一种柔性不对称复合导热薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种柔性不对称复合导热薄膜及其制备方法和应用，属于导热材料技术领域。本发明专利技术提供的柔性不对称复合导热薄膜以聚乙烯醇为聚合物基体，能够使复合薄膜具有良好的柔性和绝缘性能。本发明专利技术使用氧化石墨烯、六方氮化硼作为双组分导热填料，由于不同导热填料密度不同，使得复合薄膜的上层颜色呈棕褐色，聚集了较多的氧化石墨烯，下层颜色呈白色，聚集了较多的六方氮化硼，所得复合导热薄膜两侧在颜色、微观形貌、导热和导电性能方面均存在明显差异。在本发明专利技术中，六方氮化硼在成膜过程中能够通过沉淀自组装形成良好的导热网络通路，有利于复合薄膜热导率的提升。有利于复合薄膜热导率的提升。有利于复合薄膜热导率的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性不对称复合导热薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及导热材料
，特别涉及一种柔性不对称复合导热薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]5G通信的快速发展、5G高功耗芯片以及折叠显示屏、全面显示屏的发展等都使得终端设备发热量剧增，热量不断累积将影响电子设备的可靠性和安全性。如何实现高效散热是目前亟待解决的问题。与传统的热管理材料相比，具有高面内导热系数的柔性导热薄膜材料在过去的十年里引起了研究者的极大兴趣，在下一代器件的热管理应用中显示出巨大的潜力。柔性导热薄膜材料具有超高的面内导热系数和优异的柔韧性，用作膜散热器时可将点热源的热量均匀地传导到大面积的表面，然后利用大面积的热对流和热辐射来散热。
[0003]目前柔性导热薄膜主要包括全碳导热膜、聚合物导热薄膜。全碳导热膜虽然热导率较高，但同时也具有良好的电导率，无法满足一些特殊场合对材料绝缘导热的要求。纯的聚合物虽然具有良好的电绝缘性能，但其热导率极低，要想制备满足散热需求的高导热薄膜，往往需要对其分子链结构进行调整，制备工艺极其复杂且成本高，难以实际应用。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种柔性不对称复合导热薄膜及其制备方法和应用，本专利技术提供的柔性不对称复合导热薄膜在具有良好绝缘性能的基础上具有良好的热导率，且复合薄膜两侧的导电性、导热性存在不对称性。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种柔性不对称复合导热薄膜，包括以下质量份的组分：
[0007][0008][0009]所述氧化石墨烯和六方氮化硼在柔性不对称复合导热薄膜中的总质量含量为10～30％。
[0010]优选的，所述聚乙烯醇的聚合度为1500～2400，醇解度为77～99％。
[0011]优选的，所述氧化石墨烯的片层厚度为0.8～1nm；
[0012]所述六方氮化硼的片径为1～2μm，片层厚度为1～2nm。
[0013]优选的，所述有机分子改性剂为单宁酸、十二烷基葡萄糖苷和多巴胺中的一种或几种。
[0014]优选的，所述柔性不对称复合导热薄膜的厚度为30～120μm。
[0015]本专利技术提供了上述柔性不对称复合导热薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0016]将聚乙烯醇、甘油和水混合，得到聚乙烯醇溶液；
[0017]将六方氮化硼、有机分子改性剂和水混合，得到改性剂/六方氮化硼混合溶液；
[0018]将氧化石墨烯分散液与所述改性剂/六方氮化硼混合溶液混合，得到氧化石墨烯/改性剂/六方氮化硼混合溶液；
[0019]将所述聚乙烯醇溶液、氧化石墨烯/改性剂/六方氮化硼混合溶液混合，得到成膜液；
[0020]将所述成膜液在基底表面进行刮膜，对所得湿膜进行静置和加热干燥，得到柔性不对称复合导热薄膜。
[0021]优选的，所述聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇的质量浓度为7～10％；
[0022]所述改性剂/六方氮化硼混合溶液中六方氮化硼的质量浓度为55～67％；
[0023]所述氧化石墨烯分散液的质量浓度为0.7～1.6％。
[0024]优选的，所述刮膜的速率为160～220mm/s；所述静置的温度为25～40℃，时间为1～2h。
[0025]优选的，所述加热干燥包括依次进行的第一加热阶段和第二加热阶段，所述第一加热阶段的温度为25～40℃，时间为2～5h；所述第二加热阶段的温度为60～80℃，时间为8～12h。
[0026]本专利技术提供了上述柔性不对称复合导热薄膜在柔性电子器件中的应用。
[0027]本专利技术提供了一种柔性不对称复合导热薄膜，包括以下质量份的组分：聚乙烯醇4～5份；甘油0.1～1份；氧化石墨烯0.1～0.8份；有机分子改性剂0.3～1份；六方氮化硼1.2～2份；所述氧化石墨烯和六方氮化硼在不对称导热膜中的总含量为10～30％。本专利技术提供的柔性不对称复合导热薄膜以聚乙烯醇为聚合物基体，能够使复合薄膜具有良好的柔性和电绝缘性能。本专利技术使用氧化石墨烯、六方氮化硼作为双组分导热填料，由于不同导热填料密度不同，使得复合薄膜的上层颜色呈棕褐色，聚集了较多的氧化石墨烯，下层颜色呈白色，聚集了较多的六方氮化硼。在本专利技术中，氧化石墨烯表面的羟基、羧基等含氧官能团，使得其能够很好的分散在水溶性聚合物基体中，能够减少因填料与聚合物基体相容性差、界面结合较弱而引起的界面热阻效应；六方氮化硼在成膜过程中能够通过沉淀自组装形成良好的导热网络通路，有利于复合薄膜热导率的提升。在本专利技术中，有机分子改性剂与六方氮化硼可以通过氢键作用，吸附在六方氮化硼表面，赋予六方氮化硼表面活性，使六方氮化硼能与基体形成良好的界面结合。在本专利技术中，氧化石墨烯和六方氮化硼具有相似的声子散射图谱，能够协同提升复合薄膜的导热性能和力学性能，且复合导热薄膜两侧在颜色、微观形貌、导热和导电性能方面均存在明显差异，可用于特殊场景，如柔性电子皮肤。
[0028]本专利技术提供了上述柔性不对称复合导热薄膜的制备方法，本专利技术通过控制原料的加入顺序，先加入有机分子改性剂作为发泡剂，为填料六方氮化硼提供气泡模板；加入氧化石墨烯是为了稳定和固定气泡模板，从而使得填料分布在气泡周围，形成3D互连的填料网络结构；本专利技术采用刮膜的方式进行制膜，在刮刀剪切力的作用下会使导热填料在聚合物基体中形成水平取向；在加热干燥的过程中，随着水溶剂蒸发，六方氮化硼会自组装形成横纵交错的网络，从而在基体中形成了良好的导热网络通路，提升复合材料的导热性能。
附图说明
[0029]图1为实施例1中六方氮化硼的SEM图；
[0030]图2为实施例1中复合薄膜的表面形貌及SEM图；
[0031]图3为实施例1中复合薄膜的断面SEM图；
[0032]图4为实施例1中复合薄膜的柔韧性展示图；
[0033]图5为实施例1中复合薄膜刻蚀后的表面SEM图；
[0034]图6为实施例1～4和对比例1～4所得复合薄膜氧化石墨烯面的热导率图；
[0035]图7为实施例1～4和对比例1～4所得复合薄膜氮化硼面的热导率图；
[0036]图8为实施例3所得复合薄膜还原后氧化石墨烯面和氮化硼面的热导率图；
[0037]图9为实施例3所得复合薄膜还原后氧化石墨烯面和氮化硼面的表面电阻。
具体实施方式
[0038]本专利技术提供了一种柔性不对称复合导热薄膜，包括以下质量份的组分：
[0039][0040]所述氧化石墨烯和六方氮化硼在柔性不对称复合导热薄膜中的总质量含量为10～30％。
[0041]如无特殊说明，本专利技术所用原料的来源均为市售。
[0042]以质量份数计，本专利技术提供的柔性不对称复合导热薄膜包括4～5份的聚乙烯醇，优选为4.2～4.8份，更优选为4.5份。在本专利技术中，所述聚乙烯醇的聚合度优选为1500～2400，更优选为1800～2200；醇解度优选为77～99％，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性不对称复合导热薄膜，包括以下质量份的组分：所述氧化石墨烯和六方氮化硼在柔性不对称复合导热薄膜中的总质量含量为10～30％。2.根据权利要求1所述的柔性不对称复合导热薄膜，其特征在于，所述聚乙烯醇的聚合度为1500～2400，醇解度为77～99％。3.根据权利要求1或2所述的柔性不对称复合导热薄膜，其特征在于，所述氧化石墨烯的片层厚度为0.8～1nm；所述六方氮化硼的片径为1～2μm，片层厚度为1～2nm。4.根据权利要求1所述的柔性不对称复合导热薄膜，其特征在于，所述有机分子改性剂为单宁酸、十二烷基葡萄糖苷和多巴胺中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的柔性不对称复合导热薄膜，其特征在于，所述柔性不对称复合导热薄膜的厚度为30～120μm。6.权利要求1～5任意一项所述柔性不对称复合导热薄膜的制备方法，包括以下步骤：将聚乙烯醇、甘油和水混合，得到聚乙烯醇溶液；将六方氮化硼、有机分子改性剂和水混合，得到改性剂/六方氮化硼混合溶液；将氧化石墨烯分散液与所述改性剂/六方氮化硼混合溶液混合，得到氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国华，罗芳华，胡兵，吴礼银，蔡福水，
申请(专利权)人：厦门祥福兴科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：