后将烧瓶置于磁力搅拌器上，反应24h后，于温度20-30℃，频率35kHz下超声处理24h，之后向三口烧瓶中加入2-溴异丁酰溴，频率不变继续超声处理20min，真空抽滤，滤饼用二甲基甲酰胺洗涤3-5次，再于50℃的真空干燥箱中干燥至恒重，得改性氧化石墨烯，将改性氧化石墨烯、二甲基甲酰胺、苯乙烯和五甲基二乙烯基三胺加入反应釜中，先将反应釜抽真空再向反应釜中通入氮气，重复操作3次，然后向反应釜中加入氯化铜，油浴加热，控制反应温度100-110℃，转速200-300r/min，氮气保护下反应48h后，冰浴终止反应，然后向反应釜中加入四氢呋喃，转速80r/min搅拌10-20min后，得混合物B，用四氢呋喃润湿中性氧化铝，将润湿过的中性氧化铝填入层析柱，加入混合物B，得到除杂后的混合物B；步骤S14、将步骤S12得到的氨基化杂化颗粒A和二甲基甲酰胺加入烧杯中，于100W功率下超声处理1h，然后向烧杯中加入除杂后的混合物B，控制反应温度65℃，磁力搅拌反应48h，冷却至室温后，在155℃旋转蒸发仪中处理1-2h，再用质量分数35％的乙醇溶液洗涤3次，最后于真空干燥箱中50℃下干燥18-24h，即得所述导热复合填料。进一步地，步骤S11中所述二氧化硅、尿素和硼酸的质量比为1：1：2，步骤S12中所述Tris-HCl缓冲液浓度为0.5mol/L，pH值为7-9，杂化颗粒A、无水乙醇、去离子水、Tris-HCl缓冲液和多巴胺盐酸盐的用量比为10g：300-500mL：50mL：150mL：1g；步骤S13中所述氧化石墨烯、甲苯和2-溴异丁酰溴的用量比为0.1g：100mL：2mL，改性氧化石墨烯、二甲基甲酰胺、苯乙烯、五甲基二乙烯基三胺、氯化铜和四氢呋喃的用量比为0.05g：100mL：50mL：0.15mL：0.2g：20mL；步骤S14中所述氨基化杂化颗粒A、二甲基甲酰胺、除杂后的混合物B的用量比为1-3g：100mL：200g。首先以纳米二氧化硅、尿素和硼酸为原料在高温煅烧下制备杂化颗粒A，尿素和硼酸在高温下脱去水和二氧化碳，产生包覆在纳米二氧化硅表面的氮化硼，氮化硼具有优异的导热性能，但其片层之间具有强的π-π堆叠作用并且其与聚合物之间具有较弱的相互作用力，使其在聚合物基体中容易出现团聚现象，本专利技术通过以分散的球形二氧化硅作为硬模板，在其表面生成一层氮化硼壳层，不仅有效地结合二氧化硅和氮化硼的优异性能，而且以二氧化硅作为载体搭载氮化硼壳层，可以改善氮化硼在聚合物中的团聚问题，进而将杂化颗粒A和多巴胺盐酸盐进行化学反应，制备出氨基化杂化颗粒A，利用多巴胺优异的包覆性实现对杂化颗粒A表面的修饰，石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面单层二维大分子，原子质量轻、简单又强力的键接结构赋予了它超高的导热性，本专利技术以氧化石墨烯为原料，采用2-溴异丁酰溴进行有机改性，然后在改性氧化石墨烯表面通过原子转移自由基聚合接枝聚乙烯，最后利用氨基化杂化颗粒A的-NH2与接枝聚乙烯后氧化石墨烯上的-COOH发生酰胺反应，制备出结合紧密、有机物无机复合的导热填料。进一步地，所述改性环氧树脂由如下步骤制成：步骤A1、将木质素磺酸钠、甲醛和去离子水加入三口烧瓶中，转速60r/min条件下，搅拌5min后，向三口烧瓶中加入质量分数20％的氢氧化钠溶液调节pH值为12，控制温度85℃，转速200-300r/min下回流反应5h，冷却至室温后，转移至烘箱中，于60℃下干燥24h，得改性木质素磺酸钠；步骤A2、将聚丙二醇、甲苯二异氰酸酯和改性木质素磺酸钠加入反应釜中，通入氮气作为保护气，转速300-500r/min条件下，搅拌20min后，通过油浴锅加热，在温度为80℃下反应4h，向反应釜中加入环氧树脂，升温至110℃，转速350r/min反应1h，滴加二月桂酸二丁基锡，温度、转速不变继续反应1h后停止反应，冷却至室温，即得改性环氧树脂。进一步地，步骤A1中所述木质素磺酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导热石墨烯散热膜，其特征在于，包括以下重量份原料：苯乙烯丙烯酸树脂20-30份、导热复合填料20-25份、改性环氧树脂30-40份、固化剂1-5份、消泡剂1份和固化促进剂2份；/n该高导热石墨烯散热膜的制备方法包括以下步骤：/n第一步、将苯乙烯丙烯酸树脂、导热复合填料、改性环氧树脂、固化剂和固化促进剂加入反应釜中，以5℃/分钟升温速率升温至70-85℃，转速280r/min搅拌30-60min后，加入消泡剂，温度、转速不变的条件下，继续搅拌15min，得第一混合料；/n第二步、将第一混合料转移至模具中，在真空烘箱中，温度150℃下先固化2h，200℃下再固化2h，即得所述高导热石墨烯散热膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种高导热石墨烯散热膜，其特征在于，包括以下重量份原料：苯乙烯丙烯酸树脂20-30份、导热复合填料20-25份、改性环氧树脂30-40份、固化剂1-5份、消泡剂1份和固化促进剂2份；
该高导热石墨烯散热膜的制备方法包括以下步骤：
第一步、将苯乙烯丙烯酸树脂、导热复合填料、改性环氧树脂、固化剂和固化促进剂加入反应釜中，以5℃/分钟升温速率升温至70-85℃，转速280r/min搅拌30-60min后，加入消泡剂，温度、转速不变的条件下，继续搅拌15min，得第一混合料；
第二步、将第一混合料转移至模具中，在真空烘箱中，温度150℃下先固化2h，200℃下再固化2h，即得所述高导热石墨烯散热膜。


2.根据权利要求1所述的一种高导热石墨烯散热膜，其特征在于，所述导热复合填料的制备方法包括以下步骤：
步骤S11、将纳米二氧化硅、尿素和硼酸置于研钵中研磨成细粉过400目网筛，然后转移至高速混料机中混合均匀，将混合均匀的细粉在900℃的氮气气氛下煅烧10h，冷却至室温，得杂化颗粒A；
步骤S12、将杂化颗粒A和无水乙醇加入烧杯中，在频率30-50kHz频率下超声分散5-10min，再向烧杯中加入去离子水和Tris-HCl缓冲液，室温条件下，转速80r/min搅拌10min后，向烧杯中加入多巴胺盐酸盐，提高转速至200-300r/min，继续反应4h，反应结束后进行真空抽滤，滤饼用去离子水洗涤3-5次，最后于70℃真空条件下干燥24h，得氨基化杂化颗粒A；
步骤S13、将氧化石墨烯加入三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入甲苯，然后将烧瓶置于磁力搅拌器上，反应24h后，于温度20-30℃，频率35kHz下超声处理24h，之后向三口烧瓶中加入2-溴异丁酰溴，频率不变继续超声处理20min，真空抽滤，滤饼用二甲基甲酰胺洗涤3-5次，再于50℃的真空干燥箱中干燥至恒重，得改性氧化石墨烯，将改性氧化石墨烯、二甲基甲酰胺、苯乙烯和五甲基二乙烯基三胺加入反应釜中，先将反应釜抽真空再向反应釜中通入氮气，重复操作3次，然后向反应釜中加入氯化铜，油浴加热，控制反应温度100-110℃，转速200-300r/min，氮气保护下反应48h后，冰浴终止反应，然后向反应釜中加入四氢呋喃，转速80r/min搅拌10-20min后，得混合物B，用四氢呋喃润湿中性氧化铝，将润湿过的中性氧化铝填入层析柱，加入混合物B，得到除杂后的混合物B；
步骤S14、将步骤S12得到的氨基化杂化颗粒A和二甲基甲酰胺加入烧杯中，于100W功率下超声处理1h，然后向烧杯中加入除杂后的混合物B，控制反应温度65℃，磁力搅拌反应48h，冷却至室温后，在155℃旋转蒸发仪中处理1-2h，再用质量分数35％的乙醇溶液洗涤3次，最后于真空干燥箱中50℃下干燥18-24h，即得所述导热复合填料。


3.根据权利要求2所述的一种高...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永锋，崔建强，许鹏天，张标，
申请(专利权)人：江苏星途新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32