一种石墨烯复合膜材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种石墨烯复合膜材料的制备方法，属于石墨烯功能化复合材料领域，首先取适量氧化石墨烯膏体并加入适量酸性溶液配制成氧化石墨烯酸分散液，搅拌均匀后加入一定比例改性试剂混合均匀；氧化石墨烯

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯复合膜材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及石墨烯功能化复合材料领域，具体涉及一种石墨烯复合膜材料的制备方法。

技术介绍

[0002]在通信电源的快速发展和电子设备的小型化过程中，特别是在高频和高速传输中产生了大量的热量。因此，具有瞬时散热能力的热管理材料对于电子设备的运行可靠性和性能稳定性至关重要。石墨烯膜因其优良的散热性能，目前已在电子设备散热领域商业化应用。
[0003]随着电子设备不断的更新换代，对石墨烯膜散热性能要求不断提高。目前，对于提升石墨烯膜平面散热性能的研究较为广泛，例如公布号为CN109715554A的中国专利技术专利申请公开了一种高度取向的腐殖酸膜，其包含化学结合或合并的并且基本上彼此平行的多个腐殖酸或化学官能化腐殖酸片，及由该腐殖酸膜通过热处理衍生的高度传导性石墨膜。该专利利用腐殖酸高度取向性质，制备出的膜材料平面导热系数达1600W/(m
·
K)。
[0004]诸如上述现有技术为对石墨烯膜平面散热性能的研究，但是，石墨烯膜作为一种界面散热材料，其轴向散热性能同样重要，现有的石墨烯膜轴向(面间)导热系数一般在5W/(m
·
K)以下，而目前对于提升石墨烯膜轴向(面间)导热性能研究相对较少。另外，石墨烯膜生产过程中，层间隙大，热处理易分层的问题也有待更加妥善的解决方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术中石墨烯膜所存在的轴向(面间)导热系数相对较低及热处理分层的问题，提供了一种石墨烯复合膜材料的制备方法，制备出的膜材料在保持高平面散热性能基础上，轴向散热性能也有明显提升。本专利技术制备出的膜材料层间亲和性及柔韧性好，机械加工时不易出现分层及破碎问题。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种石墨烯复合膜材料的制备方法，其特征在于，
[0007]首先取适量氧化石墨烯膏体并加入适量酸性溶液配制成氧化石墨烯酸分散液，搅拌均匀后加入一定比例改性试剂混合均匀；
[0008]氧化石墨烯
‑
改性试剂混合液搅拌下反应，抽滤分离；
[0009]分离后的膏体加入去离子水后制成石墨烯水分散液，将其进行均质处理即得到氧化石墨烯复合浆料；
[0010]复合浆料经脱泡后涂覆在基材上，干燥脱模后得到氧化石墨烯复合薄膜，然后依次进行碳化及石墨化处理得到石墨烯复合薄膜，最后将预设数量的石墨烯复合薄膜叠放并在压力作用下压制成石墨烯复合膜材料。
[0011]进一步的，所用酸性溶液为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸中的一种或几种组合。
[0012]进一步的，配制的氧化石墨烯酸分散液浓度为1wt.％
‑
10wt.％。
[0013]进一步的，所述改性试剂为黄腐酸、草酸、对羟基苯甲酸、柠檬酸中的一种或几种组合。
[0014]更进一步的，所述改性剂添加量占氧化石墨烯酸分散液的比例为0.01wt.％
‑
10wt.％。
[0015]进一步的，氧化石墨烯分散液
‑
改性试剂体系的反应温度为20
‑
80℃。
[0016]进一步的，配制的氧化石墨烯水分散液浓度为1wt.％
‑
8wt.％。
[0017]进一步的，均质处理时压力为500
‑
1500Mpa。
[0018]进一步的，碳化过程为依次经过100
‑
500℃的低温碳化1
‑
12h、800
‑
1300℃的高温碳化0.5
‑
10h。
[0019]进一步的，石墨化温度为2600
‑
3100℃，保温时间为0.1
‑
5h。
[0020]进一步的，压制石墨烯复合膜时，设备压力为10
‑
100Mpa，压制时间为2
‑
20h。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022]1.本专利技术通过氧化石墨烯膏体形态的酸分散液与改性试剂反应、反应物固液分离后的膏体加水制成石墨烯水分散液的方法，制得氧化石墨烯复合浆料，并依次经涂膜、碳化、石墨化得到石墨烯复合薄膜，最后叠放压制得到石墨烯复合膜材料，该工艺路线相对于直接采用氧化石墨烯水分散液形态与改性试剂共混反应，其优点在于酸分散液体系粘度低，有利于改性试剂和氧化石墨烯充分反应，反应完成后容易固液分离，除去多余改性试剂。
[0023]2.本专利技术进一步采用特定的改性试剂(黄腐酸、草酸、对羟基苯甲酸、柠檬酸)配合上述工艺路线，改性试剂带有丰富的含氧基团，使得一部分改性试剂在酸分散液中与氧化石墨烯表面基团结合，后续在高温处理过程中有助于愈合缺陷、维持最终石墨化薄膜中的晶畴，表现出高达1700W/(m
·
K)的平面导热性能；最重要的是一部分改性试剂进入氧化石墨烯层间，在经过热处理后，层间的改性剂可充当轴向的导热通道，提升了最终石墨烯复合膜的面间导热性能，表现出12W/(m
·
K)以上的轴向导热性能；同时减少了层间空隙，热处理及机械加工时不易出现分层及破碎问题；使用本专利技术方法制备出的复合膜柔韧性好，可加工性强。
附图说明
[0024]图1对比例1的石墨烯膜的截面SEM图；
[0025]图2是实施例1的石墨烯复合膜的截面SEM图。
具体实施方式
[0026]下面对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0027]实施例1
[0028]本实施例的石墨烯复合膜材料的制备方法如下：
[0029](1)以氧化石墨烯膏体为原料，加入适量硫酸溶液并进行机械搅拌混合配制成浓度为1wt.％的氧化石墨烯酸分散液。
[0030](2)按照氧化石墨烯酸分散液的0.01wt.％添加黄腐酸，搅拌均匀后置于20℃水浴
锅中，恒温搅拌反应0.5h。
[0031](3)将(2)中反应完的混合液固液分离，取分离出的固体并加入适量去离子水制备成1wt.％的氧化石墨烯水分散液。
[0032](4)将(3)中分散液通过高压均质处理，压力为500Mpa。
[0033](5)将均质处理后的氧化石墨烯复合膜浆料置于真空环境下进行脱泡处理。
[0034](5)将脱泡处理后的氧化石墨烯复合膜浆料涂覆在在PET基材上，并在80℃的鼓风干燥箱中干燥2小时，以获得氧化石墨烯复合薄膜。
[0035](6)将氧化石墨烯
‑
黄腐酸薄膜放入高温炉，在惰性气体保护下依次经过低温碳化(100℃
‑
1h)、高温碳化(800℃
‑
0.5h)及石墨化(2600℃
‑
0.1h)处理，得到石墨烯复合薄膜。
[0036](7)一定数量的石墨烯
‑
黄腐酸薄膜在10MPa下压缩处理2小时得到组装后的石墨烯复合膜散热膜。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯复合膜材料的制备方法，其特征在于，首先取适量氧化石墨烯膏体并加入适量酸性溶液配制成氧化石墨烯酸分散液，搅拌均匀后加入一定比例改性试剂混合均匀；氧化石墨烯
‑
改性试剂混合液搅拌下反应，抽滤分离；分离后的膏体加入去离子水后制成石墨烯水分散液，将其进行均质处理即得到氧化石墨烯复合浆料；复合浆料经脱泡后涂覆在基材上，干燥脱模后得到氧化石墨烯复合薄膜，然后依次进行碳化及石墨化处理得到石墨烯复合薄膜，最后将预设数量的石墨烯复合薄膜叠放并在压力作用下压制成石墨烯复合膜材料。2.根据权利要求1所述的石墨烯复合膜材料的制备方法，其特征在于，所用酸性溶液为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸中的一种或几种组合。3.根据权利要求1所述的石墨烯复合膜材料的制备方法，其特征在于，配制的氧化石墨烯酸分散液浓度为1 wt.%
‑
10 wt.%。4.根据权利要求1所述的石墨烯复合膜材料的制备方法，其特征在于，所述改性试剂为黄腐酸、草酸、对羟基苯甲酸、柠檬酸中的一种或几种组合。5.根据权利要求1或4所述的石墨烯复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘太峥，宋肖肖，侯士峰，曹昂，
申请(专利权)人：山东利特纳米技术有限公司，
类型：发明
国别省市：