一种热导复合薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种热导复合薄膜的制备方法。本发明专利技术采用碳纳米管与石墨烯不同配比方式在芳纶纤维为基材的情况下进行复合，充分利用两种碳材料在面向和轴向的散热优点，提高整体散热效果。同时芳纶纤维具有比强度和比刚度大的特性，使得复合薄膜在高效散热的同时具有耐酸、耐碱、耐高温、高强度等特性。本发明专利技术制成的散热薄膜较现有薄膜其在XYZ三个方向的散热效果均有提升。果均有提升。

【技术实现步骤摘要】
一种热导复合薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及材料
，尤其是涉及一种热导复合薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]现有手机、笔电及穿戴设备的导热和散热薄膜多采用石墨或市场上的石墨烯(其实也是石墨片，只是层数较石墨少，片层在十层以内)所制备的复合材料。但实际石墨烯的导热和散热因其二维材料结构特性主要是体现在XY方向上。如图1所示，图1石墨烯结构示意图及散热方向示意图。
[0003]传统的散热片复合基材多为PC/PET等薄膜类材料，其各项性能均不如芳纶纤维。同为碳材料的碳纳米管，因结构上的差异，其在Z方向的散热效果远优于石墨烯。图2碳纳米管结构示意图及散热方向示意图
[0004]因此，开发一种高效散热的同时具有耐酸、耐碱、耐高温、高强度等特性的复合薄膜是非常重要的。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种热导复合薄膜的制备方法，本专利技术提供的热导复合薄膜高效散热的同时具有耐酸、耐碱、耐高温、高强度的特点。
[0006]本专利技术提供了一种热导复合薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0007]A)碳纳米管石墨化处理，得到处理后的碳纳米管；
[0008]B)处理后的碳纳米管浸入脂肪酸中，与石墨烯混合，烘干，得到碳纳米管
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石墨烯混合物；
[0009]C)碳纳米管
‑
石墨烯混合物球磨，与分散剂、溶剂混合后，研磨，得到碳纳米管
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石墨烯的分散液；
[0010]D)芳纶短切纤维与疏解剂和水混合后进行疏解处理，得到芳纶短切纤维浆料；将芳纶沉析纤维与水混合后打浆处理，得到芳纶沉析纤维浆料；
[0011]E)芳纶短切纤维浆料和芳纶沉析纤维浆料混合，得到纤维浆料；
[0012]F)碳纳米管
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石墨烯的分散液和纤维浆料混合，得到混合浆料；
[0013]G)将混合浆料稀释，上浆至纸页成型器中，抽滤、烘干，辊压成型，即得热导复合薄膜。
[0014]优选的，步骤A)所述石墨化处理具体为：将碳纳米管在高温石墨炉内石墨化处理；石墨化温度1200～2000℃，时间：5～15天。
[0015]优选的，步骤B)所述烘干温度100～120℃，烘干时间20～30min。
[0016]优选的，步骤B)所述处理后的碳纳米管和石墨烯的质量比为7:3。
[0017]优选的，步骤C)所述球磨时间为1～1.5h；所述分散剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、CMC、醇类；所述溶剂为无水乙醇；研磨时间为1.5～2h。
[0018]优选的，步骤D)所述疏解剂为阴离子聚丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯
烷酮或聚环氧乙烷或聚乙烯醇中的一种或几种；
[0019]所述打浆时间为0.5～1h。
[0020]优选的，步骤D)所述芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维的质量比为4:6；
[0021]步骤F)所述混合浆料中碳纳米管和石墨烯的质量分数为20％～70％。
[0022]优选的，步骤G)所述混合浆料的上浆浓度为0.5wt％；
[0023]烘干温度：100～120℃，烘干时间：2～3h；热辊压的温度为190～250℃；压力为10～16MPa；辊压速度为5～15m/min。
[0024]本专利技术提供了一种热导复合薄膜，由上述技术方案任意一项所述的制备方法制备得到。
[0025]本专利技术提供了一种散热元件，包括上述技术方案所述的热导复合薄膜。
[0026]与现有技术相比，本专利技术提供了一种热导复合薄膜的制备方法，包括如下步骤：A)碳纳米管石墨化处理，得到处理后的碳纳米管；B)处理后的碳纳米管浸入脂肪酸中，与石墨烯混合，烘干，得到碳纳米管
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石墨烯混合物；C)碳纳米管
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石墨烯混合物球磨，与分散剂、溶剂混合后，研磨，得到碳纳米管
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石墨烯的分散液；D)芳纶短切纤维与疏解剂和水混合后进行疏解处理，得到芳纶短切纤维浆料；将芳纶沉析纤维与水混合后打浆处理，得到芳纶沉析纤维浆料；E)芳纶短切纤维浆料和芳纶沉析纤维浆料混合，得到纤维浆料；F)碳纳米管
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石墨烯的分散液和纤维浆料混合，得到混合浆料；G)将混合浆料稀释，上浆至纸页成型器中，抽滤、烘干，辊压成型，即得热导复合薄膜。本专利技术采用碳纳米管与石墨烯不同配比方式在芳纶纤维为基材的情况下进行复合，充分利用两种碳材料在面向和轴向的散热优点，提高整体散热效果。同时芳纶纤维具有比强度和比刚度大的特性，使得复合薄膜在高效散热的同时具有耐酸、耐碱、耐高温、高强度等特性。
[0027]本专利技术制成的散热薄膜较现有薄膜其在XYZ三个方向的散热效果均有提升。本专利技术的导热薄膜制备方式采用纸业成型的方式，制备的效率更高，制备方式目前市面未见。本专利技术选用的复合基材为芳纶纤维，使复合薄膜同时具有高强度，良好的耐磨性，良好有机溶剂耐受性，阻燃性，耐高温等特性。
附图说明
[0028]图1石墨烯结构示意图及散热方向示意图；
[0029]图2碳纳米管结构示意图及散热方向示意图；
[0030]图3碳纳米管电镜图；
[0031]图4石墨烯电镜图；
[0032]图5碳纳米管石墨烯复合电镜图；
[0033]图6导热复合薄膜热压后电镜图；
[0034]图7导热复合薄膜材料TGA图；
[0035]图8导热复合材料实物图。
具体实施方式
[0036]本专利技术提供了一种热导复合薄膜及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员
来说是显而易见的，它们都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本专利技术技术。
[0037]CNT在轴向上的导热系数为6600Wm
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1，石墨烯在室温下的面内方向的导热系数为4000
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5000Wm
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1，这两种材料的导热系数几乎是已知材料中最高的。此外，碳纳米管和石墨烯都具有优异的杨氏模量值、热稳定性和导电性，使它们在增强聚合物复合材料中具有极大的应用潜力。
[0038]芳纶纤维是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化。它具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。
[0039]采用碳纳米管与石墨烯不同配比方式在芳纶纤维为基材的情况下进行复合，充分利用两种碳材料在面向和轴向的散热优点，提高整体散热效果。同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热导复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：A)碳纳米管石墨化处理，得到处理后的碳纳米管；B)处理后的碳纳米管浸入脂肪酸中，与石墨烯混合，烘干，得到碳纳米管
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石墨烯混合物；C)碳纳米管
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石墨烯混合物球磨，与分散剂、溶剂混合后，研磨，得到碳纳米管
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石墨烯的分散液；D)芳纶短切纤维与疏解剂和水混合后进行疏解处理，得到芳纶短切纤维浆料；将芳纶沉析纤维与水混合后打浆处理，得到芳纶沉析纤维浆料；E)芳纶短切纤维浆料和芳纶沉析纤维浆料混合，得到纤维浆料；F)碳纳米管
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石墨烯的分散液和纤维浆料混合，得到混合浆料；G)将混合浆料稀释，上浆至纸页成型器中，抽滤、烘干，辊压成型，即得热导复合薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)所述石墨化处理具体为：将碳纳米管在高温石墨炉内石墨化处理；石墨化温度1200～2000℃，时间：5～15天。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤B)所述烘干温度100～120℃，烘干时间20～30min。4.根据权利要求1所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，
申请(专利权)人：东莞华贝电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：