本發(fā)明涉及一種電器導(dǎo)熱板的制造技術(shù)，具體地說是一種石墨烯碳纖維復(fù)合高導(dǎo)熱線路板及其制備方法。

背景技術(shù)：

石墨烯是一種二維的單層碳原子結(jié)構(gòu)材料，是世界上最強(qiáng)、最堅硬、質(zhì)量輕、最薄的物質(zhì)，同時在已知的材料中電阻率最小、傳導(dǎo)電子最塊、導(dǎo)熱最快、散熱最快的納米半導(dǎo)體材料，因此也是最理想的導(dǎo)熱散熱電器材料的應(yīng)用。碳纖維是一種含碳量在95％以上的高強(qiáng)度、高模量纖維材料，它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維″外柔內(nèi)剛″，質(zhì)量比輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、耐高溫、高模量、高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱、高散熱特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。

目前，環(huán)氧樹脂電路板是用來制作印刷電路板的一種特殊基板材料，具有尺寸穩(wěn)定性和良好絕緣性，廣泛應(yīng)用于電器件線路板，LED線路板等。但是其缺點(diǎn)在于：導(dǎo)熱率低，只有0.2W/mk，耐溫性低，滿足不了高負(fù)載的電子元器件中的發(fā)熱的散熱性，是目前技術(shù)上的一大缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種石墨烯碳纖維復(fù)合高導(dǎo)熱線路板。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的采用的技術(shù)方案是：一種石墨烯碳纖維復(fù)合高導(dǎo)熱線路板，由左向右依次包括：石墨烯涂料層；環(huán)氧樹脂、氮化鋁粉和石墨粉的混合層；導(dǎo)電層；環(huán)氧樹脂、氮化鋁粉和石墨粉的混合層；石墨烯涂料層。

進(jìn)一步的，所述石墨烯涂料是5-10層納米級水性氧化石墨烯涂料，所述石墨粉是納米級石墨粉。

進(jìn)一步的，所述氮化鋁粉是規(guī)格300目～400目，含量在99.8％的氮化鋁粉。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)電層是50g/m²～100g/m²的碳纖維布或碳纖維導(dǎo)電紙。

進(jìn)一步的，所述環(huán)氧樹脂為(E-44)6101型環(huán)氧樹脂膠。

進(jìn)一步的，所述環(huán)氧樹脂、氮化鋁粉、石墨粉的混合重量比為30～40∶50～40∶15～20。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還提供了一種石墨烯碳纖維復(fù)合高導(dǎo)熱線路板的制備方法，包括以下步驟：

1)將環(huán)氧樹脂、氮化鋁粉、石墨粉以重量比為30～40∶50～40∶15～20 進(jìn)行混合，超聲分散30min，得到環(huán)氧樹脂、氮化鋁粉和石墨粉的混合物；

2)采用浸膠機(jī)將步驟(1)所得混合物浸漬到碳纖維布上；

3)將步驟(2)中浸膠后的碳纖維布疊合6～8層，采用熱壓機(jī)于160℃～180℃下進(jìn)行壓合；

4)將步驟(3)所得進(jìn)行剪切成板，再在碳化爐上于350℃-450℃進(jìn)行烘干碳化。

5)將步驟(4)碳化后的板兩面噴涂石墨烯涂料，完成高石墨烯碳纖維復(fù)合線路板。

上述中，步驟(1)中石墨粉為納米級石墨粉；所述步驟(1)中氮化鋁粉采用300～400目之間，含量99.8％的氮化鋁粉；所述步驟(1)中環(huán)氧樹脂采用(E-44)6101型環(huán)氧樹脂；所述步驟(1)中環(huán)氧樹脂、石墨粉和氮化鋁粉的重量比為30～40∶50～400∶10～20；所述步驟(2)中碳纖維布重量為50g/m²～100g/m²。

本發(fā)明的石墨烯碳纖維復(fù)合高導(dǎo)熱線路具有高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕、工藝簡單、成本低等，能夠廣泛應(yīng)用到電板器導(dǎo)熱線路板以及LED高功率線路板等，是導(dǎo)熱線路板創(chuàng)新性革命。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)合理，簡單，使用效果好，具有很好的推廣價值，具有巨大的市場經(jīng)濟(jì)前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明石墨烯碳纖維復(fù)合高導(dǎo)熱線路板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明石墨烯高導(dǎo)熱線路板與鋁合金線路板熱性能對比測試圖

具體實(shí)施方式

一、下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。

如圖1所示，一種石墨烯碳纖維復(fù)合高導(dǎo)熱線路板，由左向右依次包括：石墨烯涂料層1；環(huán)氧樹脂、氮化鋁粉和石墨粉的混合層2；導(dǎo)電層3；環(huán)氧樹脂、氮化鋁粉和石墨粉的混合層4；石墨烯涂料層5。

一、上述石墨烯碳纖維復(fù)合高導(dǎo)熱線路板的制備過程如下：

1)將環(huán)氧樹脂、氮化鋁粉、石墨粉以重量比為30～40∶50～40∶15～20進(jìn)行混合，超聲分散30min，得到環(huán)氧樹脂、氮化鋁粉和石墨粉的混合物；

2)采用浸膠機(jī)將步驟(1)所得混合物浸潰到碳纖維布上；

3)將步驟(2)中浸膠后的碳纖維布疊合6～8層，采用熱壓機(jī)于160℃～180℃下進(jìn)行壓合；

4)將步驟(3)所得進(jìn)行剪切成板，再在碳化爐上于350℃-450℃進(jìn)行烘干碳化。

5)將步驟(4)碳化后的板兩面噴涂石墨烯涂料，完成高石墨烯碳纖維復(fù)合線路板。

二、表征數(shù)據(jù)

對比試驗(yàn)在自然對流散熱中進(jìn)行，分別采用相同厚度和面積的石墨烯高導(dǎo)熱線路板和鋁合金線路板的6W白光LED嵌入式燈具，其熱性能對比測試(點(diǎn)亮8h)結(jié)果見圖2和表1。

圖2是石墨烯高導(dǎo)熱線路板和鋁合金線路板溫升曲線圖，石墨烯高導(dǎo)熱線路板與鋁制線路板、在LED燈上表征數(shù)據(jù)如下；

表1 兩種材質(zhì)線路板實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)

注：室溫25℃，防風(fēng)罩；測試儀器為多通道溫度測試儀。

由結(jié)合圖2以及表1得到，在相同體積下，石墨烯碳纖維復(fù)合高導(dǎo)熱線路板比鋁合金線路板材料上升溫度更低，測試溫度為54.8℃，上升溫度為29.8℃，而且重量更輕，僅為81g。上述石墨烯高導(dǎo)熱線路板材料的密度大約為1.75g/cm³，由此得到，本發(fā)明石墨烯碳纖維復(fù)合高導(dǎo)熱線路板具有高導(dǎo)熱率、高散熱率。

以上本發(fā)明石墨烯碳纖維復(fù)合高導(dǎo)熱線路板有效的提高了線路板的導(dǎo)熱率，散熱率，提高了線路板機(jī)械強(qiáng)度、抗腐蝕性、降低了成本，加大了LED燈使用功率，延長了使用壽命。

盡管上面對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。