[发明专利]一种高强度高导电耐弯折的石墨箔及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度高导电耐弯折的石墨箔及其制备方法。该方法将氧化石墨烯水溶液与剥离的膨胀石墨片按一定比例混合均匀后得到高粘度的水凝胶。通过涂布方法将上述水凝胶均匀涂布于基底上，利用蒸发诱导自组装的方法得到层状的氧化石墨与剥离石墨片复合箔，再经过化学室温还原，静止压实后得到相应的石墨箔。该方法制备流程简单连续、生产过程绿色环保、使用原料成本低廉、所涉及设备工业兼容，因此可实现大规模生产与应用。与此同时，制备的石墨箔机械强度优异，电导率高，化学稳定性及温度稳定性良好，同时能承受较大幅度弯折，具备良好的柔性电子器件应用前景，在现有市场中具有极高的竞争力。

技术领域

本发明涉及一种高强度高导电耐弯折的石墨箔及其制备方法。

背景技术

石墨是以碳元素结晶的矿物，晶格为六边形层状结构，因其特殊的结构，所以石墨具备如下良好的性质：耐高温特性(熔点3850℃)，低密度，优异的导电导热性， 化学稳定性，可塑性等等。石墨箔，即以膨胀石墨作为原料，通过简单的热压制成的 箔状材料，这种材料良好的继承了石墨本身的特性，已被广泛的应用于石油化工、导 热导电基层、密封垫圈、电磁屏蔽以及能源相关设备等领域之中。但这种传统方法制 备的石墨箔材料的力学性能较差(拉伸强度：2～9MPa)，无法承受较大的弯折与扭转 形变，这极大的限制了石墨箔在未来柔性电子器件领域(如柔性集流体，柔性导热层， 及柔性电子皮肤等)的应用。目前已有的改善石墨箔力学性能的方法包括以下几种： 1.使用通用高分子作为粘结剂，与石墨片复合形成均质高分子复合石墨箔；2.使用高分 子薄膜粘附在石墨箔表面形成双层膜结构。但这两种方法都需使用非导电导热的商用 高分子作为增强体，这都会极大的牺牲石墨本身的导电、导热特性，另外高分子本身 较低的热分解温度与化学不稳定性，又会使得石墨箔本身的耐高温与耐化学稳定性不 复存在。除此之外，高温热处理方法(高于2500℃)也可以增强石墨箔的力学强度， 但这种方法的成本很高，且对工业设备的要求较为严格，因此很难在市场中与价格成 本低廉的方法形成竞争。因此开发一种简便的、成本低廉、高强度、高导电、高耐弯 折性的石墨箔制备方法是极具市场前景的。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度高导电耐弯折的石墨箔及其制备方法。

1、一种制备石墨箔的方法，包括：

1)制备氧化石墨烯分散液：

2)将膨胀石墨与水匀浆，得到剥离的膨胀石墨片；

3)将步骤2)所得剥离的膨胀石墨片加入到稀释后的步骤1)所得氧化石墨烯分 散液中，得到氧化石墨烯膨胀石墨片水凝胶；

4)将步骤3)所得氧化石墨烯膨胀石墨片水凝胶刮涂于平整基底，室温下自然干燥，得到氧化石墨烯与膨胀石墨片复合箔；

5)将步骤4)所得氧化石墨烯与膨胀石墨片复合箔还原，得到所述石墨箔。

上述方法的步骤1)中，石墨粉的目数为200目-325目；该尺寸石墨粉氧化之后 得到的氧化石墨烯产率更高且片层分布更加集中有利于后续的加工。

制备氧化石墨烯分散液的方法为改进的Hummers法；所述改进的Hummers法中， 改进的条件为：氧化温度低于5℃；具体为0-5℃；氧化时间为24～72h；浓硫酸的质 量百分浓度为50-90％。水稀释的硫酸有利于提升氧化石墨烯的氧化程度，进一步提升 氧化产物的产率，反应温度控制范围在0～5℃，反应时间24～72h，这种条件下氧化 的氧化产物结构缺陷较少，利于组装体强度与导电性。