[发明专利]一种高定向排列石墨烯片热界面材料制备方法

说明书

一种高定向排列石墨烯片热界面材料制备方法，涉及热管理技术领域。将0.5％～5％非氧化还原石墨烯片加入高分子基体中，并进行机械搅拌，超声分散，得分散体；在分散体中加入固化剂和催化剂，然后进行机械搅拌，搅拌时间≤1min，得混合物；将混合物转移至玻璃或其他非磁性容器中，容器壁厚≤1mm；将容器和混合物转移至磁场中，并且容器的某一个表面垂直于磁感应强度方向，混合物由液态变为固态，移出磁场；将固态混合物转移至电热恒温鼓风干燥箱，进一步加热固化，得高定向排列石墨烯热界面材料。不需要分散剂，实现石墨烯片在高分子集体内部高定向排列排列，充分利用石墨烯面内高热导率特性，制备方法简单方便，易于推广。

技术领域

本发明涉及热管理技术领域，具体是涉及一种高定向排列石墨烯片热界面材料制备方法。

背景技术

随着电子器件密度的逐渐增加，导热问题成为了材料和电子工业领域关注的话题，热界面材料连接器件与散热器，成为器件导热的关键。目前，主要采用的热界面材料为导热硅脂、导热垫片等，大多以金属氮化物、金属氧化物以及碳纤维等作为掺杂进行导热，其热导率较低。

石墨烯作为一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角形蜂窝状晶格结构的二维晶体薄膜，仅有一个碳原子厚度，具有优异的物理性质，石墨烯的面内热导率达到5300W/(m·K)，是普通导热材料的数十倍。因此，石墨烯复合导热材料可以实现极高的导热性能。石墨烯的面内热导率较高，层面间的热导率较低。石墨烯高分子复合材料中石墨烯的排列是杂乱无章的，不能充分发挥石墨烯的面内高热导率的优异性能，因此，石墨烯高分子复合材料的热导率仅为1～5W/(m·K)。因此，设计一种高热导率高定向排列石墨烯热界面材料，成为当前要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供导热性高、方法简单方便，易于推广的一种高定向排列石墨烯片热界面材料的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)将0.5％～5％非氧化还原石墨烯片加入高分子基体中，并进行机械搅拌，超声分散，得分散体；

2)在分散体中加入固化剂和催化剂，然后进行机械搅拌，搅拌时间≤1min，得混合物；

3)将混合物转移至玻璃或其他非磁性容器中，容器壁厚≤1mm；

4)将容器和混合物转移至磁场中，并且容器的某一个表面垂直于磁感应强度方向，混合物由液态变为固态，移出磁场；

5)将固态混合物转移至电热恒温鼓风干燥箱，进一步加热固化，得高定向排列石墨烯热界面材料。

在步骤1)和2)中，所述非氧化还原石墨烯片、高分子基体、固化剂、催化剂按质量分数的配比为：非氧化还原石墨烯片0.5％～5％、高分子基体70％～90％、固化剂5％～15％，催化剂1～10％。

在步骤1)中，所述非氧化还原石墨烯片的片径可为6～80μm，厚度可为0.4～10nm；

所述高分子基体可选自乙烯基硅油或环氧树脂中的一种。

在步骤2)中，所述固化剂可选自含氢硅油、甲基六氢邻苯二甲酸酐等中的至少一种；所述催化剂可选自铂化合物、乙酰丙酮钕(III)水合物等中的至少一种。

在步骤4)中，所述磁场的磁感应强度为0.3～2特斯拉，复合材料需要在磁场中将石墨烯定向排列。

本发明的原理及有益效果为：

1)本发明通过机械搅拌，使石墨烯片溶解于高分子材料中，石墨烯片能够均匀、稳定存在于高分子材料中，不需要分散剂。