[发明专利]一种高导热柔性石墨膜及其制备方法

说明书

本发明涉及石墨导热材料技术领域，尤其涉及一种高导热柔性石墨膜的制备方法。制备方法包括如下步骤：将不同粒径大小的片状石墨与浓硫酸混合均匀后，滴加双氧水并混合得到混合物；将混合物静置膨胀得到不同膨胀体积的膨胀石墨堆积体；将膨胀石墨堆积体进行低温除硫；将除硫后的膨胀石墨堆积体压制成柔性石墨膜。制备方法无需添加其他物质，利用不同粒径的片状石墨膨化过程中的体积差异，提高了沿石墨膜垂直方向石墨片排列的取向程度，进而在保持柔性石墨膜层面内热导率的同时，提高石墨膜垂直方向的热导率，并且所制备的柔性石墨膜密度、厚度可控。

技术领域

本发明涉及石墨导热材料技术领域，尤其涉及一种高导热柔性石墨膜及其制备方法。

背景技术

石墨晶体是由碳原子按照SP2键合形成的六角网状层面堆叠而成，其碳原子六角网状层面上的热导率为3000W/(m·K)。各层之间通过范德华力相连，石墨在垂直层面方向的导热率为6W/(m·K)，远远低于层面方向，具有显著的各向异性。石墨在膨胀过程后进一步降低层间方向导热率。目前柔性石墨作为热管理材料应用，主要是利用其层面的高热导性，起散热的作用，而很多的散热场合希望其垂直方向具有更高的热导性，由于柔性石墨的高度各向异性，用传统的方法很难获得垂直方向较高的导热性能。目前制备的柔性石墨膜的层面方向热导率为150W/(m·K)～400W/(m·K)，垂直方向通常低于5W/(m·K)。

发明内容

本发明提供一种高导热柔性石墨膜及其制备方法，用以解决现有柔性石墨膜垂直方向热导率不高的问题。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种高导热柔性石墨膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)：将不同粒径大小的片状石墨与浓硫酸混合均匀后，滴加双氧水并混合，以得到混合物；将所述混合物静置膨胀得到不同膨胀体积的膨胀石墨堆积体；

步骤(2)：将所述膨胀石墨堆积体进行低温除硫；

步骤(3)：将除硫后的膨胀石墨堆积体压制成柔性石墨膜。

上述方案中，本申请人的长期研究发现，柔性石墨膜垂直方向热导率不高的原因为沿石墨膜垂直方向石墨片的取向程度较低。本发明一种高热导率柔性石墨膜的制备方法无需添加其他物质，利用不同粒径的片状石墨膨化过程中的体积差异，提高了沿石墨膜垂直方向石墨片的取向程度，进而在保持柔性石墨膜层面内热导率的同时，提高柔性石墨膜垂直方向的热导率，并且所制备的柔性石墨膜密度、厚度可控。

进一步地，所述步骤(1)中，所述片状石墨包括粒径大于0.15mm的第一片状石墨和粒径为小于等于0.15mm的第二片状石墨；优选地，所述第一片状石墨的粒径大于等于0.3mm。

上述方案中，通过选择粒径大于0.15mm的大片状的第一片状石墨和粒径为小于等于0.15mm的小片状的第二片状石墨，这样不同粒径的片状石墨进行搭配。由于不同粒径片状石墨膨化过程中的体积差异，更能有效提高沿石墨膜垂直方向石墨片排列的取向程度，从而更有效提高柔性石墨膜垂直方向的热导率。

进一步地，所述步骤(1)中，所述第一片状石墨和所述第二片状石墨的质量比为(1-200):1。

上述方案中，通过将第一片状石墨和第二片状石墨的质量比限定在合理的范围值内，能使不同粒径的片状石墨形成更合理有效的搭配，在保持柔性石墨膜层面内热导率的同时，更有利于提高柔性石墨膜垂直方向的热导率。

进一步地，所述步骤(1)中，所述片状石墨和所述浓硫酸的重量体积比为1g：(3-15)mL。

上述方案中，通过将片状石墨和浓硫酸的重量体积比值限定在合理的范围值内，有利于片状石墨的膨胀。

进一步地，所述步骤(1)中，所述浓硫酸和所述双氧水的体积比为(3-20):1。

上述方案中，通过将浓硫酸和双氧水的体积比值限定在合理的范围值内，有利于片状石墨的膨胀。