[发明专利]一种无粘结剂氧化石墨烯制备高取向性石墨块体的方法

说明书

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种无粘结剂氧化石墨烯制备高取向性石墨块体的方法。本发明的制备方法先制备氧化石墨烯薄膜，并将裁剪和堆叠好的氧化石墨烯薄膜放入热压炉的模具中，进行高温处理即可得到石墨块体，此过程中氧化石墨烯表面无需涂覆粘结剂，因为氧化石墨烯本身化学活性高，在高温高压有利于氧化石墨烯薄膜界面相互融合镶嵌，可形成高取向的片层结构。本发明制备工艺简单，周期短，成本低，环境友好，利用氧化石墨烯薄膜，在不借助任何助剂的条件下，经过高温热压处理，即可形成石墨块体材料，且制备的石墨块材料传热性能优异，热导率可达1200~2000W/m·K。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种无粘结剂氧化石墨烯制备高取向性石墨块体的方法。

背景技术

近年来，随着电子产业的发展，要解决电子设备的发热问题也日趋重要。目前，业界已经开始寻求具有更高散热能力或传热能力的材料来解决这样的问题，高定向石墨材料是一种优良的选择，这种高取向性石墨块体在取向方向上的热导率在800W/(m·K)以上，能够解决大部分电子行业以及汽车航空航天行业的散热问题。

现有的制备高取向石墨块体高导热性材料的常见手段是化学气相沉积法(CVD)，但CVD具有生产成本高、周期长等缺陷，无法实现大规模的生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种无粘结剂氧化石墨烯制备高取向性石墨块体的方法。本发明制备工艺简单，周期短，成本低，环境友好，利用氧化石墨烯薄膜，在不借助任何助剂的条件下，经过高温热压处理，即可形成石墨块体材料，高温热压处理时氧化石墨烯表面无需涂覆粘结剂，制备的石墨块材料传热性能优异。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种无粘结剂氧化石墨烯制备高取向性石墨块体的方法，其特征在于，该制备高取向性石墨块体的方法具有以下特征：

一种无粘结剂氧化石墨烯制备高取向性石墨块体的方法，包括以下步骤：

(1)氧化石墨烯薄膜的制备：按照比例称取氧化石墨烯和添加剂，并加入到去离子水中，搅拌至形成均一的浆料，其中，浆料中各组分的质量分数为：氧化石墨烯1％～5％，添加剂0～0.4％，其余为去离子水；对浆料进行去泡处理，其后涂布成厚度为2～20mm的浆料并烘干，得到厚度为40～600μm的氧化石墨烯膜；

(2)氧化石墨烯叠烧制备石墨块体：将步骤(1)中烘干后的氧化石墨烯薄膜按照一定的尺寸剪裁，并堆叠到一定的厚度，然后将裁剪和堆叠好的氧化石墨烯薄膜放入热压炉的模具中，程序升压至50～400kg/cm²，同时升温至2800～3000℃，在最高温热处理30～180min后冷却至室温，即得到石墨块体，此石墨块体的导热率可达1200～2000W/(m·K)。

步骤(1)中所述浆料的粘度为7000～10000MPa·s。

步骤(1)中所述添加剂为十二烷基苯磺酸钠、对甲苯磺酸钠、苯磺酸钠、对羟基苯甲酸中的一种或多种。

步骤(2)中所述程序升温的过程为：0～500℃时，升温速率为0.3℃/min以下，压力为50～100kg/cm²；500～2000℃时，升温速率为2℃/min以下，压力为80～150kg/cm²；大于2000℃时，升温速率为5～10℃/min，压力为100～400kg/cm²。

步骤(2)中将所述氧化石墨烯薄膜剪裁成100～600mm的正方形，堆叠厚度为0.1～100mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：