[发明专利]一种定向排列的石墨烯膜及其制备方法及复合散热膜

说明书

本发明提供了一种石墨烯膜，所述石墨烯膜包含以下质量份数的组份：100份改性石墨烯、250～450份溶剂、15～50份成膜剂、0.5～1.5份固化剂，0.25～15份改性剂、3～10份助剂，所述石墨烯膜的厚度为10μm‑80μm，该石墨烯膜定向排列，散热面积较大，具有较高的热导率、热辐射率和良好的柔韧性、耐弯折性和耐冲击性，不易掉粉，可加工性好。本发明还提供一种复合散热膜，所述复合散热膜由下而上依次为超薄导热硅胶垫、定向排列的石墨烯膜，该复合散热膜能够直接与热源接触，无需双面胶，大大降低接触热阻，具有良好的导热性能和机械性能，可广泛地应用于电子产品的散热领域中。

技术领域

本发明涉及散热膜领域，具体涉及一种石墨烯膜及复合散热膜。

背景技术

近年来，随着工业及消费类电子产品性能的不断提升，各电子器件的发热问题越来越严重，散热显得尤为重要。石墨烯的理论热导率为3000～5000W/(m·K)，可应用于电子产品的散热领域。然而，在实际运用中，石墨烯片层组装成膜后会产生较大的层间空隙，空隙不仅形成热阻，而且影响石墨烯薄膜的密度，从而降低石墨烯导热膜的整体传热效率。因此，要获得高热导率的石墨烯薄膜，需要解决石墨烯片层的间隙问题，制备高定向排列的石墨烯膜。

现有技术公开了一些定向排列的石墨烯膜的制备方法，但存在一定的问题。如中国专利201410146002.1公开了一种液相法定向制备高导电高导热的石墨烯膜的方法，即将氧化石墨烯真空控温、真空抽滤制备定向沉积的氧化石墨烯膜，再通过化学气相沉积还原，得到定向沉积的石墨烯膜，该方法步骤复杂，对设备要求较高，且制得的石墨烯膜沉积在铜箔或其他基材上，难以转移，而且转移时易损坏石墨烯膜，同时该方法采用hummer法制备的氧化石墨烯作为前驱体，经过还原处理获得石墨烯膜，很难实现彻底的还原，致使石墨烯存在部分缺陷，导致石墨烯本征的高导热特性难以充分体现，得到的石墨烯膜导热系数最高仅达到800W/(m·K)，与其理论热导率仍有很大差距。中国专利201410331358.2公开了一种氮掺杂定向石墨烯的制备方法，即将氨水加入到氧化石墨烯溶液中，进行水热反应，将氧化石墨烯还原成石墨烯，然后进行定向抽真空处理，该方法得到的的石墨烯膜只是单纯粉体搭接成膜，易掉粉，机械性能比较差，易弯曲断裂，难以加工，并且从滤纸上直接转移比较困难，为了降低转移过程对膜层的破坏，会将石墨烯膜的厚度增加至毫米级别，无法满足电子设备领域轻薄化的要求。

发明内容

如无特殊说明，本发明中的“份”均指“质量份”。

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种石墨烯膜，该石墨烯膜定向排列，散热面积较大，具有较高的热导率和热辐射率，该石墨烯膜同时具有良好的柔韧性、耐弯折性和耐冲击性，不易掉粉，可加工性好：本发明还提供一种复合散热膜，该复合散热膜具有良好的导热性能和机械性能。

一种石墨烯膜，所述石墨烯膜包含以下质量份数的组份：100份改性石墨烯、250～450份溶剂、15～50份成膜剂、0.5～1.5份固化剂，0.25～15份改性剂、3～10份助剂，所述成膜剂的固化温度为40℃～120℃，所述石墨烯膜的厚度为10μm～80μm。

所述石墨烯膜为定向排列的石墨烯膜。

所述改性剂的结构式如式(1)所示，

式(1)中，R₁为C1～C3的烷基或氢原子，R₂为氢原子或甲基，R₃为直链烷基，R₄、R₅、R₆、R₇、R₈中至少有3个为极性基团，其余为氢原子，所述极性基团为磺酸基和/或羧基，n为1～3的整数。