一種石墨烯導(dǎo)熱膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，其包括以下步驟：(1)提供一石墨烯漿料，所述石墨烯漿料中石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％～15％；(2)將石墨烯漿料、粘結(jié)劑、分散劑和第一溶劑混合，得到混合物，其中混合物中各組分的重量份數(shù)為：石墨烯漿料20～95、粘結(jié)劑1～20、分散劑0.5～10和第一溶劑1～20；(3)提供一基底，將所述混合物涂覆于所述基底的表面并干燥，以在所述基底的表面形成一石墨烯層，得到所述石墨烯導(dǎo)熱膜。本發(fā)明還提供一種石墨烯導(dǎo)熱膜。
【專利說明】
一種石墨烯導(dǎo)熱膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種導(dǎo)熱薄膜，尤其涉及一種石墨烯導(dǎo)熱膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，電子設(shè)備越來越普及。電子產(chǎn)品功率的增加和產(chǎn)品的 超薄化對電子設(shè)備內(nèi)部熱傳導(dǎo)材料提出了更高的要求。
[0003] 現(xiàn)有的熱傳導(dǎo)材料包括金屬類、非金屬類和復(fù)合類三種。常見的金屬類熱傳導(dǎo)材 料為銅或鋁，其熱傳導(dǎo)性能非常好，但其質(zhì)重。非金屬類的熱傳導(dǎo)材料分為導(dǎo)熱硅膠、石墨 等，其中導(dǎo)熱硅膠、可壓縮，但導(dǎo)熱硅膠相比銅等金屬來說，熱傳導(dǎo)太慢，并且通常要搭配風(fēng) 扇，使用不方便。純的石墨的表面導(dǎo)熱系數(shù)雖然超過銅，但Z向（厚度方向）的導(dǎo)熱系數(shù)不如 銅等金屬，且石墨在規(guī)模加工中太脆，易斷裂，良率不高?？梢?，現(xiàn)有的導(dǎo)熱材料均難以兼具 導(dǎo)熱性能以及易加工的優(yōu)點。
[0004] 中國專利公告號CN103449423A，公告日2013年12月18日，名稱為一種石墨烯導(dǎo)熱 膜及其制備方法。該申請案公開了一種高導(dǎo)熱性石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，主要通過將氧 化石墨烯膜通過高溫石墨化爐，燒結(jié)溫度在2000 °C左右，并且氬氣的保護下制備出的石墨 烯導(dǎo)熱膜，雖然制備出的產(chǎn)品的熱導(dǎo)率較高，但制備條件苛刻，并且需要消耗大量的電能， 產(chǎn)量相對較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種易于產(chǎn)業(yè)化、且導(dǎo)熱性能優(yōu)異的石墨 烯導(dǎo)熱膜及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)問題。
[0006] 本發(fā)明提供一種石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，其包括以下步驟：
[0007] (1)提供一石墨烯漿料，所述石墨烯漿料中石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~15% ;
[0008] (2)將石墨烯漿料、粘結(jié)劑、分散劑和第一溶劑混合，得到混合物，其中混合物中各 組分的重量份數(shù)為:石墨烯漿料20~95、粘結(jié)劑1~20、分散劑0.5~10和第一溶劑1~20;
[0009] (3)提供一基底，將所述混合物涂覆于所述基底的表面并干燥，以在所述基底的表 面形成一石墨烯層，得到所述石墨烯導(dǎo)熱膜。
[0010] 優(yōu)選的，步驟(1)中所述石墨烯漿料中石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~8%。
[0011] 優(yōu)選的，步驟（1)中所述石墨烯包括碳元素與非碳元素，其中，碳元素與非碳元素 的質(zhì)量比大于4:1，所述非碳元素為氟、氮、氧、硫、氫、氯、溴、碘中的至少一種。
[0012] 優(yōu)選的，步驟(1)中所述石墨烯為單層石墨烯或者層數(shù)為2~50的多層石墨烯。 [0013]優(yōu)選的，步驟(1)中所述石墨烯為帶有官能團的石墨烯，所述官能團為羥基、羧基、 幾基、氣基、疏基中的至少一種。
[0014]優(yōu)選的，步驟(1)中所述石墨烯漿料還包括一第二溶劑，所述第二溶劑為水、乙醇、 或者水與乙醇以體積比為(3~5): 1進行混合的混合溶劑。
[0015]優(yōu)選的，步驟(2)中所述混合物中各組分的重量份數(shù)為:石墨烯漿料65~85、粘結(jié) 劑8~15、分散劑1~6和第一溶劑10~16。
[0016]優(yōu)選的，步驟(2)中所述分散劑為乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氧 化均聚物中的一種，所述粘結(jié)劑為丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、氯乙烯-醋酸乙烯中 的一種，所述第一溶劑為水、乙醇、醋酸、乙二胺、甲苯二異氰酸酯中的至少一種。
[0017] 優(yōu)選的，步驟(3)中所述基底為銅箱或鋁箱。
[0018] 本發(fā)明還提供一種采用上述的制備方法得到的石墨烯導(dǎo)熱膜，所述石墨烯導(dǎo)熱膜 包括基底以及覆于所述基底的表面的石墨烯層，所述石墨烯層包括多個均勻分布的石墨 烯，該多個石墨烯形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。
[0019] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述石墨烯導(dǎo)熱膜及其制備方法具有以下優(yōu)點：第一，由 于采用石墨烯漿料，將石墨烯預(yù)先用第二溶劑進行分散，以液態(tài)的漿料形式與粘結(jié)劑等其 他組份混合，因而石墨烯在所述得到的混合物中也是均勻分散的狀態(tài)，故得到的石墨烯層 中石墨烯均勻分散而形成以較好的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò);第二，由于在銅箱或鋁箱制成的基底上設(shè)置 石墨烯層，彌補了石墨烯層在厚度方向上導(dǎo)熱性能較差的缺陷，因而得到的石墨烯導(dǎo)熱膜 具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能;第三，該制備方法中直接以石墨烯漿料為原料，既避免了以粉末狀的 石墨烯加入時分散不均勻的問題，又制備工藝簡單，制備條件簡單，可產(chǎn)業(yè)化，進行石墨烯 導(dǎo)熱膜的批量生產(chǎn)。
[0020] 所得到的石墨烯導(dǎo)熱膜包括石墨烯層以及基底，其既具有石墨烯的高導(dǎo)熱性，并 且由于基底的存在，可較好的承載所述石墨烯層，而可提高所述石墨烯導(dǎo)熱膜的加工性能， 易于運輸且方便應(yīng)用。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本發(fā)明所述石墨烯導(dǎo)熱膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面將對本發(fā)明實施方式中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實 施方式僅僅是本發(fā)明一部分實施方式，而不是全部的實施方式?；诒景l(fā)明中的實施方式， 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施方式，都屬于本 發(fā)明保護的范圍。
[0023] 本發(fā)明提供一種石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法。所述制備方法包括以下步驟：
[0024] (1)提供一石墨烯漿料，所述石墨烯漿料中石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~15%;
[0025] (2)將石墨烯漿料、粘結(jié)劑、分散劑和第一溶劑混合，得到混合物，其中混合物中各 組分的重量份數(shù)為:石墨烯漿料20~95、粘結(jié)劑1~20、分散劑0.5~10和第一溶劑1~20;
[0026] (3)提供一基底，將所述混合物涂覆于所述基底的表面并干燥，以在所述基底的表 面形成一石墨烯層，得到所述石墨烯導(dǎo)熱膜。
[0027] 在步驟（1)中，石墨烯漿料可為市場所售的產(chǎn)品，也可自行制備。所述石墨烯漿料 的制備較為簡單，具體如下:將粉末狀的石墨烯烴由第二溶劑超聲分散，即可得到所述石墨 稀衆(zhòng)料。優(yōu)選的，所述石墨稀衆(zhòng)料中石墨稀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~8%。
[0028]所述石墨烯可為單層石墨烯或者層數(shù)為2~50的多層石墨烯。所述石墨烯也可為 經(jīng)過功能化處理而得到帶有官能團的石墨烯。所述官能團為羥基、羧基、羰基、氨基、巰基中 的至少一種。所述石墨烯包括碳元素與非碳元素，其中，碳元素與非碳元素的質(zhì)量比大于4: 1，所述非碳元素為氟、氮、氧、硫、氫、氯、溴、碘中的至少一種。
[0029]步驟(2)中，可通過超聲、攪拌等方式將各組份均勻混合。所述分散劑為乙烯-丙烯 酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氧化均聚物中的一種。所述粘結(jié)劑為丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹 月旨、聚氨酯樹脂、氯乙烯-醋酸乙烯中的一種。所述第一溶劑為水、乙醇、醋酸、乙二胺、甲苯 二異氰酸酯中的至少一種。
[0030] 優(yōu)選的，所述混合物中各組分的重量份數(shù)為:石墨烯漿料65~85、粘結(jié)劑8~15、分 散劑1~6和第一溶劑10~16;更優(yōu)選的，石墨烯漿料70~80、粘結(jié)劑12~15、分散劑3~5和 第一溶劑10~15。
[0031] 在步驟(3)中，所述基底為銅箱或鋁箱。所述基底的厚度不限，可支撐所述石墨烯 層即可。將所述混合物涂覆于所述基底可通過涂布機實現(xiàn)。所述干燥的過程可分為三段區(qū) 間。具體的，可在85攝氏度~95攝氏度這第一區(qū)間加熱干燥，之后在100攝氏度~110攝氏度 進行第二區(qū)間加熱干燥，最后在85攝氏度~90攝氏度進行第二區(qū)間加熱干燥。
[0032] 本發(fā)明還提供一種采用上述制備方法得到的石墨烯導(dǎo)熱膜。請參閱圖1，所述石墨 烯導(dǎo)熱膜包括基底1以及覆于所述基底的表面的石墨烯層2。所述石墨烯層2包括多個均勻 分布的石墨烯。該多個石墨烯形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。
[0033] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述石墨烯導(dǎo)熱膜及其制備方法具有以下優(yōu)點：第一，由 于采用石墨烯漿料，將石墨烯預(yù)先用第二溶劑進行分散，以液態(tài)的漿料形式與粘結(jié)劑等其 他組份混合，因而石墨烯在所述得到的混合物中也是均勻分散的狀態(tài)，故得到的石墨烯層 中石墨烯均勻分散而形成以較好的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò);第二，由于在銅箱或鋁箱制成的基底上設(shè)置 石墨烯層，彌補了石墨烯層在厚度方向上導(dǎo)熱性能較差的缺陷，因而得到的石墨烯導(dǎo)熱膜 具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能;第三，該制備方法中直接以石墨烯漿料為原料，既避免了以粉末狀的 石墨烯加入時分散不均勻的問題，又制備工藝簡單，制備條件簡單，可產(chǎn)業(yè)化，進行石墨烯 導(dǎo)熱膜的批量生產(chǎn)。
[0034] 所得到的石墨烯導(dǎo)熱膜包括石墨烯層以及基底，其既具有石墨烯的高導(dǎo)熱性，并 且由于基底的存在，可較好的承載所述石墨烯層，而可提高所述石墨烯導(dǎo)熱膜的加工性能， 易于運輸且方便應(yīng)用。
[0035] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明所述石墨烯導(dǎo)熱膜及其制備方法進行說明：
[0036] 實施例1
[0037] 提供一石墨烯漿料，所述石墨烯漿料中石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。
[0038] 將石墨烯漿料、粘結(jié)劑丙烯酸樹脂、分散劑乙烯-丙烯酸共聚物和第一溶劑依次放 入攪拌器中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，制備成漿料狀的混合物。所述第一溶劑為乙醇與去離子水以體 積比3:2進行混合的混合溶劑。其中混合物中各組分的重量份數(shù)為:石墨烯漿料80、粘結(jié)劑 丙烯酸樹脂10、分散劑乙烯-丙烯酸共聚物5和第一溶劑5。
[0039] 通過涂布機將所述漿料狀的混合物涂布于銅箱表面形成涂布層，涂布層的厚度為 20m。再對銅箱以及涂布層一并進行干燥，其中涂布機烘箱溫度設(shè)置成三個加熱區(qū)間，第一 段區(qū)間95攝氏度，第二段區(qū)間110攝氏度，第三段區(qū)間90攝氏度。最后得到石墨烯導(dǎo)熱膜。
[0040] 實施例2
[0041] 提供一石墨烯漿料，所述石墨烯漿料中石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%。
[0042] 將石墨烯漿料、粘結(jié)劑丙烯酸樹脂、分散劑乙烯-丙烯酸共聚物和第一溶劑依次放 入攪拌器中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，制備成漿料狀的混合物。所述第一溶劑為乙醇與去離子水以體 積比1:2進行混合的混合溶劑。其中混合物中各組分的重量份數(shù)為:石墨烯漿料90、粘結(jié)劑 丙烯酸樹脂2、分散劑乙烯-丙烯酸共聚物3和第一溶劑5。
[0043] 通過涂布機將所述漿料狀的混合物涂布于銅箱表面形成涂布層，涂布層的厚度為 20m。再對銅箱以及涂布層一并進行干燥，其中涂布機烘箱溫度設(shè)置成三個加熱區(qū)間，第一 段區(qū)間85攝氏度，第二段區(qū)間100攝氏度，第三段區(qū)間90攝氏度。最后得到石墨烯導(dǎo)熱膜。
[0044] 實施例3
[0045] 提供一石墨烯漿料，所述石墨烯漿料中石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%。
[0046] 將石墨烯漿料、粘結(jié)劑聚氨酯樹脂、分散劑乙烯-丙烯酸共聚物和第一溶劑依次放 入攪拌器中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，制備成漿料狀的混合物。所述第一溶劑為乙醇與去離子水以體 積比1:1進行混合的混合溶劑。其中混合物中各組分的重量份數(shù)為:石墨烯漿料88、粘結(jié)劑 聚氨酯樹脂3、分散劑乙烯-丙烯酸共聚物1和第一溶劑8。
[0047] 通過涂布機將所述漿料狀的混合物涂布于銅箱表面形成涂布層，涂布層的厚度為 18m。再對銅箱以及涂布層一并進行干燥，其中涂布機烘箱溫度設(shè)置成三個加熱區(qū)間，第一 段區(qū)間95攝氏度，第二段區(qū)間100攝氏度，第三段區(qū)間85攝氏度。最后得到石墨烯導(dǎo)熱膜。
[0048] 對比例1
[0049] 市售的導(dǎo)熱薄膜，購自深圳北川精密有限公司。
[0050] 對比例2
[0051] 所用配方與制法與實施例1相同，唯一區(qū)別是其中未加入固含量相同的石墨烯漿 料。
[0052]將實施例1~3得到的石墨烯導(dǎo)熱膜與對比例1~2的導(dǎo)熱薄膜進行測試，結(jié)果如表 1所示。
[0053]表1實施例1~3以及對比例1~2的產(chǎn)品導(dǎo)熱性能測試結(jié)果
[0055]由表1可見，本發(fā)明所述石墨烯薄膜的導(dǎo)熱性能明顯優(yōu)于對比例1~2的導(dǎo)熱薄膜。 [0056]以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對 于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行 若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
[0057]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟： (1) 提供一石墨烯漿料，所述石墨烯漿料中石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~15%; (2) 將石墨烯漿料、粘結(jié)劑、分散劑和第一溶劑混合，得到混合物，其中混合物中各組分 的重量份數(shù)為:石墨烯漿料20~95、粘結(jié)劑1~20、分散劑0.5~10和第一溶劑1~20; (3) 提供一基底，將所述混合物涂覆于所述基底的表面并干燥，以在所述基底的表面形 成一石墨烯層，得到所述石墨烯導(dǎo)熱膜。2. -種如權(quán)利要求1所述的石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，其特征在于，步驟（1)中所述石 墨稀衆(zhòng)料中石墨稀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~8%。3. -種如權(quán)利要求1所述的石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，其特征在于，步驟（1)中所述石 墨烯包括碳元素與非碳元素，其中，碳元素與非碳元素的質(zhì)量比大于4:1，所述非碳元素為 氟、氮、氧、硫、氫、氯、溴、碘中的至少一種。4. 一種如權(quán)利要求1所述的石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，其特征在于，步驟（1)中所述石 墨烯為單層石墨烯或者層數(shù)為2~50的多層石墨烯。5. -種如權(quán)利要求1所述的石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，其特征在于，步驟（1)中所述石 墨烯為帶有官能團的石墨烯，所述官能團為羥基、羧基、羰基、氨基、巰基中的至少一種。6. -種如權(quán)利要求1所述的石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，其特征在于，步驟（1)中所述石 墨烯漿料還包括一第二溶劑，所述第二溶劑為水、乙醇、或者水與乙醇以體積比為(3~5): 1 進行混合的混合溶劑。7. -種如權(quán)利要求1所述的石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述混 合物中各組分的重量份數(shù)為:石墨烯漿料65~85、粘結(jié)劑8~15、分散劑1~6和第一溶劑10 ~16〇8. -種如權(quán)利要求1所述的石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述分 散劑為乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氧化均聚物中的一種，所述粘結(jié)劑為丙 烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、氯乙烯-醋酸乙烯中的一種，所述第一溶劑為水、乙醇、醋 酸、乙二胺、甲苯二異氰酸酯中的至少一種。9. 一種如權(quán)利要求1所述的石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述基 底為銅箱或鋁箱。10. -種采用如權(quán)利要求1~9任一項所述的制備方法得到的石墨烯導(dǎo)熱膜，其特征在 于，所述石墨烯導(dǎo)熱膜包括基底以及覆于所述基底的表面的石墨烯層，所述石墨烯層包括 多個均勻分布的石墨烯，該多個石墨烯形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。
【文檔編號】B05D3/02GK105967177SQ201610356391
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】趙永勝, 付正偉, 唐長林, 張羽, 黃維威, 周旭峰, 劉兆平, 茆玉寶
【申請人】寧波墨西新材料有限公司