CN106479452B - 压缩膨胀石墨导热复合材料及其制备方法 - Google Patents

压缩膨胀石墨导热复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：S1、制备压缩膨胀石墨；S2、将制备的压缩膨胀石墨采用化学气相渗透法沉积热解碳，其中所述化学气相沉积法采用的气体为氩气和甲烷的混合气体；S3、将有机填充物填充于沉积热解碳的压缩膨胀石墨内，得到压缩膨胀和石墨导热复合材料。本发明还提供一种由所述制备方法制得的压缩膨胀石墨导热复合材料，及应用所述压缩膨胀石墨导热复合材料的封装材料。

Description

压缩膨胀石墨导热复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及石墨复合材料制备领域，具体涉及一种压缩膨胀石墨导热复合材料及其制备方法。
背景技术
随着科技的进步和工业的发展，特别是电子领域的崛起以及大批大功率器件的涌现，散热传热问题已成为限制这些产品进一步改良优化的一个瓶颈。在诸多领域中，金属由于其较高的传热效率历来被用作热管理的主要材料，但对于金属而言，高分子材料具有更加优异的性能，如低密度，更强的抗氧化性、抗腐蚀性以及更高的加工性能。但大部分高分子材料都是热的不良导体，因此开发高导热的高分子材料在工业领域具有重大价值。
膨胀石墨由插层石墨化合物高温膨胀制得，具有和天然石墨相当的优越的导热性能，常被作为导热填充剂制备复合材料，用于提高导热材料，主要是高分子有机物的导热性能。
膨胀石墨导热复合材料的制备方法通常有机械干混法，溶液共混法，浸渍法。机械干混法是将膨胀石墨与粉末状物质(如沥青)直接搅拌干混，使两者尽可能分布均匀。溶液共混法是将膨胀石墨与粉末状高分子材料在溶剂(如酒精)中超声混合或直接与液相的高分子材料(树脂)混合，固化。浸渍法是先将膨胀石墨压缩成一定密度的块状物体，然后将液相的高分子通过浸渍的方法浸入压缩膨胀石墨块的间隙中。其中机械干混法和溶液共混法容易破坏膨胀石墨的蠕虫状结构，影响性能。而浸渍法不仅保留了膨胀石墨的蠕虫状结构，形成了石墨片之间的直接接触，而且在压缩的过程中有效增加了膨胀石墨的取向程度，明显提高膨胀石墨的导热效率。
但在浸渍过程中，由于液体的流动性，特别是分子量较大的高分子，会冲开石墨片与石墨片之间的搭接处，因此对压缩膨胀石墨的导热网络会造成一定的破坏，影响导热性能。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种结构稳定、性能优良的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法。
另，还有必要提供由上述制备方法制得的压缩膨胀石墨导热复合材料。
一种压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备压缩膨胀石墨；
S2、将制备的压缩膨胀石墨采用化学气相渗透法沉积热解碳，其中所述化学气相沉积法采用的气体为氩气和甲烷的混合气体；
S3、将有机填充物填充至沉积热解碳的压缩膨胀石墨内，得到压缩膨胀和石墨导热复合材料。
进一步地，将石墨经过强酸插层氧化处理后得到可膨胀石墨，再经过高温膨胀获得膨胀石墨，将膨胀石墨进行压缩得到压缩膨胀石墨。
进一步地，在步骤S1中通过高温炉或者微波炉对可膨胀石墨进进一步地，所述高温炉的温度为800-1000℃。
进一步地，所述化学气相渗透法中通入的气体为氩气和甲烷的混合气体，并且氩气和甲烷的体积比介于1:1-3:1之间。
进一步地，所述化学气相渗透法中采用的温度为900-1200℃。
进一步地，在步骤S3中先将沉积热解碳的压缩膨胀石墨进行抽真空，排除沉积热解碳的压缩膨胀石墨内的空气，再向真空区域注入有机填充物，再采用准静态加压的方式将所述有机填充物填充至沉积热解碳的压缩膨胀石墨内。
进一步地，所述有机填充物为硅橡胶、石蜡、酚醛树脂和环氧树脂中的任意一种。
一种压缩膨胀石墨导热复合材料，其中所述压缩膨胀石墨导热复合材料包括压缩膨胀石墨、热解碳和有机填充物，所述压缩膨胀石墨包括多个石墨片层，并由所述石墨片层堆积形成，所述热解碳沉积沉积于所述石墨片层的连接处，所述有机填充物填充在沉积热解碳的压缩膨胀石墨的空隙内，所述压缩膨胀石墨导热复合材料由上所述的缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法制得。
进一步地，所述热解碳和所述压缩膨胀石墨的质量比介于0.05-1之间。
进一步地，所述有机填充物为硅橡胶、石蜡、酚醛树脂和环氧树脂中的任意一种。
进一步地，所述封装材料包括如上所述的压缩膨胀石墨导热复合材料。
本发明通过沉积热解碳的方法来实现固定焊接压缩膨胀石墨的导热网络，架构更为完整的网络骨架，降低浸渍剂对导热网络的破坏。随着热解碳含量的增加，热导率相应增加，并且热解碳在浸渍的过程中有效保护了压缩膨胀石墨的网络骨架。
附图说明
图1为本发明提供的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法流程图。
图2为本发明提供的压缩膨胀石墨导热复合材料的结构示意图。
图3为本发明提供的压缩膨胀石墨内的形貌图；
图4为本发明提供的压缩膨胀石墨截面的形貌图；
图5为本发明提供的含有热解碳的压缩膨胀石墨的内部形貌图；
图6为本发明提供的热解碳含量对压缩膨胀石墨密度为0.1g/cm3且有机填充物为硅橡胶的压缩膨胀石墨导热复合材料的高导热方向热导率关系图。
图7为本发明提供的热解碳含量对压缩膨胀石墨密度为0.2g/cm3且有机填充物为硅橡胶的压缩膨胀石墨导热复合材料的导热方向热导率关系图。
图8为本发明提供的热解碳含量对压缩膨胀石墨密度为0.3g/cm3且有机填充物为硅橡胶的压缩膨胀石墨导热复合材料的高导热方向热导率关系图。
图9为本发明提供的热解碳含量对压缩膨胀石墨密度为0.4g/cm3且有机填充物为硅橡胶的压缩膨胀石墨导热复合材料的高导热方向热导率关系图。
图10为本发明提供的热解碳含量对有机填充物为硅橡胶、且不同密度压缩膨胀石墨导热复合材料的低导热方向热导率关系图。
主要元件符号说明
无
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
请参阅图1，是本发明提供压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法流程图，包括如下步骤：
S1，制备压缩膨胀石墨；
要制备压缩膨胀石墨需要经过以下两个步骤：
首先，将石墨经过该强酸插层氧化处理后得到可膨胀石墨，再经过高温膨胀获得膨胀石墨；
在本发明中，采用可膨胀石墨制备膨胀石墨采用高温膨胀法或微波膨胀法。其中高温膨胀法一般采用高温炉进行加热，在800-1000℃条件下，反应10-30s，从而得到膨胀石墨。微波膨胀法采用将可膨胀石墨放置于微波设备内进行加热，可以快速地将可膨胀石墨膨胀从而制得膨胀石墨，从而具有更节能、高效的特点。
其次，将制备的膨胀石墨进行压缩，从而得到压缩膨胀石墨。
具体地，所述压缩膨胀石墨可以根据需要制得不同密度的压缩膨胀石墨。
S2，将在步骤S1中制备的压缩膨胀石墨在高温下采用化学气相渗透法沉积热解碳；
具体地，将在步骤S1中制备得到的压缩膨胀石墨放置于管式炉中，并且向其中通入氩气作为保护气体并升温到1000-1100℃，然后向其中通入氩气和甲烷气体的混合气体。其中氩气与甲烷气体的体积比介于1:1-3:1之间。甲烷气体在1000-1100℃的温度范围内裂解形成热解碳，所述热解碳会进入到压缩膨胀石墨内，得到沉积有热解碳的压缩膨胀石墨。压缩膨胀石墨由石墨片堆积组成，所述热解碳填充于石墨片与石墨片的连接处。
S3，将有机填充物填充至在步骤S2中制备得到的沉积热解碳的压缩膨胀石墨内，得到压缩膨胀石墨导热复合材料。
在本申请中主要采用先真空渗透再采用准静态加压的方式将有机填充物填充至所述沉积热解碳的压缩膨胀石墨内。具体地，将沉积热解碳的压缩膨胀石墨放入高压反应釜中，加入有机溶剂并将高温反应釜抽真空处理，待高分子溶液淹没沉积热解碳的压缩膨胀石墨，然后再采用准静态加压形式，向高压反应釜中通入惰性气体，并以0.01Mpa/min的速率加压，直至反应釜中气压达到0.8Mpa，并保持0.5h。所述惰性气体可以为氮气或氩气。所述有机填充物可以为硅橡胶、石蜡、酚醛树脂和环氧树脂中的任意一种。
可以理解，本技术方案中所涉及的大分子有机填充物并不仅限于上述有机填充物及其溶液，只要是通过固化方式聚合的大分子有机填充物材料或者通过溶解或熔化方式形成的大分子有机填充物材料均可。
请参阅图2，是本发明提供的压缩膨胀石墨导热复合材料的结构示意图。所述压缩膨胀石墨导热复合材料100包括压缩膨胀石墨10、热解碳20和有机填充物30，所述压缩膨胀石墨10包括多个石墨片层，所述多个石墨片层相互堆叠，所述热解碳沉积于所述多个石墨片层的连接处，所述有机填充物30填充于所述多个石墨片层之间的空隙。所述有机填充物30可以为硅橡胶、石蜡和环氧树脂中的任意一种。请再参阅图2，所述压缩膨胀石墨导热复合材料100具有各向异性，其横向方向的导热能力远远高于竖直方向的导热能力，因此在这里将竖直方向命名为所述压缩膨胀石墨导热复合材料100的低导热方向，将横向方向命名为所述压缩膨胀石墨导热复合材料100的高导热方向。
下面通过具体实施例来对本发明做进一步说明。
实施例1
本实施例涉及一种压缩膨胀石墨的导热复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)、制备压缩膨胀石墨；
称取膨胀石墨，然后对膨胀石墨进行压缩制得压缩膨胀石墨。本实施例中所述压缩膨胀石墨的密度为0.1g/cm3。所述压缩膨胀石墨包括多个石墨片层，所述多个石墨片层相互堆叠形成压缩膨胀石墨。为了便于计算，在本实施例中，所述压缩膨胀石墨为边长1cm的正方体压缩膨胀石墨块，当然，所述压缩膨胀石墨还可以为其他的形状，本实施例对此不做限定。
(2)、对压缩膨胀石墨块采用化学气相渗透法沉积热解碳；
将上述步骤中制备得到的压缩膨胀石墨置于管式炉中，并且对管式炉进行抽真空处理，然后再向其中通入氩气。为了确保排除空气中的氧气，可对抽真空以及通入氩气的步骤进行多次重复。
在氩气气氛保护下，将管式炉升温至1100摄氏度，然后同时通入甲烷和氩气，并且甲烷和氩气的流量均为50mL/min，通过调节管式炉端头阀门保持炉压在0.02Mpa，反应时间为30min。然后在氩气气氛下进行自然冷却，得到沉积热解碳的压缩膨胀石墨。在本实施例中，所述热解碳的密度为0.012g/cm3。
具体地，所述热解碳沉积于所述压缩膨胀石墨的石墨片层的交界处。
(3)、浸渍硅橡胶；
将在上述步骤中得到的沉积热解碳的压缩膨胀石墨放置于100mL的烧杯中，并放置于高压反应釜中，并用铜网将所述压缩膨胀石墨进行固定，防止其在浸渍的过程中浮出液面。将放置有沉积热解碳的压缩膨胀石墨的烧杯进行抽真空处理，从而将沉积热解碳的压缩膨胀石墨内部空隙中的空气全部抽出，然后向其中加入硅橡胶溶液，硅橡胶溶液淹没沉积热解碳的压缩膨胀石墨，其中在加入硅橡胶溶液的过程中所述烧杯内保持真空状态。
然后将加入硅橡胶溶液后的烧杯放入到高压反应釜中，首先对高压反应釜进行抽真空处理，然后通过流量计以50Ml/min的速率通入氮气，最终使的高压反应釜中的气压达到0.8MPa，将气压保持在0.8MPa持续0.5小时。
然后将浸渍橡胶溶液后的压缩膨胀石墨置于120℃的烘箱中处理3小时，从而得到固化后的压缩膨胀石墨导热复合材料。
实施例2
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例1的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中所采用的压缩膨胀石墨的密度为0.2g/cm3；此外，所述热解碳的密度为0.01g/cm3。
实施例3
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例1的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中所采用的压缩膨胀石墨的密度为0.3g/cm3；此外，所述热解碳的密度为0.009g/cm3。
实施例4
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例1的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中所采用的压缩膨胀石墨的密度为0.4g/cm3。
实施例5
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例1的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中对压缩膨胀石墨采用化学气相沉积法反应40min；此外，所述热解碳的密度为0.021g/cm3。
实施例6
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例1的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中对压缩膨胀石墨采用化学气相沉积法反应50min；此外，所述热解碳的密度为0.03g/cm3。
实施例7
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例1的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中对压缩膨胀石墨采用化学气相沉积法反应60min；此外，所述热解碳的密度为0.042g/cm3。
实施例8
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例1的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中对压缩膨胀石墨采用化学气相沉积法反应70min；此外，所述热解碳的密度为0.05g/cm3。
实施例9
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例2的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中对压缩膨胀石墨采用化学气相沉积法反应40min；此外，所述热解碳的密度为0.018g/cm3。
实施例10
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例2的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中对压缩膨胀石墨采用化学气相沉积法反应50min；此外，所述热解碳的密度为0.026g/cm3。
实施例11
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例2的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中对压缩膨胀石墨采用化学气相沉积法反应60min；此外，所述热解碳的密度为0.035g/cm3。
实施例12
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例2的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中对压缩膨胀石墨采用化学气相沉积法反应70min；此外，所述热解碳的密度为0.042g/cm3。
实施例13
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例3的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中对压缩膨胀石墨采用化学气相沉积法反应40min；此外，所述热解碳的密度为0.02g/cm3。
实施例14
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例3的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中对压缩膨胀石墨采用化学气相沉积法反应50min；此外，所述热解碳的密度为0.032g/cm3。
实施例15
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例3的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中对压缩膨胀石墨采用化学气相沉积法反应60min；此外，所述热解碳的密度为0.04g/cm3。
实施例16
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例3的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中对压缩膨胀石墨采用化学气相沉积法反应70min；此外，所述热解碳的密度为0.046g/cm3。
实施例17
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例4的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中对压缩膨胀石墨采用化学气相沉积法反应40min；此外，所述热解碳的密度为0.007g/cm3。
实施例18
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例4的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中对压缩膨胀石墨采用化学气相沉积法反应50min；此外，所述热解碳的密度为0.028g/cm3。
实施例19
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例4的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中对压缩膨胀石墨采用化学气相沉积法反应60min；此外，所述热解碳的密度为0.036g/cm3。
实施例20
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例4的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中对压缩膨胀石墨采用化学气相沉积法反应70min；此外，所述热解碳的密度为0.042g/cm3。
实施例21
(1)、制备压缩膨胀石墨；
首先制备密度为0.1g/cm3的压缩膨胀石墨。所述压缩膨胀石墨包括多个石墨片层，所述多个石墨片层相互堆叠形成压缩膨胀石墨。为了便于计算，在本实施例中，所述压缩膨胀石墨为边长1cm的正方体压缩膨胀石墨块，当然，所述压缩膨胀石墨还可以为其他的形状，本实施例对此不做限定。
(2)、对压缩膨胀石墨块采用化学气相渗透法沉积热解碳；
将上述步骤中制备得到的压缩膨胀石墨置于管式炉中，并且对管式炉进行抽真空处理，然后向其中通入氩气。为了确保排除空气中的氧气，可对抽真空以及通入氩气的步骤进行多次重复。
在氩气气氛保护下，将管式炉升温至1000摄氏度，然后同时通入甲烷和氩气，并且甲烷的流量为25mL/min，氩气的流量为75mL/min。通过这种方法可以减慢沉积速率，通过调节管式炉端头阀门保持炉压在0.02Mpa，反应时间为30-70min。降低反应气体浓度，从而热解碳在合适的形核位置沉积。具体地，所述热解碳沉积于所述压缩膨胀石墨的石墨片层的交界处。在本实施例中，所述热解碳的沉积量为0.01g/cm3。
然后在氩气气氛下进行自然冷却，得到沉积热解碳的压缩膨胀石墨。
(3)、浸渍石蜡；
将在上述步骤中得到的沉积热解碳的压缩膨胀石墨放置于100mL的烧杯中，并放置于高压反应釜中，并用铜网将所述压缩膨胀石墨进行固定，防止其在浸渍的过程中浮出液面。具体地，将放置有沉积热解碳的压缩膨胀石墨的烧杯进行抽真空处理，从而将沉积热解碳的压缩膨胀石墨内部空隙中的空气全部抽出，然后向其中加入石蜡溶液，石蜡溶液淹没沉积热解碳的压缩膨胀石墨，其中在加入石蜡溶液的过程中所述烧杯内保持真空状态。
然后将加入石蜡溶液后的烧杯放入到高压反应釜中，首先对高压反应釜进行抽真空处理，然后通过流量计以50mL/min的速率通入氮气，最终使的高压反应釜中的气压达到0.8MPa，将气压保持在0.8MPa持续0.5小时。
然后将浸渍橡胶溶液后的压缩膨胀石墨置于120℃的烘箱中处理3小时，从而得到固化后的压缩膨胀石墨导热复合材料。
实施例22
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例21的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中所采用的压缩膨胀石墨的密度为0.2g/cm3。
实施例23
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例21的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中所采用的压缩膨胀石墨的密度为0.3g/cm3。
实施例25
本实施中压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法与实施例21的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法基本相同，其不同之处在于，在本实施中所采用的压缩膨胀石墨的密度为0.4g/cm3。
对比实施例1
本实施例作为对比实施例，提供了一种压缩膨胀石墨。本实施例中压缩膨胀石墨制备方法与实施例1中压缩膨胀石墨相同，密度均为0.1g/cm3。
对比实施例2
本实施例作为对比实施例，提供了一种压缩膨胀石墨。本实施例中压缩膨胀石墨制备方法与实施例2中压缩膨胀石墨相同，密度均为0.2g/cm3。
对比实施例3
本实施例作为对比实施例，提供了一种压缩膨胀石墨。本实施例中压缩膨胀石墨制备方法与实施例3中压缩膨胀石墨相同，密度均为0.3g/cm3。
对比实施例4
本实施例作为对比实施例，提供了一种压缩膨胀石墨。本实施例中压缩膨胀石墨制备方法与实施例4中压缩膨胀石墨相同，密度均为0.4g/cm3。
对比实施例5
本实施例作为对比实施例，提供了一种沉积热解碳的压缩膨胀石墨。本实施例中沉积热解碳的压缩膨胀石墨制备方法与实施例21中沉积热解碳的压缩膨胀石墨相同，密度均为0.1g/cm3。
对比实施例6
本实施例作为对比实施例，提供了一种沉积热解碳的压缩膨胀石墨。本实施例中沉积热解碳的压缩膨胀石墨与实施例22中沉积热解碳的压缩膨胀石墨相同，密度均为0.2g/cm3。
对比实施例7
本实施例作为对比实施例，提供了一种沉积热解碳的压缩膨胀石墨。本实施例中沉积热解碳的压缩膨胀石墨与实施例23中沉积热解碳的压缩膨胀石墨相同，密度均为0.3g/cm3。
对比实施例8
本实施例作为对比实施例，提供了一种沉积热解碳的压缩膨胀石墨。本实施例中沉积热解碳的压缩膨胀石墨与实施例24中沉积热解碳的压缩膨胀石墨相同，密度均为0.4g/cm3。
本发明提供的压缩膨胀石墨导热复合材料可以用于用于导热材料以及封装材料。目前的封装材料通常为高分子材料，目前的高分子封装材料的导热性普遍偏低，为了匹配功率器件的高速运转，需要提高封装材料的散热性能。而本发明提供的压缩膨胀石墨导热复合材料具有良好的很好的导热性能，因此作为一种封装材料具有优异的性能。此外，本发明提供的压缩膨胀石墨导热复合材料具有良好的导热性能，因此还可以作为一种导热材料。
请同时参阅图6-图9，图6为本发明提供的热解碳含量对压缩膨胀石墨密度为0.1g/cm3且有机填充物为硅橡胶的压缩膨胀石墨导热复合材料的高导热方向热导率关系图；图7为本发明提供的热解碳含量对压缩膨胀石墨密度为0.2g/cm3且有机填充物为硅橡胶的压缩膨胀石墨导热复合材料的导热方向热导率关系图；图8为本发明提供的热解碳含量对压缩膨胀石墨密度为0.3g/cm3且有机填充物为硅橡胶的压缩膨胀石墨导热复合材料的高导热方向热导率关系图；图9为本发明提供的热解碳含量对压缩膨胀石墨密度为0.4g/cm3且有机填充物为硅橡胶的压缩膨胀石墨导热复合材料的高导热方向热导率关系图。
图6-图9为实施例1-25以及对比实施例1-4所制备样品的高导热方向热导率结果图。
从图6-图9中可以看出，随着热解碳含量的增加，热导率有增加的趋势，但其增加值相较高导热方向差距较大，曲线也更为平缓。这是因为热解碳很好的焊接住了高导热方向排列的石墨片，而对于低导热方向的改善较小。
图10为本发明提供的热解碳含量对有机填充物为硅橡胶、且不同密度压缩膨胀石墨导热复合材料的低导热方向热导率关系图。其为实施例1-25以及对比实施例1-4所制备的样品的低导热方向热导率结果图。
从图10中可以看出，随着压缩膨胀石墨密度的增加，填充硅橡胶的压缩膨胀石墨在低导热方向的热导率增幅越来越小。这是因为尽管随着高导热压缩膨胀石墨的增加，所述压缩膨胀石墨导热复合材料的热导率尽管有所增加，但压缩膨胀石墨密度越大，其取向程度越高，这对于低导热方向的热导率来说是不利的。热解碳对低密度的压缩膨胀石墨导热复合材料的低导热方向的热导率具有更显著的提升作用。
本发明通过沉积热解碳的方法来实现固定焊接压缩膨胀石墨的导热网络，架构更为完整的网络骨架，降低浸渍剂对导热网络的破坏。随着热解碳含量的增加，热导率相应增加，并且热解碳在浸渍的过程中有效保护了压缩膨胀石墨。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S 1、制备压缩膨胀石墨；
S2、将制备的压缩膨胀石墨采用化学气相渗透法沉积热解碳，其中所述化学气相沉积法采用的气体为氩气和甲烷的混合气体；
S3、先将沉积热解碳的压缩膨胀石墨进行抽真空，排除沉积热解碳的压缩膨胀石墨内的空气，再向真空区域注入有机填充物，再采用准静态加压的方式将有机填充物填充至沉积热解碳的压缩膨胀石墨内，得到压缩膨胀石墨导热复合材料。
2.根据权利要求1所述的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法，其特征在于，将石墨经过强酸插层氧化处理后得到可膨胀石墨，再经过高温膨胀获得膨胀石墨，将膨胀石墨进行压缩得到压缩膨胀石墨。
3.根据权利要求2所述的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S 1中通过高温炉或者微波炉对可膨胀石墨进行处理得到膨胀石墨。
4.根据权利要求3所述的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述高温炉的温度为800-1000℃。
5.根据权利要求3所述的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述化学气相渗透法中通入的气体为氩气和甲烷的混合气体，并且氩气和甲烷的体积比介于1:1-3:1之间。
6.根据权利要求5所述的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述化学气相渗透法中采用的温度为900-1200℃。
7.根据权利要求1所述的压缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述有机填充物为硅橡胶、石蜡、酚醛树脂和环氧树脂中的任意一种。
8.一种压缩膨胀石墨导热复合材料，其特征在于，所述压缩膨胀石墨导热复合材料包括压缩膨胀石墨、热解碳和有机填充物，所述压缩膨胀石墨包括多个石墨片层，并由所述石墨片层堆积形成，所述热解碳沉积于所述石墨片层的连接处，所述有机填充物填充在沉积热解碳的压缩膨胀石墨的空隙内，所述压缩膨胀石墨导热复合材料由权利要求1-7任意一项所述的缩膨胀石墨导热复合材料的制备方法制得。
9.根据权利要求8所述的压缩膨胀石墨，其特征在于，所述热解碳和所述压缩膨胀石墨的质量比介于0.05-1之间。
10.根据权利要求9所述的压缩膨胀石墨，其特征在于，所述有机填充物为硅橡胶、石蜡、酚醛树脂和环氧树脂中的任意一种。
11.一种封装材料，其特征在于，所述封装材料包括如权利要求8所述的压缩膨胀石墨导热复合材料。
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