CN104150466A - 一种石墨纸的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石墨纸的制备方法，具体是一种适用超薄高韧性石墨纸的制备方法。酸处理后的石墨鳞片被加工成石墨蠕虫，经过脱硫处理后，有部分原料进入石墨线制备装置4中，在高压动力泵的作用下，在喷口处连续喷射出石墨线，这些石墨线被喷射到石墨纸和/或轧辊7上，与石墨纸和轧辊运动相配合，形成相应的系列斜向或网状在石墨线排布在石墨纸和轧辊上，进一步通过碾轧制备相应厚度的石墨纸。本方法保持石墨纸的导热性能和柔性；由于石墨线与石墨纸同为石墨，具有良好的相容性和延展性，保障了石墨纸的完整性，石墨线所围成的空间网状结构将大幅度提高是石墨纸的韧性，可以进一步降低其厚度。

Description

一种石墨纸的制备方法

技术领域

本发明涉及石墨纸的制备方法，具体是一种适用超薄高韧性石墨纸的制备方法。

背景技术

随着电子产品的升级换代，电子设备的日益增长的散热管理需求，石墨纸具有散热效率高、占用空间小、重量轻，沿两个方向均匀导热，消除“热点”区域，屏蔽热源与组件的同时改进消费类电子产品的性能等优点，因此被广泛应用于笔记本电脑、平板显示器、数码摄像机、移动电话及针对个人的助理设备中。

近年来，超薄石墨纸因其更为轻巧的结构和更为优异的散热性能，在生产和科研领域备受关注。然而随着石墨纸的厚度的减少，其韧性问题已经成为了束缚该材料进一步应用的主要瓶颈。

在增强石墨韧性方面，中国专利（ZL200320123324.1）曾经采用在石墨线中添加纤维的方式增强石墨的机械性能。然而添加纤维等物质会严重影响石墨的导热性能，对于电子器件会造成致命的损害。此外添加的非石墨类物质（如铝网）即使有较好的热传导性能，由于其与石墨的兼容性较差，也会影响石墨纸的平展性和柔性。尤其是在石墨的轧展过程中会出现添加物质与石墨分离的现象，不但不能提高石墨纸的韧性，相反会降低石墨纸的完整性。

综上所述，在保持石墨纸的导热性能、完整性、柔性和完整性的前提下，增强其韧性对于超薄石墨纸的生产是极为重要的。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种在石墨纸加工过程中，添加石墨线提高石墨纸韧性的方法。

如图1所示，酸处理后的石墨鳞片放入膨胀炉2中，在1173K的条件，石墨鳞片迅速生成石墨蠕虫，经过脱硫处理，得到可以进一步用于进一步轧制石墨纸的生产原料，以上内容为本领域生产技术人员所熟知，在此不再赘述。本项发明的特点：有部分蠕虫石墨进入石墨线制备装置4中，在高压动力泵的作用下，在喷射装置6中喷口5处连续喷射出石墨线，这些石墨线被喷射到石墨纸或轧辊7上（为区分轧辊的位置从膨胀炉侧依次将轧辊定义为71、72、73），与石墨纸和轧辊7运动相配合，形成相应的系列斜向或网状在石墨线排布在石墨纸和轧辊上，进一步通过碾轧制备相应厚度的石墨纸。

 

有益效果：本方法保持石墨纸的导热性能和柔性；由于石墨线与石墨纸同为石墨，具有良好的相容性和延展性，保障了石墨纸的完整性，石墨线所围成的空间网状结构将大幅度提高是石墨纸的韧性，可以进一步降低其厚度。

 附图说明：

图1是实施例1的主视图。

图2是实施例1的俯视图。

图3是实施例1的喷射装置主视图。

图4是实施例3的主视图。

图5是实施例3的俯视图。

图6是实施例4的主视图。

图7是实施例4的俯视图。

图8是实施例5的主视图。

图9是实施例5的俯视图。

图10是实施例7的主视图。

图11是实施例7的俯视图。

 具体实施例：

实施例1 如图1、图2和图3所示，将酸处理后的石墨鳞片通过进样口1放入膨胀炉2中，在1173K的条件，石墨鳞片迅速生成石墨蠕虫, 在经过在脱硫装置3脱硫处理后，得到可以进一步用于进一步轧制石墨纸的生产原料, 有部分蠕虫石墨进入石墨线制备加压装置4中，在高压动力泵的作用下，在一个固定喷口5处连续喷射出石墨线，这些石墨线被喷射到石墨纸承载板8上轧辊71和轧辊72之间的石墨纸上，形成相应的系列沿着石墨纸运动方向的石墨线排布在石墨纸上，进一步通过碾轧制备相应厚度的石墨纸。通过调整喷射头喷口5的孔径，喷射装置6与石墨纸宽度之比为1。喷射出的石墨线的直径为要制备石墨纸厚度的60-90%。经过高压挤出的石墨线具有很好的沿石墨线方向的机械性能。进一步研究表明：石墨线的直径为要制备石墨纸厚度的80%时效果最佳。

实施例2

将实施例1改为：石墨纸与喷射装置6宽度之比为：2-10，。一个喷射装置6可沿着与石墨纸运动方向的垂直方向匀速往返运动的，连续喷射出石墨线，形成相应的系列与石墨纸运动方向具有一定夹角的石墨线排布在石墨纸上，进一步通过碾轧制备相应厚度的石墨纸。由于碾轧膨胀石墨沿着石墨纸运动方向，其斜向连接的韧性较弱，本实施例有助于增强斜向的韧性。

实施例3

如图4和图5所示，将实施例2改为：两个可沿着与石墨纸运动方向垂直方向反复匀速运动的喷口，二者运动方向相反，连续喷射出石墨线，在石墨纸上形成系列菱形网格，进一步通过碾轧制备相应厚度的石墨纸。本实施例石墨线形成网格，韧性得到进一步的提升。

实施例4

如图6和图7所示，将实施例1改为在一个固定喷射装置6处连续喷射出石墨线，这些石墨线被喷射到轧辊71上，形成系列沿着石墨纸运动方向的石墨线排布在轧辊71上，通过进一步通过轧辊转动，与膨胀石墨共同碾轧制备相应厚度的石墨纸。本实施例石墨线喷射到轧辊上，可以使膨胀石墨在石墨线被碾轧制备相应厚度的石墨纸，增强石墨线与石墨纸的相容性。

实施例5

将实施例2改为一个可沿着与石墨纸运动方向垂直方向反复匀速运动的喷射装置6，石墨线被喷射到轧辊71上，通过进一步通过轧辊转动，与膨胀石墨共同碾轧制备相应厚度的石墨纸。本实施例可增强石墨线与石墨纸的相容性，同时增强斜向的韧性。

实施例6

如图8和图9所示，将实施例3改为：两个可沿着与石墨纸运动方向垂直方向反复匀速运动的喷口，二者运动方向相反，连续喷射出石墨线到在轧辊71上，通过进一步通过轧辊转动，与膨胀石墨共同碾轧制备相应厚度的石墨纸。本实施例可增强石墨线与石墨纸的相容性，同时增强韧性。

实施例7

如图10和图11所示，将实施例6改为：两个可沿着与石墨纸运动方向垂直方向反复匀速运动的喷射装置6，二者运动方向相反，一个喷口连续喷射出石墨线到轧辊71和轧辊72之间的石墨纸上，另一个石墨线被喷射到轧辊71上。 喷射到石墨纸上容易控制石墨线的走向；喷射到第一个轧辊上可增强石墨线与石墨纸的相容性。 

Claims (8)

1.一种石墨纸的制备方法，可以增强超薄石墨纸的韧性；其具体步骤如下：将酸处理后的石墨鳞片放入膨胀炉（2）中，在1173K的条件，石墨鳞片迅速生成石墨蠕虫, 经过脱硫处理后，碾轧制备相应厚度的石墨纸；其特征在于： 有部分脱硫后的膨胀石墨在高压动力泵的作用下，通过一个固定喷射装置（6），以石墨线的形式，连续喷射出到轧辊(71)和轧辊(72)之间的石墨纸上，形成相应的系列沿着石墨纸运动方向的石墨线排布在石墨纸上，通过调整喷射头喷口的孔径，使得喷射出的石墨线的直径为要制备石墨纸厚度的60-90%。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：喷射出的石墨线的直径为要制备石墨纸厚度的80%。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：将通过一个固定喷射装置（6）连续喷射出石墨线改为通过一个可沿着与石墨纸运动方向垂直方向匀速往返运动的喷口，喷射装置（6）与石墨纸宽度之比为1。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：将通过一个可沿着与石墨纸运动方向垂直方向匀速往返运动的喷射装置（6）改为通过两个可沿着与石墨纸运动方向垂直方向匀速往返运动的喷射装置（6），二者运动方向相反。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于将连续喷射出石墨线到轧辊（71）和轧辊（72）间的石墨纸上改为石墨线被喷射到第一个轧辊上。

6.根据权利要求,3所述的制备方法，其特征在于将连续喷射出石墨线到轧辊（71）和轧辊（72）之间的石墨纸上改为石墨线被喷射到轧辊（71）上。

7.根据权利要求,4所述的制备方法，其特征在于将连续喷射出石墨线到轧辊（71）和轧辊（72）之间的石墨纸上改为石墨线被喷射到轧辊（71）上。

8.根据权利要求,7所述的制备方法，其特征在于将石墨线被喷射到轧辊（71）上改为一个固定喷口连续喷射出石墨线到轧辊（71）和轧辊（72）之间的石墨纸上，另一个石墨线被喷射到轧辊（71）上。