CN102175089B - 一种超薄石墨纸散热片及其制造方法 - Google Patents

一种超薄石墨纸散热片及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超薄石墨纸散热片的制造方法，石墨在硝酸和双氧水的作用下，搅拌生成膨胀率300倍的可膨胀石墨产品，经过淋干机脱水，烘干炉烘干，机器筛选分类后；通过旋流器进入温度950℃的膨胀炉中进行加热膨胀，膨胀后的蠕虫状石墨被抽出膨胀炉进入料仓；根据不同的厚度要求，对蠕虫状石墨进行多次压延，达到最终超薄石墨纸厚度。所述石墨纸散热片的厚度大于等于0.04mm，硫含量小于1000ppm，导热率大于300W/moK。本发明获得的石墨纸散热片最薄化，最终产品小型化，超薄化，提高产品使用寿命，解决高温状态下产品迅速散热问题，降低生产石墨纸散热片的原料成本，保护稀缺石墨资源，可以满足不规则形状产品的使用。

Description

一种超薄石墨纸散热片及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种超薄石墨纸散热片及其制造方法。 
背景技术
随着社会快速发展，新产品不断涌现，各种超薄，超轻，节能环保LED产品，电子产品散热问题摆在面前，产品中的元器件在短时间内不能迅速把热量散发出去，会导致产品系统出现故障，降低产品使用寿命。由于传统电子产品没有像现在客户追求超薄，超轻，耐用性，所以对散热条件要求不是那么严格。随着技术的发展，客户越来越需要超薄，超轻，耐用的产品。现有的石墨纸散热片无法做到超薄(石墨纸散热片厚度增加就会造成资源的巨大浪费，生产石墨纸散热片，耗能，污染)，超高导热效果(产品厚度增加，散热效果就会变差)，且现有的石墨纸散热片只能对平面产品进行散热，无法满足不规则形状产品散热要求。 
目前，市场上防火，阻燃装饰材料(除金属外，目前还没有用石墨纸散热片做装饰材料，石墨纸散热片在400度刚刚开始氧化反应，几乎很难看到石墨纸散热片的重量损失，在600度氧化反应后石墨纸散热片重量损耗在20％左右，不会燃烧，如果在缺少氧气的环境下，氧化速度会更慢)很难抵挡400度以上高温燃烧，主要是其散热效果不好，热量不能在短时 间内迅速散开，集中到一定温度后装饰材料就会燃烧起来，而且会产生有毒气体，造成人员二次损伤。很多金属材料导热性虽然比较好，但是没有石墨纸散热片导热性好，而且成本比较高，同时，金属的密度大，不适合大面积使用和推广，也不适合切割。石墨纸散热片重量相比较金属材料非常轻，容易切割，粘贴。 
石墨是很好的储氢材料，这为汽车用燃料电池隔板使用石墨纸提供很好的市场环境，例如：现在汽车使用铅酸电池，不仅体积大，重量大，使用时间短，储存电量低，废弃后高污染，难处理。 
因此，现有技术中缺少一种新型的以石墨为材料的散热片，即能满足客户需要超薄，超轻，耐用的目的，又能满足不规则形状产品的散热要求，还能满足燃料电池汽车所需电池使用体积小，重量轻，性能可靠的要求。 
然而，现有石墨纸生产厂家因为技术原因很难做到0.1毫米以下，主要厚度都是0.2毫米以上，这就导致高精端新产品无法使用，产品厚度越厚不仅耗能，污染，浪费各种资源，而且无法做到高精端新产品的超薄，超轻，提高产品使用寿命。现有专利号：03815239.8虽然专利上面写了厚度0.075毫米-3.75毫米，但实际上他们的产品已经无法满足最新客户厚度要求。 
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种超薄石墨纸散热片及其制造方法，使石墨纸散热片最薄化，最终产品小型化，超薄化，并能降低石墨纸 散热片含硫量对产品腐蚀，提高产品使用寿命，解决高温状态下产品迅速散热问题，含碳量达99％以上，导热率大于300W/mK，在高温作用下不会燃烧，不会产生有毒气体，超过400度只会慢慢氧化，给救援人员留足充分的时间，降低生产石墨纸散热片的原料成本，节能减排，保护稀缺石墨资源，不需金属板辅助提高了产品的柔韧性，可以满足不规则形状产品的使用。 
本发明提供一种超薄石墨纸散热片的制造方法，包含以下步骤： 
一、反应釜中先加入石墨，温度达到16℃后，加入质量分数为70％-95％的硝酸和质量百分浓度为20％-50％的双氧水，石墨在硝酸和双氧水的作用下，搅拌生成膨胀率300倍的可膨胀石墨产品，经过淋干机脱水，烘干炉烘干； 
二、机器筛选分类，选取粒度300微米筛上的可膨胀石墨占90％； 
三、步骤二所述的可膨胀石墨，通过旋流器进入温度950℃的膨胀炉中进行加热膨胀，膨胀后的蠕虫状石墨被抽出膨胀炉进入料仓； 
四、蠕虫状石墨根据不同厚度要求，进行多次压延，达到最终超薄石墨纸厚度。 
优选地，所述硝酸，双氧水和石墨的质量配比率为3∶0.3∶1。 
优选地，硝酸，双氧水和石墨的反应温度为16℃，反应时间为1.5小时。 
优选地，淋干机脱水时间为30min，烘干炉烘干时间为3小时。 
根据不同的厚度要求，蠕虫状石墨由输送带进行给料，经过第一道压 延辊精密压延后，通过原子测厚仪控制厚度数据；再由热处理炉加热，经过第二道压延辊精密压延；再次通过热处理炉加热，第三次经过压延辊压延，达到最终超薄石墨纸。 
本发明还公开了一种由上述制造方法获得的超薄石墨纸散热片，其厚度大于等于0.04mm，硫含量小于1000ppm，导热率大于300W/mK。 
本发明可获得以下有益效果为： 
1、达到石墨纸散热片最薄化，最终产品小型化，超薄化； 
2、降低石墨纸散热片含硫量对产品腐蚀，提高产品使用寿命； 
3、解决高温状态下产品迅速散热问题，导热率大于300W/mK； 
4、降低生产石墨纸散热片的原料成本，节能减排，保护稀缺石墨资源； 
5、提高了产品的柔韧性，可以满足不规则形状产品的使用。 
附图说明
图1为本发明中石墨纸散热片的制造流程图。 
具体实施方式
实施例1 
本发明采用硝酸+双氧水处理石墨，硝酸，双氧水和石墨的质量配比率为3∶0.3∶1，反应釜中先加入石墨，达到反应温度16℃后，加入质量分数为90％的硝酸和质量百分浓度为20％的双氧水，石墨在硝酸和双氧水的作用下，温度调控在16℃，反应时间为1.5小时，搅拌生成膨胀率300倍的可膨胀石墨产品，经过淋干机脱水30min，烘干炉烘干3小时后。 
机器筛选分类，使其中300微米筛上的可膨胀石墨占90％； 
加工好的可膨胀石墨，通过旋流器进入温度950度的膨胀炉进行加热膨胀，膨胀后的蠕虫状石墨被抽出膨胀炉进入料仓。 
蠕虫状石墨经过精密仪器测量根据不同厚度要求，通过输送带进行给料，经过第一道压延辊精密压延后，开始通过原子测厚仪控制厚度数据，再通过热处理炉加热，再经过第二道压延辊精密压延，再次通过热处理炉加热，第三次经过压延辊压延，达到最终超薄石墨纸。 
经检测，所获得的石墨纸厚度为0.04mm，含硫量为200ppm，导热率为330W/mK。 
实施例2 
本发明采用硝酸+双氧水处理石墨，硝酸，双氧水和石墨的质量配比率为3∶0.3∶1，反应釜中先加入石墨，达到反应温度16℃后，加入质量分数为70％的硝酸和质量百分浓度为50％的双氧水，石墨在硝酸和双氧水的作用下，温度调控在16℃，反应时间为1.5小时，搅拌生成膨胀率300倍的可膨胀石墨产品，经过淋干机脱水30min，烘干炉烘干3小时后。 
机器筛选分类，选取粒度300微米筛上的可膨胀石墨占90％； 
加工好的可膨胀石墨，通过旋流器进入温度950度的膨胀炉进行加热膨胀，膨胀后的蠕虫状石墨被抽出膨胀炉进入料仓。 
蠕虫状石墨经过精密仪器测量根据不同厚度要求，通过输送带进行给料，经过第一道压延辊精密压延后，开始通过原子测厚仪控制厚度数据， 再通过热处理炉加热，再经过第二道压延辊精密压延，再次通过热处理炉加热，第三次经过压延辊压延，达到最终超薄石墨纸。 
经检测，获得的石墨纸厚度为0.05mm，含硫量为300ppm，导热率为310W/mK。 
采用本方法生产出的超薄石墨纸，其厚度大于等于0.04mm，硫含量小于1000ppm，导热率大于300W/mK，且可以满足不规则形状产品的使用。 

Claims (6)

1.一种超薄石墨纸散热片的制造方法，其特征在于，包含以下步骤：
一、反应釜中先加入石墨，温度达到16℃后，加入质量分数为70％-95％的硝酸和质量百分浓度为20％-50％的双氧水，石墨在硝酸和双氧水的作用下，搅拌生成膨胀率300倍的可膨胀石墨产品，经过淋干机脱水，烘干炉烘干；
二、机器筛选分类，选取粒度300微米筛上的可膨胀石墨占90％；
三、步骤二所述的可膨胀石墨，通过旋流器进入温度950℃的膨胀炉中进行加热膨胀，膨胀后的蠕虫状石墨被抽出膨胀炉进入料仓；
四、根据不同的厚度要求，对蠕虫状石墨进行多次压延，达到最终超薄石墨纸厚度。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，硝酸，双氧水和石墨的质量配比率为3∶0.3∶1。
3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，步骤一中，硝酸，双氧水和石墨的反应温度为16℃，反应时间为1.5小时。
4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，淋干机脱水时间为30min，烘干炉烘干时间为3小时。
5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，步骤三中，蠕虫状石墨由输送带进行给料，经过第一道压延辊精密压延后，通过原子测厚仪控制厚度数据；再由热处理炉加热，经过第二道压延辊精密压延；再次通过热处理炉加热，第三次经过压延辊压延，达到最终超薄石墨纸。
6.如权利要求1-5任一所述的制造方法制造出的超薄石墨纸散热片，其特征在于，所述石墨纸散热片的厚度大于等于0.04mm，硫含量小于1000ppm，导热率大于300W/mK。
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