[发明专利]一种高导热石墨膜及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及高效导热材料，具体涉及一种高导热石墨膜及其制备方法。

 

背景技术

随着科学技术的迅猛发展，散热问题成为许多领域发展的关键。航天飞行器热控系统的电子设备趋于小型化、轻量化、结构紧凑化、运行高效化，运行过程中会产生和积累大量的热量。大型计算机、笔记本电脑的CPU及许多民用电器装置性能不断提升、元器件集成度高，使系统产生的热量骤增。这些热量若不能及时导出，电子器件的正常工作及系统的稳定性就会受到严重影响。因而，对作为热控重要组成部分的导热材料提出更高的要求。然而，传统的导热件多是金属，如铝、铜，由于金属本身密度较大、热膨胀系数较高、导热系数低等局限性，已经很难满足现有电器装置的散热需求。因此，迫切需要质量轻、导热率高的材料。

 

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种高导热石墨膜，其具有质轻、导热系数高、耐弯曲的优点，适用于散热要求高的电子器件中，为电子产品的薄型化发展提供可能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高导热石墨膜的制备方法，其按照以下制备方法制得：

1）天然石墨提纯：

a)按质量百分数计将天然石墨85%-95%、复合氧化剂2.5%-7.5%、水2.5%-7.5%调制成稀糊状；

b）在50-360℃条件下反应1-18小时；

c）加入质量为步骤b）反应后的物料质量的1%-5%的络合剂；

d）加水洗涤至PH呈中性；

e）离心脱水、烘干，得到天然石墨粉;

2)天然石墨酸化：将提纯后的天然石墨粉放入酸处理液中酸化；

3）除杂质：酸化后的天然石墨粉放入氢氟酸溶液中浸泡；

4）水洗：水洗温度为了0-25℃；

5）膨化：水洗后的天然石墨粉放入石墨膨胀炉中进行高温膨胀，而后进入冷却器降温；

6）压延成片：

7）碳化：压延成片的天然石墨膜放置于碳化炉中碳化；

8）石墨化：将碳化后的天然石墨膜放置于石墨化炉中石墨化。

优选地，所述天然石墨的含碳量为95%以上，粒度为20目至80目。碳含量越高的天然石墨其纯度越高，越有利于最终产品导热系数的提高。采用20目至80目的天然石墨制作的高导热石墨膜导热系数最高，粒径太小，膨化后膨胀石墨直径比小，不利于压延成片；粒径太大，制作的产品强度不够，晶型结构不稳定。

优选地，所述复合氧化剂为三氯化铁和过硫酸铵按质量比为1：3混合制得。

优选地，所述络合剂为三乙醇胺、1，10-邻二氮菲、EDTA、二巯基丙醇、二巯基丙烷磺酸钠、巯基乙胺、巯基乙酸、硫脲、氟化氨、8-羟基喹啉、铬酸钾、硫化钠、铜试剂、氰化物、乙酰丙酮、柠檬酸、酒石酸、草酸、磺基水杨酸、EGTA、乙二胺四丙酸、三乙撑四胺、磷酸盐、醇胺类、氨基羧酸盐、羟基羧酸盐、有机磷酸盐、聚丙烯酸类中的一种。

优选地，所述酸处理液为硫酸、过硫酸胺、盐酸、硝酸中的一种或两种以上配制而成的溶液，酸处理液中氢离子的浓度为0.2-0.5mol/L，酸化处理的温度为30℃-120℃，处理时间为0.5-3小时。

优选地，所述氢氟酸溶液的质量浓度为3%-5%，浸泡时间为0.5-2小时。

优选地，步骤5）膨化的温度为800-1000℃，时间为3-20秒。

优选地，步骤6）压延成片分三次压延进行，且三次压延中对辊的间距逐渐减小。比如：要制得厚度为0.2mm的产品，第一次压延时对辊的间距为1.0mm，第二次压延时对辊的间距为0.5mm，第三次压延时对辊的间距为0.2mm。压延成片分三次进行，对辊的间距逐次递减，保证了压制的产品厚度均匀。

优选地，碳化温度为1300℃，时间为10小时，消除了产品附着的杂质；石墨化的温度为2900℃，时间为10小时，使碳原子晶型结构重排，由二维晶型重排为三维晶型结构，大幅度提高导热系数；碳化和石墨化均是在惰性气体的保护下进行的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、                 本发明的方法所制得的高导热石墨膜具有较高的导热系数，导热系数在1900kw/m.k，是目前常用用的金属导热材料的导热系数的4-5倍，可广泛应用于高功率LED、智能手机、液晶面板、平板电脑、笔记本电脑、飞行器等产品；