[发明专利]一种石墨烯和碳纤维复合热界面材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯和碳纤维复合热界面材料的制备方法，将石墨烯材料铺设在碳纤维材料上，然后经压片得到石墨烯—碳纤维—石墨烯的夹层材料，再对夹层材料进行辊压，即可得到复合热界面材料。本发明能够解决以下技术问题，一是简化目前的生产工艺，并降低复合热界面材料的制备成本；二是能使石墨烯在复合热界面材料中形成三维的导热网络结构，进而达到提高产品导热系数的目的。

技术领域

本发明涉及碳复合材料领域，具体地说涉及一种石墨烯和碳纤维复合热界面材料的制备方法。

背景技术

碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。

石墨烯自2004年被发现以来就作为一种新型碳材料而备受关注。它是一种完全由sp2杂化的碳原子构成的厚度仅为单原子层或数个单原子层的准二维晶体材料，具有高透光性和导电性、导热性、高比表面积、高强度及柔韧性等优异的性能。由于石墨烯泡沫骨架本身具有优异的导热能力，其热导率高达5000 W/（m.K），是铜的10倍，此外石墨烯还具有高达2600 m2/g的超高比表面积和100倍于钢的超高强度，且具有很好的柔韧性和伸展性。因此，理论上石墨烯是一种理想的轻质、高效热管理材料。

相比于传统的散热金属材料，采用石墨烯和碳纤维制备的高导热C／C复合材料因具有优异的低密度、高导热、低热胀系数和独有的高温高强度等性能而成为目前最佳的高导热候选材料。

目前制备石墨烯和碳纤维复合材料的方法主要有以下三大类：

一类是将石墨烯加入到纺丝原液中，再经各种纺丝工艺制备石墨烯掺杂的碳纤维，如中国专利号“201110450967.6”在2012年7月4日公开了一种石墨烯改性的聚丙烯腈基碳纤维的制备方法，但这类方法的主要问题是石墨烯和碳纤维的上面官能团较少，导致石墨烯与碳纤维的分散和结合是一大难点。

第二类是将制备好的碳纤维采用涂覆和等离子方法处理将石墨烯同碳纤维结合，如中国专利号“200910067708.8”在2009年6月24日公开了一种石墨烯与碳纤维复合材料，但采用等离子体的处理方法较为繁琐且需要特殊的设备，因此这类方法存在着制备难度大和成本较高的缺陷。

第三类是采用电泳的方法使石墨烯沉积到碳纤维表面，如中国专利号“201310582391.8”在2014年3月5日公开了一种石墨烯/碳纤维复合材料的制备方法，该种方法的主要问题是由于石墨烯上基本没有官能团，导致在石墨烯很难稳定带上带电的离子。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种石墨烯和碳纤维复合热界面材料的制备方法，本发明能够解决以下技术问题，一是简化目前的生产工艺，并降低复合热界面材料的制备成本；二是能使石墨烯在复合热界面材料中形成三维的导热网络结构，进而达到提高产品导热系数的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种石墨烯和碳纤维复合热界面材料的制备方法，其特征在于：将石墨烯材料铺设在碳纤维材料上，然后经压片得到石墨烯—碳纤维—石墨烯的夹层材料，再对夹层材料进行辊压，即可得到复合热界面材料。

所述石墨烯材料为石墨烯粉末，所述碳纤维材料为碳纤维表面毡或碳纤维布，制备夹层材料时，先将石墨烯粉末均匀铺设在碳纤维材料的上表面，铺平后采用挤压的方式使石墨烯粉末粘附在碳纤维材料的上表面，然后放入平板硫化机中对碳纤维材料的上表面进行压片；同理，再采用同样的方式在碳纤维材料的下表面上均匀铺设相同质量的石墨烯粉末，然后放入平板硫化机中对碳纤维材料的下表面进行压片，压片完成后即得到石墨烯—碳纤维—石墨烯的夹层材料。

所述的夹层材料在辊压机中进行辊压，辊压时，在夹层材料的上下两面铺设有保护层。