[发明专利]大通量高致密石墨烯导热膜的制备方法及所得产品

说明书

本发明提出了一种大通量高致密石墨烯导热膜的制备方法及所得产品，属于石墨烯技术领域。本发明提供的制备方法具体采用微波固化‑发泡双联工艺，利用微波对热固性化合物固化的高效率及活性低分子物质对微波的强吸收，在化合物固化的同时使低分子物质吸收微波气化，使固化和发泡同时进行，大大提高了制备效率和成品质量。同时，该方法对于涂覆膜厚度、尺寸、形状、黏度等参数没有特别要求，可使所得膜具有可调控厚度、更大的热通量、更规则致密的内部排列和更高的密度，以及优异的导热性能。

技术领域

本发明属于石墨烯技术领域，尤其涉及一种大通量高致密石墨烯导热膜的制备方法及所得产品。

背景技术

石墨烯作为近几年来异军突起的一种新型材料，已被广泛应用于智能手机、平板电脑、无风扇设计笔记本电脑、新能源汽车动力电池等领域。散热膜主要有天然石墨散热膜和聚酰亚胺人工石墨膜。其中，以氧化石墨烯为原料制备的石墨烯导热膜，由于其无可比拟的优势如更高的热导率、更低的成本等，使其在散热膜市场的成长空间也将越来越广阔。

在目前对于石墨烯导热膜的研究中，如何降低其生产成本、提高成品膜质量始终是长期需要亟待解决的关键问题。一方面，常规石墨烯导热膜制备工艺中工序比较繁多，包括浆料制备、均质、涂覆、干燥、发泡、碳化、石墨化、对辊延延等，导致成品膜制备时间较长，使导热膜制备成本难以降低；另一方面，在常规工艺中的干燥、发泡工艺，由于基膜干燥时内外表面干燥的不一致性、不同位置气泡脱出的差异性，会对成品膜内部结构排列有序性和致密性产生明显的影响。因此，对于有序排列的高致密导热膜的制备仍然需要寻找更有效的工艺解决方案。

发明内容

本发明提供了一种大通量高致密石墨烯导热膜的制备方法及所得产品，该方法采用微波固化-发泡双联工艺，利用微波同时对石墨烯基膜进行固化和发泡，大大提高了制备效率和成品质量；并且，该方法对于涂覆膜厚度、尺寸、形状、黏度等参数没有特别要求，可使所得膜具有更规则致密的内部排列以及优异的导热性能。

为了达到上述目的，本发明提供了一种大通量高致密石墨烯导热膜的制备方法，包括以下步骤：

对氧化石墨烯进行颗粒化处理，然后将其加入到一定质量的分散剂中，高速分散并经高压均质处理，得到一定黏度的涂覆浆料；

将所得涂覆浆料注入到形状、厚度可调的特定基板材质的注模模型中，得到基膜；

将所得基膜置入微波真空机中进行一次微波处理，得到一次干膜；

对所得一次干膜进行一次辊压处理，然后将其进行二次微波处理，得到固化发泡完成的二次干膜；

将所得二次干膜在碳化处理后，继续石墨化处理，最后进行二次辊压处理，得到成品膜。

上述方案中，一次微波处理能够对基膜进行表-里-表三层次同步均匀干燥，避免了常规干燥工艺中由于上下表面与内部干燥程度差异造成的表面粗糙、干燥不充分、气泡残留多等问题；二次微波处理主要是对辊压后的一次干膜进行快速内部残余气泡的脱除，避免形成内部空洞影响成品的热性能。

相比于常规工艺，微波固含-发泡工艺能够大大缩短工艺时间，固化发泡速度可缩短数百倍，明显提升整体制备效率；此外，常规工艺中涂覆后浆料黏度比较大，干燥方式多为热传导，容易出现外焦内生的问题，气泡难以排出易造成成品膜密度低、性能差的问题。而微波具有穿透性，不需要热传导，不管物料处于何种厚度、黏度状态，均能使介质内外同时加热（内外温差梯度极小），内外的均匀加热避免了外焦内生的状况，使干燥质量大大提高，有利于获得高热通量（厚度可调控）、高密度（高固含高黏度浆料、内部排列规则致密）的高性能石墨烯导热膜。

作为优选，所述分散剂为去离子水、无水乙醇、丙酮、醋酸、水玻璃、焦磷酸钠和甲基戊醇聚丙烯酰胺中的至少一种。