[发明专利]氟化石墨烯复合导热膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种氟化石墨烯复合导热膜及其制备方法，其中的制备方法包括：将氧化石墨和氟化石墨按照目标质量比添加到水中，均质后制备形成目标固含量的氟化石墨烯/氧化石墨烯复合浆料；将所述氟化石墨烯/氧化石墨烯复合浆料涂布于基材上，并烘干、收卷；将收卷的薄膜热处理形成蓬松氟化石墨烯/石墨烯复合薄膜；将所述蓬松氟化石墨烯/石墨烯复合薄膜真空平压处理得到氟化石墨烯复合导热膜。本发明通过在氟化石墨烯中引入适量的氧化石墨烯，借助氢键作用增强石墨烯片层相互作用，从而提高氟化石墨烯成膜性，适量氧化石墨烯的添加在后续碳化和石墨化后可以提升薄膜整体热导率的同时保持薄膜的绝缘性。

技术领域

本发明属于石墨烯导热膜技术领域，具体涉及一种氟化石墨烯复合导热膜及其制备方法。

背景技术

随着手机朝高性能、小型化方向发展，芯片的发热量越来越大，受限于狭小的空间，热量易聚集形成热点，导致芯片不能正常工作，因而采用具有较高横向热导率的材料进行匀热。

对于4G手机，该材料通常为人工石墨散热膜，其以聚酰亚胺薄膜为原料，通过碳化、石墨化、压延工艺制得，受限于聚酰亚胺薄膜原料，人工石墨散热膜厚度有限(＜100微米)，无法应对5G手机芯片更高的发热量。由于工艺和原料得不同，石墨烯散热膜突破了厚度的限制，可以满足5G手机芯片匀热的要求，因而得到了广泛的应用。

尽管石墨烯导热膜已获得手机厂商的认可，在5G手机上被广泛应用，但是石墨烯本身极好的导电性也导致其电绝缘性较差，限制了它应用于更多场景。虽然引入一些绝缘性的纳米材料如氮化硼(Chem.Mater.,2016,28,1049-1057)、绝缘氧化物(Compos.Sci.Technol.,2016,137,16；ACS Appl.Mater.Interfaces.,2015,7,14397)等可以通过阻断石墨烯导电网络的形成来实现绝缘化，但是薄膜的导热性能均会显著下降。

氟化石墨烯拥有良好电绝缘性的同时还能够保持超过1800W/mK的理论热导率。因此，以氟化石墨烯为原料制备导热膜理论上兼具高导热性和和电绝缘性，然而，氟化石墨烯片层相互作用力弱，成膜性差。

申请号为201910166347.6的中国专利报道了一种柔性、电绝缘氟化石墨烯复合导热膜及其制备和应用，该氟化石墨烯复合薄膜由氟化石墨烯纳米片和聚乙烯醇组成。该专利通过复合聚乙烯醇作为粘结剂提高氟化石墨烯的成膜性，然而，聚乙烯醇导热性差，导致复合薄膜的导热系数(热导率)最高仅达到61.3W/mK，无法满足手机散热的要求。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种氟化石墨烯复合导热膜及其制备方法，以克服现有技术中的氟化石墨烯复合导热膜不能兼顾较高的成膜性及热导率的不足。

为了解决上述问题，本发明提供一种氟化石墨烯复合导热膜的制备方法，包括如下步骤：

S100，将氧化石墨和氟化石墨按照目标质量比添加到水中，均质后制备形成目标固含量的氟化石墨烯/氧化石墨烯复合浆料；

S200，将所述氟化石墨烯/氧化石墨烯复合浆料涂布于基材上，并烘干、收卷；

S300，将收卷的薄膜热处理形成蓬松氟化石墨烯/石墨烯复合薄膜；

S400，将所述蓬松氟化石墨烯/石墨烯复合薄膜真空平压处理得到氟化石墨烯复合导热膜。

在一些实施方式中，在所述步骤S100中，

所述目标质量比为(0.05-0.2)：1；和/或，所述目标固含量为1wt％-5wt％。

在一些实施方式中，在所述步骤S100中，采用如下方式进行均质：

在氧化石墨和氟化石墨按照目标质量比添加到水中后，超声10-30分钟，之后于搅拌装置中搅拌30-60分钟，再通过均质机，在50MPa-500MPa压力下，处理10-30分钟。