一种高导热石墨烯板制备方法和石墨烯复合膜技术

本发明专利技术提供一种高导热石墨烯板制备方法和石墨烯复合膜。所述制备方法包括：将聚丙烯腈预氧丝制成聚丙烯腈网片；将预定量的氧化石墨加入去离子水中分散，制备氧化石墨烯浆料；在所述聚丙烯腈网片上涂布指定厚度的所述氧化石墨烯浆料，以得到复合膜；将所述复合膜在不同指定环境条件下完成碳化处理、石墨化处理，得到初始的石墨烯复合膜；对所述初始的石墨烯复合膜进行压延处理。本发明专利技术通过将所述聚丙烯腈网片作为石墨烯复合膜中的支架，涂布指定厚度的所述氧化石墨烯浆料，以得到复合膜，能构建氧化石墨烯浆料的导热层，能获得牢固的复合结构，能增强化学键合力，还能有效避免微裂纹的产生。裂纹的产生。裂纹的产生。

【技术实现步骤摘要】
一种高导热石墨烯板制备方法和石墨烯复合膜


[0001]本专利技术涉及石墨烯
，具体涉及一种石墨烯复合膜的制备方法和石墨烯复合膜。

技术介绍

[0002]随着电子技术的迅速发展，电子元器件的集成程度和功率密度不断提高，电子器件的耗散功率密度和发热量越来越大。因此，散热问题变得越来越严重，对热管理技术的要求也更加严格。
[0003]然而，由于微胶囊相变材料、热导碳纤维、石墨烯膜等新型材料在散热设计中的广泛应用，以及电子学的微型化发展会导致严重的散热问题，进而会极大地威胁到笔记本、平板电脑，数码摄像机等电子产品的导热性能。电池等许多高性能的可靠性及寿命。
[0004]石墨烯导热膜导热材料，因其特有的高密度和高导热系数成为现代电子类产品解决散热导热技术的首先材料。但是，由于受到生产工艺的影响，石墨烯导热膜主要以片状形式生产，热处理成本高。这给后期的模切加工带来了不便，特别是材料的实际利用率无法提高。片状的石墨烯导热膜在模切前需要将石墨稀膜一片接一片的贴于底模上形成卷状结构。卷状的石墨膜通过模切机切割成成品。
[0005]传统的石墨稀卷材的烧结方式，通常是先将涂布烘干后的氧化石墨烯原料进行分卷，形成卷状的氧化石墨烯卷材。然后将卷材放入烧结炉中进行烧结。该氧化石墨稀卷材的官能团与氧化物较多，在升温烧结过程中，随着温度的升高，氧化石墨烯卷材受热产生收缩现象，由外向内进行收缩。从而使得卷材内部层之间形成一定的膨胀力。由于膨胀后石墨烯膜密度小，强度低，造成断裂的情况，导致烧结后的石墨稀卷材良品率极低与膨爆掉粉的问题，生产的石墨稀卷材的良品率难以得到良好的保证，也进一步增加了产生成本。这大大限制了其在散热领域的应用。
[0006]因此，有必要提供一种改进了的石墨烯复合膜的制备方法，以提高石墨烯膜在垂直方向上的热导率，进而提高整体导热性。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的旨在解决现有制备方法所制备的石墨烯墨稀卷材微裂纹较多、膨爆掉粉甚至良品率低，机械强度低以及垂直方向上的导热性低、，制备成本高、散热领域的应用受限性大等等的问题。
[0008]本专利技术的第一方面提出一种石墨烯复合膜的制备方法，包括以下步骤：将聚丙烯腈预氧丝制成聚丙烯腈网片；将预定量的氧化石墨加入去离子水中分散，制备氧化石墨烯浆料；在所述聚丙烯腈网片上涂布指定厚度的所述氧化石墨烯浆料，以得到复合膜；将所述复合膜在不同指定环境条件下完成碳化处理、石墨化处理，得到初始的石墨烯复合膜；对所述初始的石墨烯复合膜进行压延处理，得到最终的石墨烯复合膜。
[0009]根据本专利技术的可选实施方式，所述在所述聚丙烯腈网片上涂布指定厚度的所述氧
化石墨烯浆料，以得到复合膜包括：以所述聚丙烯腈网片为支架，在所述聚丙烯腈网片的上表面和下表面均涂布指定厚度的所述氧化石墨烯浆料，以得到复合膜；或者，在所述聚丙烯腈网片上以转移涂布方式涂布指定厚度的所述氧化石墨烯浆料。
[0010]根据本专利技术的可选实施方式，所述指定厚度为2mm～10mm。
[0011]根据本专利技术的可选实施方式，所述将聚丙烯腈预氧丝制成聚丙烯腈网片包括：使用所述聚丙烯腈预氧丝，采用纺织方法编制成网孔为1mm～1.5mm连续网状，以制成所述聚丙烯腈网片；和/或所述聚丙烯腈预氧丝的规格为3K、6K、12K、24K、48K中的一种或多种组合。
[0012]根据本专利技术的可选实施方式，所述将所述复合膜在不同指定环境条件下完成碳化处理、石墨化处理，得到初始的石墨烯复合膜包括：将所述复合膜在氮气环境中以3℃/min的速率升温至第一温度范围700℃～1200℃，并保温，完成碳化处理。
[0013]根据本专利技术的可选实施方式，在完成所述碳化处理之后，以20℃/min的速率在氩气环境中将温度升温至第二温度范围2300℃～3200℃，并保温，完成石墨化处理，得到初始的石墨烯复合膜。
[0014]根据本专利技术的可选实施方式，碳化处理的所述第一温度范围选择850℃～1000℃；石墨化处理的所述第二温度范围选择2850℃～3150℃。
[0015]根据本专利技术的可选实施方式，所述对所述初始的石墨烯复合膜进行压延处理，得到最终的石墨烯复合膜包括：对所述初始的石墨烯复合膜在100mpa～200mpa的压强下进行平压，压实至密度达到1.5g/cm3～2.1g/cm3，得到最终的石墨烯复合膜。
[0016]根据本专利技术的可选实施方式，所述氧化石墨的片径为16μm～30μm。
[0017]根据本专利技术的可选实施方式，所述碳化处理的保温时间为1.5h；和/或所述石墨化处理的保温时间为3h。
[0018]有益效果
[0019]与现有技术相比，本专利技术通过将所述聚丙烯腈网片作为石墨烯复合膜中的支架，涂布指定厚度的所述氧化石墨烯浆料，以得到复合膜，由此形成的复合结构，能够构建氧化石墨烯浆料的导热层，并能够获得牢固的复合结构进而提高结构机械强度，能够增强化学键合力，还使得两者的热膨胀系数相匹配进而有效避免微裂纹的产生；通过压延处理后的石墨烯复合膜，使得面内方向导热系数可达到1500W/(mK)～1600W/(mK)，由此能够显著提高石墨烯复合膜的面内方向导热系数。此外，还使得垂直方向导热系数可达到30W/(mK)以上，由此能够显著提高石墨烯复合膜的垂直方向导热系数。
[0020]进一步地，通过将所述聚丙烯腈网片夹设于两层氧化石墨烯浆料之间，构建石墨烯上下片层间的导热桥梁，能够获得牢固的复合结构进而提高结构机械强度，并能够实现复合膜的垂直方向热导率显著提升。
附图说明
[0021]为了使本专利技术所解决的技术问题、采用的技术手段及取得的技术效果更加清楚，下面将参照附图详细描述本专利技术的具体实施例。但需声明的是，下面描述的附图仅仅是本专利技术本专利技术示例性实施例的附图，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
[0022]图1是本专利技术的石墨烯复合膜的制备方法的一示例的流程图。
[0023]图2是本专利技术的石墨烯复合膜的制备方法的另一示例的流程图。
[0024]图3是本专利技术的石墨烯复合膜的一示例的结构框图。
[0025]图4是本专利技术的石墨烯复合膜的另一示例的结构框图。
具体实施方式
[0026]现在将参考附图更全面地描述本专利技术的示例性实施例。然而，示例性实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为本专利技术仅限于在此阐述的实施例。相反，提供这些示例性实施例能够使得本专利技术更加全面和完整，更加便于将专利技术构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的元件、组件或部分，因而将省略对它们的重复描述。
[0027]应理解，虽然本文中可能使用第一、第二、第三等表示编号的定语来描述各种器件、元件、组件或部分，但这不应受这些定语限制。这些定语乃是用以区分一者与另一者。例如，第一器件亦可称为第二器件而不偏离本专利技术实质的技术方案。
[0028]术语“和/或”或者“及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚丙烯腈预氧丝制成聚丙烯腈网片；将预定量的氧化石墨加入去离子水中分散，制备氧化石墨烯浆料；在所述聚丙烯腈网片上涂布指定厚度的所述氧化石墨烯浆料，以得到复合膜；将所述复合膜在不同指定环境条件下完成碳化处理、石墨化处理，得到初始的石墨烯复合膜；对所述初始的石墨烯复合膜进行压延处理，得到最终的石墨烯复合膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述聚丙烯腈网片上涂布指定厚度的所述氧化石墨烯浆料，以得到复合膜包括：以所述聚丙烯腈网片为支架，在所述聚丙烯腈网片的上表面和下表面均涂布指定厚度的所述氧化石墨烯浆料，以得到复合膜；或者，在所述聚丙烯腈网片上以转移涂布方式涂布指定厚度的所述氧化石墨烯浆料。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述指定厚度为2mm～10mm。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述将聚丙烯腈预氧丝制成聚丙烯腈网片包括：使用所述聚丙烯腈预氧丝，采用纺织方法编制成网孔为1mm～1.5mm连续网状，以制成所述聚丙烯腈网片；和/或所述聚丙烯腈预氧丝的规格为3K、6K、12K、24K、48K中的一种或多种组合。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述复...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵利平，吴红，王柱，
申请(专利权)人：深圳稀导技术有限公司，
类型：发明
国别省市：