本发明专利技术涉及一种含有碳纳米角的散热膜、制备方法及应用。所述含有碳纳米角的散热膜，所述散热膜包括具有碳纳米角结构的材料、具有石墨烯结构的材料和粘结聚合物，所述具有碳纳米角结构的材料、具有石墨烯结构的材料分散在所述粘结聚合物层上。本发明专利技术提供的散热膜，碳纳米角和石墨烯一同分散，并通过粘结聚合物结合，能够使得碳纳米角和石墨烯之间形成导热通路，将热量从一点迅速的扩散，提高其散热效率。提高其散热效率。
【技术实现步骤摘要】
一种含有碳纳米角的散热膜、制备方法及应用
[0001]本专利技术属于散热膜的制备领域，具体涉及一种含有碳纳米角的散热膜、制备方法及应用。
技术介绍
[0002]随着电子产品越来越薄，内部电子元件越来越精密复杂，内部空间越来越小，散热也变成了一个至关重要的需要解决的问题。如果电子产品内部的热点散热不及时，会对电子元器件产生损坏，如何将热点的热量散发除去，是散热领域需要解决的技术问题。
[0003]石墨烯具有极高的热导率和热辐射系数，单层石墨烯的横向导热系数可达5300W/mK，不仅优于碳纳米管，更是远高于金属中导热系数最高的银、铜、金、铝等，因此石墨烯作为辅助散热的导热塑料或者膜片具有巨大的应用前景。
[0004]但是石墨烯的纵向导热却只有25W/mK左右，呈现热阻的问题，因此在现有技术中，将石墨烯用作导热膜，需要解决其纵向的热阻问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术目的之一是提供一种含有碳纳米角的散热膜，所述散热膜包括具有碳纳米角结构的材料、具有石墨烯结构的材料和粘结聚合物，所述具有碳纳米角结构的材料、具有石墨烯结构的材料分散在所述粘结聚合物上，并与所述粘结聚合物结合。
[0006]在本专利技术提供的散热膜中，具有碳纳米角结构的材料、具有石墨烯结构的材料一同分散，并通过粘结聚合物结合，能够使得具有碳纳米角结构的材料、具有石墨烯结构的材料之间形成导热通路，将热量从一点迅速的扩散，提高其散热效率。
[0007]需要说明的是，具有碳纳米角典型的单层碳原子层的角型结构的材料都属于具有碳纳米角结构的材料，包括但不限于碳纳米角及其衍生物，或者通过碳纳米角的氧化等方法获得的衍生物。同样地，具有二维石墨烯片层结构的材料都属于具有石墨烯结构的材料，包括但不限于石墨烯、及石墨烯衍生物等，或者通过对氧化石墨烯进行还原得到的还原氧化石墨烯。
[0008]优选地，所述散热膜中具有碳纳米角结构的材料和具有石墨烯结构的材料的质量比为10～15:1(例如11:1、12:1、13:1、14:1等)。
[0009]优选地，所述粘结聚合物为聚酰亚胺，例如，通过聚酰胺酸热环化形成。
[0010]优选地，聚酰亚胺的重均分子量为1000～2000g/mol。
[0011]粘结聚合物层的厚度为1～2μm。
[0012]粘结聚合物种类、分子量和厚度的选择，能够使得碳纳米角、石墨烯结构更稳定地分散在所述粘结聚合物层上，且作为导热主体的碳纳米角和石墨烯能够良好地将热量传递出去，而更厚的聚酰亚胺层会影响散热膜的导热性能，更薄的聚酰亚胺层影响散热膜的使用寿命。
[0013]优选地，所述散热膜通过如下方法制备得到：
[0014](1)将氧化石墨烯进行可控还原，得到部分还原氧化石墨烯；
[0015](2)将碳纳米角进行可控氧化，得到部分氧化碳纳米角；
[0016](3)将步骤(1)得到的部分还原的氧化石墨烯和步骤(2)得到的部分氧化碳纳米角分散在乙醇中，得到第一分散液；
[0017](4)用吡咯烷酮和乙醇的混合溶剂将聚酰胺酸稀释至8～10wt％(例如8.5wt％、9wt％、9.5wt％等)的浓度，得到第二分散液；
[0018](5)将第二分散液在硅基底涂膜得到聚酰胺酸膜，然后将第一分散液以喷雾方式向聚酰胺酸膜上喷雾沉积，加热进行热环化后得到形成于基底的散热膜。
[0019]部分还原氧化石墨烯和部分氧化碳纳米角都在表面保留了极性基团，提高了其在乙醇中的分散性，同时由于氧化程度不高，也保证了其良好的散热性能。本专利技术对部分还原的氧化石墨烯和部分氧化碳纳米角的获得不做具体限定，优选所述部分还原的氧化石墨烯和部分氧化碳纳米角的氧化程度为恰好能够使其分散在溶剂中。
[0020]本申请提供的制备方法中，聚酰胺酸先在基底上涂膜，然后喷雾沉积部分氧化的石墨烯和部分氧化的碳纳米角，在加热过程中，利用其含有的官能基团(如羧基、羟基等)与聚酰胺酸的氧化性基团和氨基发生原位化学反应或者因为极性聚集结合，使其被固定在聚酰亚胺膜层上，同时利用部分氧化的碳纳米角的锥状结构和部分还原的氧化的石墨烯的片层结构，形成连续的散热网络，提高散热膜的散热性。
[0021]选用聚酰胺酸涂膜，并结合部分还原的氧化石墨烯和部分氧化的碳纳米角，热环化后得到的散热膜机械性能也表现良好。
[0022]此外，浓度8～10wt％的聚酰胺酸粘度适中适于涂膜，且有利于部分还原的氧化石墨烯和部分氧化的碳纳米角与之结合，提高散热膜的使用寿命。
[0023]优选地，所述基底为硅基底。
[0024]优选地，所述聚酰氨酸膜的厚度为1～2μm(例如1.1μm、1.4μm、1.8μm等)。
[0025]优选地，步骤(1)所述将氧化石墨烯进行可控还原的步骤为：向氧化石墨烯的水分散液中，加入葡萄糖水溶液，搅拌进行还原反应，干燥后得到部分还原的氧化石墨烯。
[0026]优选地，所述葡萄糖和氧化石墨烯的质量比为0.4～0.6:1(例如0.42:1、0.45:1、0.47:1、0.52:1、0.55:1、0.57:1等)。
[0027]优选地，所述氧化石墨烯的水分散液中，氧化石墨烯的浓度为1.5～1.8mg/mL(例如1.52mg/mL、1.55mg/mL、1.58mg/mL、1.62mg/mL、1.65mg/mL、1.68mg/mL、1.72mg/mL、1.75mg/mL、1.78mg/mL等)。
[0028]优选地，所述还原反应温度为30～40℃(例如32℃、35℃、37℃等)，反应时间为50～60h(例如53h、55h、58h等)。
[0029]优选地，步骤(2)所述将碳纳米角进行可控氧化的步骤为：将碳纳米角分散在磷酸盐缓冲液中，然后加入双氧水后，进行1200～1500W(例如1250W、1300W、1350W、1400W、1450W等)的氙灯照射5～8min(例如5.5min、6min、6.5min、7min、7.5min等)，进行部分氧化，清洗后干燥，得到部分氧化碳纳米角。
[0030]优选地，所述双氧水浓度为28～35wt％(例如30wt％、32wt％、34wt％等)。
[0031]优选地，每毫克碳纳米角加入3～6mL双氧水(例如3.5mL、4mL、4.5mL、5mL、5.5mL等)。
[0032]优选地，所述第二分散液中，吡咯烷酮和乙醇的混合溶剂中，吡咯烷酮和乙醇的体积比示例性的为6～8:100(例如6.5:100、7:100、7.5:100等)。
[0033]优选地，所述第一分散液中，部分还原的氧化石墨烯的分散浓度为8～12mg/L(例如9mg/L、10mg/L、11mg/L等)，部分氧化碳纳米角的分散浓度为100～150mg/L(例如110mg/L、120mg/L、130mg/L、140mg/L等)。
[0034]合适的部分还原的氧化石墨烯和部分氧化碳纳米角的添加量能够在制备得到的散热膜中均匀分散，且以合适的比例分散后，能本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种含有碳纳米角的散热膜，其特征在于，所述散热膜包括具有碳纳米角结构的材料、具有石墨烯结构的材料和粘结聚合物，所述具有碳纳米角结构的材料、具有石墨烯结构的材料分散在所述粘结聚合物上，并与所述粘结聚合物结合。2.如权利要求1所述的散热膜，其特征在于，所述散热膜中，具有碳纳米角结构的材料和具有石墨烯结构的材料的质量比为10～15:1。3.如权利要求1所述的散热膜，其特征在于，所述粘结聚合物为聚酰亚胺；所述聚酰亚胺的重均分子量为1000～2000g/mol。4.如权利要求1所述的散热膜，其特征在于，所述散热膜通过如下方法制备得到：(1)将氧化石墨烯进行可控还原，得到部分还原氧化石墨烯；(2)将碳纳米角进行可控氧化，得到部分氧化碳纳米角；(3)将步骤(1)得到的部分还原的氧化石墨烯和步骤(2)得到的部分氧化碳纳米角分散在乙醇中，得到第一分散液；(4)用吡咯烷酮和乙醇的混合溶剂将聚酰胺酸稀释至8～10wt％的浓度，得到第二分散液；(5)将第二分散液在基底涂膜得到聚酰胺酸膜，然后将第一分散液以喷雾方式向聚酰胺酸膜上喷雾沉积，加热进行热环化后得到形成于基底的散热膜；所述基底为硅基底；所述聚酰胺酸膜的厚度为1～2μm。5.如权利要求4所述的散热膜，其特征在于，步骤(1)将氧化石墨...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙福伟，孙清友，
申请(专利权)人：江苏清大际光新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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