[发明专利]一种包含物理剥离石墨烯的导热压敏胶及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有导热性能的压敏胶的设计及制备，特别是基于微波剥离方法获得的石墨烯和自由基共聚方法获得的丙烯酸酯压敏胶而制备的导热压敏胶，属于导热胶黏剂技术领域。

背景技术

随着电子产品的快速发展，人们对便携度、功能度的要求也越来越高，特别是超薄平板化的设计，现在从手机到电脑，体积越来越小，功能越来越强大，这就导致了集成度越来越高，进而对电子线路板上的电子元器件的散热要求越来越严格。传统的电子产品采用风扇散热系统，但是这种系统体积大，噪音大，已经不再适用于现在电子产品的需求而逐渐被淘汰。并且，单纯的散热材料不能有效的对电子元器件起到散热效果，而导热压敏胶贴覆在电子元器件与散热材料之间，起到连接的作用，能够减小两者之间的阻隔，有效提高散热效果。因此广泛应用于LCD，半导体，集成电路等电子元器件中。随着人类需求的不断加大，进而产生了其它的散热材料，如铜箔、铝箔等，但是由于这类散热材料价格昂贵，散热效果也不能达到生产需求，慢慢的，一类新的高效的散热材料出现了，这类材料包括碳纤维，纳米碳管，石墨烯，金刚石膜等。这类材料的导热率很高，尤其是高导热碳纤维沿着轴向具有最高1200W/m·k的导热率，金刚石膜的最高导热系数为2200W/m·k，高导热石墨烯沿着平面方向最高3000-5600W/m·k。

石墨烯(Graphene)是一个原子厚的sp2杂化碳层，紧密堆积成的二维蜂窝状结构^[4]，是一种二维材料，是所有其他维度的石墨材料的基本建筑单元。它可以翘曲成零维的富勒烯，卷成一维的碳纳米管或者堆叠成三维的石墨。石墨烯具有独特的载流子特性，在室温条件下，电子迁移率高达200000cm²/V·S，可应用于具有弹道电子输运特性的领域；具有很大的比表面积(2600m²/g)和较高的热导率(5000W/(m K)；电阻率很小(约为10^-6Ω·cm)，被作为世界上电阻率最小的材料而广泛使用；具有独特的力学特性，是世界上力学性能最好的材料之一，强度可达130GPa，比钢铁还要硬，是钢的100倍。

石墨烯可分为物理剥离石墨烯、还原氧化石墨烯、改性石墨烯和氧化石墨烯。然而，不同种类的石墨烯都具有各自的优缺点，其中氧化石墨烯含有大量的官能团，因此可以稳定分散在有机溶剂中并且也能够进行规模化生产，但是大量的含氧官能团会导致结构缺陷，使其导热性能下降。改性石墨烯有很好的分散性，但其生产工艺复杂，效率低。还原氧化石墨烯同样存在大量的结构缺陷降低其导热性能。然而物理剥离石墨烯结构缺陷小，可大规模生产，生产工艺简单，能有效提高导电导热性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是调整石墨烯的用量和在聚合物溶液中的分散情况，克服了石墨烯复合材料中因为石墨烯层间的结构缺陷以及不能均匀分散在聚合物中造成的导热性能的降低，开发新型高导热石墨烯复合膜。

一种导热聚丙烯酸酯压敏胶，其特征在于：包括基材，导热胶粘层，离型纸层。基材下表面涂覆有导热胶粘层；所制备的导热胶粘层由以下组分组成：0.4％-1.6％石墨烯和30.4％-49％聚丙烯酸酯线性聚合物，50％-68％的溶剂；导热胶粘剂层下面是离型纸层。

进一步的，所述的基材是棉纸、PET膜、PVA膜、PVC膜、TAC膜或无纺布。

进一步的，所述的聚丙烯酸酯线性聚合物由含双键的丙烯酸类单体共聚得到，其特征在于分子量为20-100万，玻璃化转变温度为-80-50℃。所用的共聚单体由以下重量份组分的三种或多种组成：

5-10的丙烯酸十八酯；

5-10的丙烯酸月桂酯；

30-90的丙烯酸羟乙酯；

30-90的丙烯酸异辛酯；

4-60的丙烯酸丁酯；

4-60丙烯酸甲酯；

1-5的丙烯酸。

其制备方法如下：

将共聚所用的三种或多种单体按照一定的比例混合，加入引发剂和溶剂投入到四口烧瓶中，所用单体总质量与溶剂的质量比为1:1-3，所用引发剂质量为单体总质量的1‰-5％，加热搅拌升温至一定温度65℃反应5h，再升温至72℃反应2h，然后补加引发剂再反应2h，补加的引发剂质量为单体总质量的1‰-3％，进行共聚反应得到不同分子量的聚丙烯酸酯线性聚合物，整个反应过程用氮气保护。

进一步的，所述的石墨烯的粒径为6-35μm，碳的质量百分含量为85-99.5％，层数为2-30层；