[发明专利]一种导热石墨板及其制备方法

说明书

本发明旨公开了一种导热石墨板及其制备方法。所述导热石墨板的制备方法其包括如下步骤：S1、将PI石墨膜的至少一面涂覆粘接剂；S2、将多片涂覆有粘接剂的PI石墨膜平铺层叠至设计厚度形成石墨板坯；S3、将石墨板坯热压固化得板材，S4、进行降温后的板材进行低温热处理，处理温度为1200‑1500℃，升温速率为0.5‑3℃/min，保温0.5‑3h后得导热石墨板。本发明制得的石墨板具有高的导热系数，高的石墨板强度，导热板的使用温度范围可以高达1500℃，此外，石墨板的厚度可控。

技术领域

本发明涉及一种导热石墨板及其制备方法，属于导热材料领域。

背景技术

一些特殊场合，如高温(大于500℃)、酸碱腐蚀等场合的散热是一件特别棘手的问题，它不仅需要散热材料能够承受如此高温的环境，同时还需要其能在酸碱环境下不被腐蚀。

碳材料是一种耐酸耐碱的材料，它的石墨化形态具有较高的导热系数，常用的石墨高导热材料主要有一维的碳纤维、二维的石墨纸和三维的石墨块。

碳纤维具极高的强度，同时在其轴线方向具有极高的导热系数，但是其很难作为平面散热材料。石墨纸通常为膨胀石墨压制而成，由于其内部为不规则的石墨微晶排列，导热性能较低，通常不超过400W/m·K。另一种新型的石墨纸是一种由聚酰亚胺高温热处理而来，聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物，英文名Polyimide，简称PI。其内部为层面规则排列的石墨微晶，具有极高的导热性能，但是其厚度往往不超过200μm，并且强度较低；石墨块为石墨颗粒经过等静压及焙烧等工艺制备，内部结构同样为不规则排列的石墨微晶，导热性能通常不超过500W/m·K。

发明内容

本发明旨在提供一种导热石墨板及其制备方法，通过该制备方法制得的石墨板具有高的导热系数，高的石墨板强度，导热板的使用温度范围可以高达1500℃，此外，石墨板的厚度可控。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种导热石墨板的制备方法，其包括如下步骤：

S1、将PI石墨膜的至少一面涂覆粘接剂；

S2、将多片涂覆有粘接剂的PI石墨膜平铺层叠至设计厚度形成石墨板坯；

S3、将石墨板坯热压固化得板材，其中热压固化为：

首先以0.5-3℃/min升温至粘接剂软化点温度Tr，然后保温0.5-3h，再以0.1-2℃/min升温至1.2Tr-2Tr，保温1-5h，并施加压力20-80MPa，保压1-5h，最后降温得到板材；

S4、进行降温后的板材进行低温热处理，处理温度为1200-1500℃，升温速率为0.5-3℃/min，保温0.5-3h后得导热石墨板。

优选所述PI石墨膜为经过2800℃-3000℃热处理后的PI石墨膜。

优选地，在中间层的PI石墨膜的上下表面均涂覆有粘接剂。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

为了进一步地提高石墨板的平面热导率，在步骤S4之后进行高温热处理，以1-5℃/min升温至2800-3000℃，保温0.5-3h得到石墨板。令人惊讶的是，经过此步骤处理后的石墨板的热导率达到了860W/m·K。

优选地，所述粘接剂包括沥青和树脂，其中沥青和树脂按如下质量份混合而成：

沥青 1份；

树脂 0.4-5份。

为了提高石墨板的结构强度，所述粘接剂包括沥青、树脂和提高石墨板强度的添加物，其中沥青、树脂和添加物按如下质量份混合而成：