[发明专利]石墨烯导热膜的制备方法及制备得到的石墨烯导热膜

说明书

本发明提出一种石墨烯导热膜的制备方法及制备得到的石墨烯导热膜，属于导热器件领域。该技术方案包括以下步骤：将氧化石墨烯的水溶液和催化剂混合，得到氧化石墨烯分散液；将所述氧化石墨烯分散液进行涂覆、干燥，得到氧化石墨烯膜；将所述氧化石墨烯膜进行还原，得到石墨烯膜；将所述石墨烯膜依次进行高温石墨化处理和压延，得到石墨烯导热膜。本发明能够应用于电子产品方面。

技术领域

本发明属于导热器件技术领域，具体涉及一种石墨烯导热膜的制备方法及制备得到的石墨烯导热膜。

背景技术

近年来，伴随着电子系统不断的微型化及集成化，其性能和可靠性将越来越多的受制于导热问题，消费电子产品领域(智能手机、超薄笔记本电脑和平板电脑)对导热的要求也愈发严格。石墨烯作为新兴发展的二维材料，具有诸多优异的性能，单层无缺陷石墨烯的导热系数能够达到5300W/mK，远高于铜(398W/mK)等金属导热材料。同时，石墨烯材料具有较高的强度和良好的柔性，制备得到的石墨烯膜具有高强度柔性、耐高温、膨胀系数小、导热导电性能好、化学性能稳定的特点。尤其是石墨烯膜在垂直方向上导热性能低且隔热性能好，导热性能主要集中在水平方向上贴合电子产品的需求，在此背景下石墨烯导热膜迅速取代传统导热材料。

目前，传统石墨烯导热膜的工艺路线是将氧化石墨烯膜依次进行还原和石墨化处理得到石墨烯导热膜。石墨化度作为碳材料最重要的结构参数之一，直接决定着导热膜的导热性能，石墨化度越高导热性能越好。目前进行石墨化的方法一般为高温处理，且温度越高石墨化程度越高，导热性能越好。然而高温石墨化不仅对生产设备要求极高，而且生产成本高、生产效率低，从而导致石墨烯导热膜的成本较高，性能受限于高温处理设备。

发明内容

本发明针对上述制备石墨烯导热膜时需要进行高温石墨化处理的技术问题，提出了一种石墨烯导热膜的制备方法，在具有良好导热性能的前提下，能够降低石墨化处理温度，且生产效率高。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种石墨烯导热膜的制备方法，包括以下步骤：

将氧化石墨烯的水溶液和催化剂混合，得到氧化石墨烯分散液；

将所述氧化石墨烯分散液进行涂覆、干燥，得到氧化石墨烯膜；

将所述氧化石墨烯膜进行还原，得到石墨烯膜；

将所述石墨烯膜依次进行高温石墨化处理和压延，得到石墨烯导热膜；

所述催化剂为单质催化剂、合金催化剂或化合物催化剂，所述单质催化剂为铁、铜、镍、钛、硅、硼、锆、钒、钼、铬和锰中的一种或几种；所述合金催化剂为铁硅合金和/或钛铝合金；所述化合物催化剂为碳酸钙、氢氧化钙、氧化亚铁、三氧化二铁、四氧化三铁、硅酸铁、氟化铜、氯化铜、氧化铜和六氟硅酸铜中的一种或几种。

优选的，所述氧化石墨烯的水溶液中氧化石墨烯的固含量为2～7wt％，氧化石墨烯的片径为10～300μm，所述催化剂的添加量为氧化石墨烯质量的0.01％～5％。

优选的，将氧化石墨烯的水溶液和催化剂混合后依次进行真空除泡和过滤。

优选的，所述还原的方式为微波还原，所述微波还原的功率为100W～100KW，时间为0.1～30min。

优选的，在进行还原前将氧化石墨烯膜进行收卷，得到氧化石墨烯卷材后再进行还原。

优选的，所述氧化石墨烯分散液在基底材料上进行涂覆；所述基底材料包括耐高温聚酯PET膜、丙纶无纺布、聚酰亚胺PI膜、聚四氟乙烯PTFE膜、甲基板、乙基板和铜箔。

优选的，所述干燥的温度为20～100℃。

优选的，所述高温处理的方式为：以0.5～5℃/min的升温速率将温度提升至2000～3000℃后，处理0.5h～3h。