CN106832961A - 石墨烯导热硅胶垫的制备方法 - Google Patents
石墨烯导热硅胶垫的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括：采用化学气相沉积法在金属箔片表面生长单层石墨烯薄膜，得到石墨烯薄膜/金属箔片；制备偶联剂改性的导热填料，将偶联剂改性的导热填料、乙烯基硅油、含氢硅油﹑抑制剂和催化剂混合形成混合物料，过辊处理后，在加热条件下压片，制备导热硅胶垫；将石墨烯薄膜/金属箔片的石墨烯表面与热释放胶带贴合，将石墨烯薄膜/金属箔片的金属箔片面进行表面打磨，然后置于刻蚀液中直至金属箔片完全溶解，得到石墨烯薄膜/热释放胶带；将石墨烯薄膜/热释放胶带用去离子水进行漂洗、干燥后，将石墨烯薄膜/热释放胶带粘有石墨烯薄膜的表面与导热硅胶垫贴合，然后移除热释放胶带。
Description
技术领域
本发明属于导热材料技术领域，尤其涉及一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法。
背景技术
随着电子设备不断集成化，更多更强大的功能被集成到更小的组件中，实现组件的多功能化。但是，高集成化设备运行中，由于温度的快速升高容易导致设备运行速度减慢、器件工作中途出故障、尺寸空间限制以及其它很多性能方面的问题。因此温度控制已经成为设计中至关重要的挑战之一，即在架构紧缩，操作空间越来越小的情况下，如何有效地带走更大单位功率所产生的更多热量，是高集成化设备的设计重点之一。导热硅胶片具有一定的柔韧性、优良的绝缘性、压缩性、表面天然的粘性，专门为利用缝隙传递热量的设计方案生产，能够填充缝隙，完成发热部位与散热部位间的热传递，同时还起到绝缘、减震等作用，能够满足设备小型化及超薄化的设计要求，极具工艺性和使用性，且厚度适用范围广，是一种极佳的导热填充材料而被广泛应用于电子电器产品中。但是目前的导热硅胶垫导热系数较低，一般不超过5W/mK，且横向传热慢，均热效果较差，无法快速的将局部热能传导到其他地方。
石墨烯作为一种新型的二维纳米材料，导热系数高达5300W/mK，可以替代目前导热材料中普遍使用的氧化铝﹑氮化硼以及银粉等低导热填料。但是由于目前石墨烯制备技术所限，制得的石墨烯粉体片层过厚，片径太小，导致纵向导热系数太低，搭接热阻过大，同时由于石墨烯粉体其本身吸油值太高而无法大量填充于高分子基材，使得制备的石墨烯导热材料远远达不到其理论值。因此，如何将石墨烯优异的导热性能合理的应用到导热材料中是目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，旨在解决现有技术导热硅胶垫横向导热系数不高、均热效果不佳的问题。
本发明是这样实现的，一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：
提供金属箔片，采用化学气相沉积法在所述金属箔片表面生长单层石墨烯薄膜，得到石墨烯薄膜/金属箔片；
制备偶联剂改性的导热填料，将所述偶联剂改性的导热填料、乙烯基硅油、含氢硅油﹑抑制剂和催化剂混合形成混合物料，过辊处理后，在加热条件下压片，制备导热硅胶垫；
将所述石墨烯薄膜/金属箔片的石墨烯表面与热释放胶带贴合，将所述石墨烯薄膜/金属箔片置于刻蚀液中直至所述金属箔片完全溶解，得到石墨烯薄膜/热释放胶带；将所述石墨烯薄膜/热释放胶带用去离子水进行漂洗、干燥后，将所述石墨烯薄膜/热释放胶带粘有石墨烯薄膜的表面与所述导热硅胶垫贴合，并移除所述热释放胶带，得到石墨烯导热硅胶垫。
本发明提供的石墨烯导热硅胶垫的制备方法，首先通过化学气相沉积法制备单层石墨烯薄膜，然后采用改性导电填料作为原料制备导热硅胶垫，得到导热系数大于6.5W/mK的导热硅胶底，最后将单层的石墨烯薄膜转移到所述导热硅胶垫上，得到石墨烯导热硅胶垫。通过将石墨烯导热硅胶含有石墨烯薄膜的一面与发热源接触，能将分布不均匀的点热源传递的热量迅速扩散至所述导热硅胶垫的整个面。同时，由于所述石墨烯薄膜为单层石墨烯，不受多层石墨烯纵向传热的能力差的影响，能将热量直接传导到所述导热硅胶垫，再由所述导热硅胶垫传导至散热器。由此，一方面可以增强导热硅胶垫的均热效果，有效减缓过热对设备或器件带来的影响；另一方面提高所述导热硅胶垫的传热效率，从而降低电子器件的整体温度。
本发明制备得到的石墨烯导热硅胶垫均热效果好，传热效率高，能迅速降低电子器件的整体温度，同时使不同电子元器件的温度保持一致，可以广泛应用于家电﹑电源﹑计算机以及LED领域，特别是大功率的LED照明领域。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，旨在解决现有技术导热硅胶垫横向导热系数不高、均热效果不佳的问题。
本发明是这样实现的，一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：
S01.提供金属箔片，采用化学气相沉积法在所述金属箔片表面生长单层石墨烯薄膜，得到石墨烯薄膜/金属箔片；
S02.制备偶联剂改性的导热填料，将所述偶联剂改性的导热填料、乙烯基硅油、含氢硅油﹑抑制剂和催化剂混合形成混合物料，过辊处理后，在加热条件下压片，制备导热硅胶垫；
S03.将所述石墨烯薄膜/金属箔片的石墨烯表面与热释放胶带贴合，将所述石墨烯薄膜/金属箔片置于刻蚀液中直至所述金属箔片完全溶解，得到石墨烯薄膜/热释放胶带；将所述石墨烯薄膜/热释放胶带用去离子水进行漂洗、干燥后，将所述石墨烯薄膜/热释放胶带粘有石墨烯薄膜的表面与所述导热硅胶垫贴合，并移除所述热释放胶带，得到石墨烯导热硅胶垫。
具体的，上述步骤S01中，本发明实施例采用化学气相沉积法在所述金属箔片表面生长单层石墨烯薄膜，得到的石墨烯薄膜/金属箔片中，石墨烯薄膜单层率为95％以上。由于石墨烯薄膜在纵向导热系数不高，而在横向导热系数非常高，可以迅速将热量均匀到整个平面，因此，使用单层的石墨烯薄膜可以有效降低石墨烯与硅胶垫之间的热阻，提高纵向导热能力。
优选的，采用化学气相沉积法在所述金属箔片表面生长单层石墨烯薄膜的方法为：将所述金属箔片置于化学气相沉积炉中，在1000-1050℃、0.1-5Pa下通入甲烷与氢气，生长5-20min，得到石墨烯薄膜/金属箔片。在1000-1050℃、0.1-5Pa条件下，甲烷分解成碳原子在所述金属箔片表面沉积，形成二维结构的石墨烯。若温度太低，甲烷无法分解；若温度太高，则气相沉积炉管腔(如石英管)容易受到破坏，影响石墨烯薄膜的生长。若压强太高，腔体内杂质会影响石墨烯生长，原则上压强越低越好。本发明实施例生长时间对单层石墨烯的形成也有影响，具体的，若时间太短，石墨烯无法在所述金属箔片表面形成完成的薄膜；若时间过长，在缺陷位置形成双层结构，影响石墨烯薄膜的质量。
甲烷作为石墨烯薄膜的碳源，浓度高低直接影响石墨烯薄膜的生长质量。进一步优选的，化学气相沉积过程中，所述甲烷的流量为5-30sccm，所述氢气的流量为10-50sccm。若所述甲烷含量过低，会延长生长时间，增加能耗；若所述甲烷含量过高，生长过程中会产生无定形碳。而合适的所述氢气的流量，则在气相沉积生长过程中，作为还原性保护气体，在即便有外部气体进入的情况下，仍然能够保证碳源能够在纯金属表面进行沉积；同时，所述氢气还会与石墨烯薄膜发生反应，促进石墨烯薄膜的形成。若所述氢气含量过低，则上述功能无法实现，若所述氢气含量过高，则会限制石墨烯薄膜的生长。
本发明实施例中，优选的，所述金属箔片为金属铜或金属镍，当然，不限于此。
上述步骤S02中，先将导热填料进行偶联改性处理，经过偶联改性处理之后的导热填料，与乙烯基硅油的相容性更好，导热填料能够更好的分散到硅胶中，不易团聚，从而有效提高硅胶垫的导热系数。具体的，所述偶联剂改性的导热填料的制备原料包括如下重量份数的下列组分：
具体的，所述导热填料作为基体组分，为制备的导热硅胶垫提供导热性。优选的，所述导热填料为三氧化二铝﹑二氧化锌﹑六方氮化硼﹑金属铜粉﹑金属铝粉或石墨烯粉体中的至少一种，更优选石墨烯与其他粉体进行复配。采用选石墨烯与其他粉体进行复配作为导热填料，制备导热硅胶垫，可以避免因石墨烯粉体自身填充量过小导致导热材料导热系数不高的缺点，同时，还可以以石墨烯粉体作为其他导热填料的搭接桥梁，改善导热硅胶垫的导热系数，使得制备的导热硅胶垫本身导热系数大于6.5W/mK，远高于目前世面商品所售硅胶垫。
优选的，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷﹑γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷﹑γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的至少一种，优选的偶联剂对本发明实施例优选的导热填料如三氧化二铝﹑二氧化锌﹑六方氮化硼﹑金属铜粉﹑金属铝粉或石墨烯粉体具有较好的包覆性能。进一步的，所述偶联剂优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷对导热填料如三氧化二铝﹑二氧化锌﹑六方氮化硼﹑金属铜粉﹑金属铝粉或石墨烯粉体的包覆性更好，能有效改善所述导热填料在硅胶中的分散性。
本发明实施例中，所述有机溶剂用于溶解稀释所述偶联剂，使得所述偶联剂能够有效分散、并充分包覆所述导热填料。优选的，所述有机溶剂为乙醇、丙醇﹑四氢呋喃﹑N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种，进一步优选为乙醇。
所述盐酸作为催化剂，促使偶联剂分解。具体的，所述偶联剂在所述有机溶剂中被溶解稀释，加入所述第一去离子水，可以使偶联剂发生水解，加入所述盐酸可以进一步促进水解速度，从而促使所述偶联剂水解之后包覆在所述导热填料表面。
所述第二去离子水作为改性后的导电填料的分散溶剂，用于制备能够用于喷雾干燥的分散剂，最终得到粒径均匀的偶联剂改性的导热填料。
进一步优选的，所述偶联剂改性的导热填料的制备方法为：将所述导热填料与所述有机溶剂混合后，加入所述第一去离子水和所述偶联剂，然后在搅拌条件下加入所述盐酸，持续搅拌4-24h，抽滤水洗，加入所述第二去离子水进行分散处理后，进行喷雾干燥，其中，搅拌转速为300-800rpm/min。上述方法制备的偶联剂改性的导热填料，与所述乙烯基硅油相容性好，易于分散。通过喷雾干燥制备得到的偶联剂改性的导热填料，不需要经过繁琐的抽滤研磨，且可以保证干燥效果；同时，通过喷雾干燥，使得经过偶联改性的导热填料不产生结块，填料粒径配比不会产生变化，从而获得粒度均匀的改性导热填料。
进一步的，本发明实施例中，将所述偶联剂改性的导热填料、乙烯基硅油、含氢硅油﹑抑制剂和催化剂混合形成混合物料，其中，所述混合物料中各组分的重量份数如下：
形成所述混合物料的方法为，将上述各组分通过行星式搅拌机在转速1500-2000r/min下混合1-5min。
优选的，所述抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3-苯基-1-丁炔-3-醇以及甲基乙烯基环四硅氧烷中的至少一种。优选的所述抑制剂与基础聚合物如乙烯基硅油相容性好，容易分散。
优选的，所述催化剂为铂-乙烯基硅氧烷配合物、炔基-环二烯炔基-铂配合物以及炔基-三苯基膦-铂配合物中的至少一种。优选的所述催化剂反应活性高，受热时硫化速度快，特别适合制备导热硅胶垫。
本发明实施例将所述混合物料进行过辊处理，所述过辊处理可采用开炼机过辊3-6遍。制备所述导热硅胶垫的步骤中，所述加热条件优选为100-150℃。若加热温度太低，固化硅胶垫所需时间过长；若加热温度太高，附于硅胶垫表面的离型膜会与硅胶垫结合太紧密，使硅胶垫无法与离型膜分离。所述压片可采用平板压片机实现。
上述步骤S03中，将所述石墨烯薄膜/金属箔片的石墨烯表面与热释放胶带贴合。所述热释放胶带在常温具有粘性，因此，可以在常温条件下实现与将所述石墨烯薄膜/金属箔片中石墨烯薄膜的粘合，从而在刻蚀阶段作为石墨烯薄膜的支撑层，避免石墨烯薄膜破碎；同时，由于所述热释放胶带经加热处理能失去粘性，因此，可以通过加热处理将所述石墨烯薄膜转移至所述导热硅胶垫上。
本发明实施例将所述石墨烯薄膜/金属箔片置于刻蚀液中前，优选将所述金属箔片进行表面打磨，去除表面一层金属，有利于刻蚀。经表面打磨处理后，将所述石墨烯薄膜/金属箔片置于刻蚀液中直至所述金属箔片完全溶解，得到石墨烯薄膜/热释放胶带。优选的，所述刻蚀液为过硫酸铵水溶液或硝酸溶液中的至少一种，且所述过硫酸铵水溶液或硝酸溶液的浓度为0.5-2mol/mL。优选的刻蚀液，其中，所述过硫酸铵作为刻蚀铜基底使用的，与氯化铁相比，不会产生浮絮；所述硝酸水溶液作为刻蚀镍基底使用，同时能对石墨烯薄膜进行掺杂，提高石墨烯薄膜表面电子数(石墨烯导热机理包括声子导热与电子导热)，提高其导热性能。合适的刻蚀液浓度，有利于在保证石墨烯薄膜质量的前提下，有效刻蚀金属箔片。若所述刻蚀液浓度过低，刻蚀时间过长，同时在刻蚀过程中石墨烯薄膜会吸附很多杂质，影响其质量；若所述刻蚀液浓度过高，石墨烯薄膜表面反应速度过快，会使石墨烯薄膜局部产生空洞，破坏石墨烯薄膜。
将经过刻蚀后得到的石墨烯薄膜/热释放胶带采用去离子水进行漂洗，优选漂洗5-60min。然后进行干燥处理，优选使用氮气吹干。进一步的，将所述石墨烯薄膜/热释放胶带粘有石墨烯薄膜的表面与所述导热硅胶垫贴合，并移除所述热释放胶带。优选的，将所述石墨烯薄膜/热释放胶带粘有石墨烯薄膜的表面与所述导热硅胶垫经覆膜机在90-150℃进行贴合。若温度太低，所述热释放胶带没有彻底失去粘性，所述石墨烯薄膜无法完整转移至所述导热硅胶垫；若温度过高，所述热释放胶带容易产生变形，转移的所述石墨烯薄膜也会有破损。
本发明实施例提供的石墨烯导热硅胶垫的制备方法，首先通过化学气相沉积法制备单层石墨烯薄膜，然后采用改性导电填料作为原料制备导热硅胶垫，得到导热系数大于6.5W/mK的导热硅胶底，最后将单层的石墨烯薄膜转移到所述导热硅胶垫上，得到石墨烯导热硅胶垫。通过将石墨烯导热硅胶含有石墨烯薄膜的一面与发热源接触，能将分布不均匀的点热源传递的热量迅速扩散至所述导热硅胶垫的整个面。同时，由于所述石墨烯薄膜为单层石墨烯，不受多层石墨烯纵向传热的能力差的影响，能将热量直接传导到所述导热硅胶垫，再由所述导热硅胶垫传导至散热器。由此，一方面可以增强导热硅胶垫的均热效果，有效减缓过热对设备或器件带来的影响；另一方面提高所述导热硅胶垫的传热效率，从而降低了电子器件的整体温度。
本发明实施例制备得到的石墨烯导热硅胶垫均热效果好，传热效率高，能迅速降低电子器件的整体温度，同时使不同电子元器件的温度保持一致，可以广泛应用于家电﹑电源﹑计算机以及LED领域，特别是大功率的LED照明领域。
下面，结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：
S11.石墨烯薄膜的生长
将铜箔置于化学气相沉积炉中，在1000℃、0.1Pa下通入甲烷与氢气，甲烷流量为5sccm，氢气流量为10sccm，生长5min，得到生长有石墨烯薄膜的铜箔。
S12.导热硅胶垫的制备
将100g的三氧化二铝与石墨烯粉体1：1的混合物与300g的乙醇混合在一起，加入1g的去离子水，1g的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，在搅拌的情况下加入0.1g盐酸，持续搅拌4h，转速300rpm，抽滤水洗，再加入200g的去离子水，进行喷雾干燥，得到经过偶联剂改性的导热填料；将100g的乙烯基硅油﹑1g的含氢硅油﹑300g的经过偶联剂改性的导热填料﹑0.1g的1-乙炔基-1-环己醇以及0.1g的铂-乙烯基硅氧烷配合物通过行星式搅拌机在转速1500r/min下混合1min，然后将搅拌好的混合物经过开炼机过辊3遍，然后在100℃下，用平板压片机压片，得到导热硅胶垫。
S13.石墨烯导热硅胶垫的制备方法
将生长有石墨烯薄膜的铜箔与热释放胶带经过覆膜机在常温下进行贴合，将未与热释放胶带贴合的一面打磨去除表面一层金属，然后将其置于0.5mol/mL的过硫酸铵水溶液中直至金属箔片完全溶解，将剩下的热释放胶带使用去离子水进行漂洗5min后，使用氮气吹干，再将热释放胶带粘有石墨烯薄膜的一侧与导热硅胶垫经过覆膜机在90℃进行贴合，轻轻移走热释放胶带，即得到转移有石墨烯薄膜的导热硅胶垫。
实施例2
一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：
S21.石墨烯薄膜的生长
将铜箔置于化学气相沉积炉中，在1000℃，0.1Pa下通入甲烷与氢气，甲烷流量为5sccm，氢气流量为10sccm，生长5min，得到生长有石墨烯薄膜的铜箔。
S22.导热硅胶垫的制备
将100g的三氧化二铝与石墨烯粉体1：1的混合物与300g的乙醇混合在一起，加入1g的去离子水，1g的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，在搅拌的情况下加入0.1g盐酸，持续搅拌4h，转速300rpm，抽滤水洗，再加入200g的去离子水，进行喷雾干燥，得到经过偶联剂改性的导热填料；将100g的乙烯基硅油﹑1g的含氢硅油﹑300g的经过偶联剂改性的导热填料﹑0.1g的1-乙炔基-1-环己醇以及0.1g的铂-乙烯基硅氧烷配合物通过行星式搅拌机在转速1500r/min下混合1min，然后将搅拌好的混合物经过开炼机过辊3遍，然后在100℃下，用平板压片机压片，得到导热硅胶垫。
S23.石墨烯导热硅胶垫的制备方法
将生长有石墨烯薄膜的铜箔与热释放胶带经过覆膜机在常温下进行贴合，将未与热释放胶带贴合的一面打磨去除表面一层金属，然后将其置于0.5mol/mL的过硫酸铵水溶液中直至金属箔片完全溶解，将剩下的热释放胶带使用去离子水进行漂洗5min，然后使用氮气吹干，再将热释放胶带粘有石墨烯薄膜的一侧与导热硅胶垫经过覆膜机在90℃进行贴合，轻轻移走热释放胶带，即得到转移有石墨烯薄膜的导热硅胶垫。
实施例3
一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：
S31.石墨烯薄膜的生长
将铜箔置于化学气相沉积炉中，在1000℃，0.1Pa下通入甲烷与氢气，甲烷流量为5sccm，氢气流量为10sccm，生长5min，得到生长有石墨烯薄膜的铜箔。
S32.导热硅胶垫的制备
将100g的二氧化锌与石墨烯粉体1：1的混合物与300g的乙醇混合在一起，加入1g的去离子水，1g的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，在搅拌的情况下加入0.1g盐酸，持续搅拌4h，转速300rpm，抽滤水洗，再加入200g的去离子水，进行喷雾干燥，得到经过偶联剂改性的导热填料；将100g的乙烯基硅油﹑1g的含氢硅油﹑300g的经过偶联剂改性的导热填料﹑0.1g的1-乙炔基-1-环己醇以及0.1g的铂-乙烯基硅氧烷配合物通过行星式搅拌机在转速1500r/min下混合1min，然后将搅拌好的混合物经过开炼机过辊3遍，然后在100℃下，用平板压片机压片，得到导热硅胶垫。
S33.石墨烯导热硅胶垫的制备方法
将生长有石墨烯薄膜的铜箔与热释放胶带经过覆膜机在常温下进行贴合后，将未与热释放胶带贴合的一面打磨去除表面一层金属，然后将其置于0.5mol/mL的过硫酸铵水溶液中直至金属箔片完全溶解，将剩下的热释放胶带使用去离子水进行漂洗5min，然后使用氮气吹干，再将热释放胶带粘有石墨烯薄膜的一侧与导热硅胶垫经过覆膜机在90℃进行贴合，轻轻移走热释放胶带，即得到转移有石墨烯薄膜的导热硅胶垫。
实施例4
一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：
S41.石墨烯薄膜的生长
将铜箔置于化学气相沉积炉中，在1000℃，0.1Pa下通入甲烷与氢气，甲烷流量为5sccm，氢气流量为10sccm，生长5min，得到生长有石墨烯薄膜的铜箔。
S42.导热硅胶垫的制备
将100g的二氧化锌与石墨烯粉体1：1的混合物与300g的乙醇混合在一起，加入1g的去离子水，1g的γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，在搅拌的情况下加入0.1g盐酸，持续搅拌4h，转速300rpm，抽滤水洗，再加入200g的去离子水，进行喷雾干燥，得到经过偶联剂改性的导热填料；将100g的乙烯基硅油﹑1g的含氢硅油﹑300g的经过偶联剂改性的导热填料﹑0.1g的3-甲基-1-戊炔-3-醇以及0.1g的铂-乙烯基硅氧烷配合物通过行星式搅拌机在转速1500r/min下混合1min，然后将搅拌好的混合物经过开炼机过辊3遍，然后在100℃下，用平板压片机压片，得到导热硅胶垫。
S43.石墨烯导热硅胶垫的制备方法
将生长有石墨烯薄膜的铜箔与热释放胶带经过覆膜机在常温下进行贴合后，将未与热释放胶带贴合的一面打磨去除表面一层金属，然后将其置于2mol/mL的过硫酸铵水溶液中直至金属箔片完全溶解，将剩下的热释放胶带使用去离子水进行漂洗60min，然后使用氮气吹干，再将热释放胶带粘有石墨烯薄膜的一侧与导热硅胶垫经过覆膜机在150℃进行贴合，轻轻移走热释放胶带，即得到转移有石墨烯薄膜的导热硅胶垫。
实施例5
一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：
S51.石墨烯薄膜的生长
将铜箔置于化学气相沉积炉中，在1025℃，2.5Pa下通入甲烷与氢气，甲烷流量为15sccm，氢气流量为25sccm，生长10min，得到生长有石墨烯薄膜的铜箔。
S52.导热硅胶垫的制备
将100g的六方氮化硼与石墨烯粉体1：1的混合物与300g的乙醇混合在一起，加入5g的去离子水，1g的γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，在搅拌的情况下加入1g盐酸，持续搅拌12h，转速500rpm，抽滤水洗，再加入300g的去离子水，进行喷雾干燥，得到经过偶联剂改性的导热填料；将100g的乙烯基硅油﹑1g的含氢硅油﹑300g的经过偶联剂改性的导热填料﹑0.1g的3-甲基-1-戊炔-3-醇以及0.15g的炔基-环二烯炔基-铂配合物通过行星式搅拌机在转速1800r/min下混合3min，然后将搅拌好的混合物经过开炼机过辊5遍，然后在120℃下，用平板压片机压片，得到导热硅胶垫。
S53.石墨烯导热硅胶垫的制备方法
将生长有石墨烯薄膜的铜箔与热释放胶带经过覆膜机在常温下进行贴合后，将未与热释放胶带贴合的一面打磨去除表面一层金属，然后将其置于2mol/mL的过硫酸铵水溶液中直至金属箔片完全溶解，将剩下的热释放胶带使用去离子水进行漂洗60min，然后使用氮气吹干，再将热释放胶带粘有石墨烯薄膜的一侧与导热硅胶垫经过覆膜机在150℃进行贴合，轻轻移走热释放胶带，即得到转移有石墨烯薄膜的导热硅胶垫。
实施例6
一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：
S61.石墨烯薄膜的生长
将铜箔置于化学气相沉积炉中，在1025℃，2.5Pa下通入甲烷与氢气，甲烷流量为15sccm，氢气流量为25sccm，生长10min，得到生长有石墨烯薄膜的铜箔。
S62.导热硅胶垫的制备
将100g的六方氮化硼与石墨烯粉体1：1的混合物与300g的乙醇混合在一起，加入5g的去离子水，1g的γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，在搅拌的情况下加入1g盐酸，持续搅拌12h，转速500rpm，抽滤水洗，再加入300g的去离子水，进行喷雾干燥，得到经过偶联剂改性的导热填料；将100g的乙烯基硅油﹑1g的含氢硅油﹑300g的经过偶联剂改性的导热填料﹑0.1g的3-甲基-1-戊炔-3-醇以及0.15g的炔基-环二烯炔基-铂配合物通过行星式搅拌机在转速1800r/min下混合3min，然后将搅拌好的混合物经过开炼机过辊5遍，然后在120℃下，用平板压片机压片，得到导热硅胶垫。
S63.石墨烯导热硅胶垫的制备方法
将生长有石墨烯薄膜的铜箔与热释放胶带经过覆膜机在常温下进行贴合后，将未与热释放胶带贴合的一面打磨去除表面一层金属，然后将其置于2mol/mL的过硫酸铵水溶液中直至金属箔片完全溶解，将剩下的热释放胶带使用去离子水进行漂洗60min，然后使用氮气吹干，再将热释放胶带粘有石墨烯薄膜的一侧与导热硅胶垫经过覆膜机在150℃进行贴合，轻轻移走热释放胶带，即得到转移有石墨烯薄膜的导热硅胶垫。
实施例7
一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：
S71.石墨烯薄膜的生长
将镍箔置于化学气相沉积炉中，在1025℃，2.5Pa下通入甲烷与氢气，甲烷流量为15sccm，氢气流量为25sccm，生长10min，得到生长有石墨烯薄膜的镍箔。
S72.导热硅胶垫的制备
将100g的金属铜粉与石墨烯粉体1：1的混合物与300g的乙醇混合在一起，加入5g的去离子水，5g的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，在搅拌的情况下加入1g盐酸，持续搅拌12h，转速500rpm，抽滤水洗，再加入300g的去离子水，进行喷雾干燥，得到经过偶联剂改性的导热填料；将100g的乙烯基硅油﹑10g的含氢硅油﹑500g的经过偶联剂改性的导热填料﹑0.25g的3-苯基-1-丁炔-3-醇以及0.15g的炔基-环二烯炔基-铂配合物通过行星式搅拌机在转速1800r/min下混合3min，然后将搅拌好的混合物经过开炼机过辊5遍，然后在120℃下，用平板压片机压片，得到导热硅胶垫。
S73.石墨烯导热硅胶垫的制备方法
将生长有石墨烯薄膜的镍箔与热释放胶带经过覆膜机在常温下进行贴合后，将未与热释放胶带贴合的一面打磨去除表面一层金属，然后将其置于0.5mol/mL的硝酸溶液中直至金属箔片完全溶解，将剩下的热释放胶带使用去离子水进行漂洗5min，然后使用氮气吹干，再将热释放胶带粘有石墨烯薄膜的一侧与导热硅胶垫经过覆膜机在90℃进行贴合，轻轻移走热释放胶带，即得到转移有石墨烯薄膜的导热硅胶垫。
实施例8
一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：
S81.石墨烯薄膜的生长
将镍箔置于化学气相沉积炉中，在1025℃，2.5Pa下通入甲烷与氢气，甲烷流量为15sccm，氢气流量为25sccm，生长10min，得到生长有石墨烯薄膜的镍箔。
S82.导热硅胶垫的制备
将100g的金属铜粉与石墨烯粉体1：1的混合物与300g的乙醇混合在一起，加入5g的去离子水，5g的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，在搅拌的情况下加入1g盐酸，持续搅拌12h，转速500rpm，抽滤水洗，再加入300g的去离子水，进行喷雾干燥，得到经过偶联剂改性的导热填料；将100g的乙烯基硅油﹑10g的含氢硅油﹑500g的经过偶联剂改性的导热填料﹑0.25g的3-苯基-1-丁炔-3-醇以及0.15g的炔基-环二烯炔基-铂配合物通过行星式搅拌机在转速1800r/min下混合3min，然后将搅拌好的混合物经过开炼机过辊5遍，然后在120℃下，用平板压片机压片，得到导热硅胶垫。
S83.石墨烯导热硅胶垫的制备方法
将生长有石墨烯薄膜的镍箔与热释放胶带经过覆膜机在常温下进行贴合后，将未与热释放胶带贴合的一面打磨去除表面一层金属，然后将其置于0.5mol/mL的硝酸溶液中直至金属箔片完全溶解，将剩下的热释放胶带使用去离子水进行漂洗5min，然后使用氮气吹干，再将热释放胶带粘有石墨烯薄膜的一侧与导热硅胶垫经过覆膜机在90℃进行贴合，轻轻移走热释放胶带，即得到转移有石墨烯薄膜的导热硅胶垫。
实施例9
一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：
S91.石墨烯薄膜的生长
将镍箔置于化学气相沉积炉中，在1050℃，5Pa下通入甲烷与氢气，甲烷流量为30sccm，氢气流量为50sccm，生长20min，得到生长有石墨烯薄膜的镍箔。
S92.导热硅胶垫的制备
将100g的金属铝粉与石墨烯粉体1：1的混合物与300g的乙醇混合在一起，加入10g的去离子水，5g的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，在搅拌的情况下加入2g盐酸，持续搅拌24h，转速800rpm，抽滤水洗，再加入400g的去离子水，进行喷雾干燥，得到经过偶联剂改性的导热填料；将100g的乙烯基硅油﹑10g的含氢硅油﹑500g的经过偶联剂改性的导热填料﹑0.25g的3-苯基-1-丁炔-3-醇以及0.2g的炔基-三苯基膦-铂配合物通过行星式搅拌机在转速2000r/min下混合5min，然后将搅拌好的混合物经过开炼机过辊6遍，然后在150℃下，用平板压片机压片，得到导热硅胶垫。
S93.石墨烯导热硅胶垫的制备方法
将生长有石墨烯薄膜的镍箔与热释放胶带经过覆膜机在常温下进行贴合后，将未与热释放胶带贴合的一面打磨去除表面一层金属，然后将其置于0.5mol/mL的硝酸溶液中直至金属箔片完全溶解，将剩下的热释放胶带使用去离子水进行漂洗5min，然后使用氮气吹干，再将热释放胶带粘有石墨烯薄膜的一侧与导热硅胶垫经过覆膜机在90℃进行贴合，轻轻移走热释放胶带，即得到转移有石墨烯薄膜的导热硅胶垫。
实施例10
一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：
S101.石墨烯薄膜的生长
将镍箔置于化学气相沉积炉中，在1050℃，5Pa下通入甲烷与氢气，甲烷流量为30sccm，氢气流量为50sccm，生长20min，得到生长有石墨烯薄膜的镍箔。
S102.导热硅胶垫的制备
将100g的金属铝粉与石墨烯粉体1：1的混合物与300g的乙醇混合在一起，加入10g的去离子水，5g的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，在搅拌的情况下加入2g盐酸，持续搅拌24h，转速800rpm，抽滤水洗，再加入400g的去离子水，进行喷雾干燥，得到经过偶联剂改性的导热填料；将100g的乙烯基硅油﹑10g的含氢硅油﹑1000g的经过偶联剂改性的导热填料﹑0.5g的甲基乙烯基环四硅氧烷以及0.2g的炔基-三苯基膦-铂配合物通过行星式搅拌机在转速2000r/min下混合5min，然后将搅拌好的混合物经过开炼机过辊6遍，然后在150℃下，用平板压片机压片，得到导热硅胶垫。
S103.石墨烯导热硅胶垫的制备方法
将生长有石墨烯薄膜的镍箔与热释放胶带经过覆膜机在常温下进行贴合后，将未与热释放胶带贴合的一面打磨去除表面一层金属，然后将其置于2mol/mL的硝酸溶液中直至金属箔片完全溶解，将剩下的热释放胶带使用去离子水进行漂洗60min，然后使用氮气吹干，再将热释放胶带粘有石墨烯薄膜的一侧与导热硅胶垫经过覆膜机在150℃进行贴合，轻轻移走热释放胶带，即得到转移有石墨烯薄膜的导热硅胶垫。
实施例11
一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：
S111.石墨烯薄膜的生长
将镍箔置于化学气相沉积炉中，在1050℃，5Pa下通入甲烷与氢气，甲烷流量为30sccm，氢气流量为50sccm，生长20min，得到生长有石墨烯薄膜的镍箔。
S112.导热硅胶垫的制备
将100g的石墨烯粉体与300g的乙醇混合在一起，加入10g的去离子水，5g的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，在搅拌的情况下加入2g盐酸，持续搅拌24h，转速800rpm，抽滤水洗，再加入400g的去离子水，进行喷雾干燥，得到经过偶联剂改性的导热填料；将100g的乙烯基硅油﹑10g的含氢硅油﹑1000g的经过偶联剂改性的导热填料﹑0.5g的甲基乙烯基环四硅氧烷以及0.2g的炔基-三苯基膦-铂配合物通过行星式搅拌机在转速2000r/min下混合5min，然后将搅拌好的混合物经过开炼机过辊6遍，然后在150℃下，用平板压片机压片，得到导热硅胶垫。
S113.石墨烯导热硅胶垫的制备方法
将生长有石墨烯薄膜的镍箔与热释放胶带经过覆膜机在常温下进行贴合后，将未与热释放胶带贴合的一面打磨去除表面一层金属，然后将其置于2mol/mL的硝酸溶液中直至金属箔片完全溶解，将剩下的热释放胶带使用去离子水进行漂洗60min，然后使用氮气吹干，再将热释放胶带粘有石墨烯薄膜的一侧与导热硅胶垫经过覆膜机在150℃进行贴合，轻轻移走热释放胶带，即得到转移有石墨烯薄膜的导热硅胶垫。
实施例12
一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：
S121.石墨烯薄膜的生长
将镍箔置于化学气相沉积炉中，在1050℃，5Pa下通入甲烷与氢气，甲烷流量为30sccm，氢气流量为50sccm，生长20min，得到生长有石墨烯薄膜的镍箔。
S122.导热硅胶垫的制备
将100g的石墨烯粉体与300g的乙醇混合在一起，加入10g的去离子水，5g的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，在搅拌的情况下加入2g盐酸，持续搅拌24h，转速800rpm，抽滤水洗，再加入400g的去离子水，进行喷雾干燥，得到经过偶联剂改性的导热填料；将100g的乙烯基硅油﹑10g的含氢硅油﹑1000g的经过偶联剂改性的导热填料﹑0.5g的甲基乙烯基环四硅氧烷以及0.2g的炔基-三苯基膦-铂配合物通过行星式搅拌机在转速2000r/min下混合5min，然后将搅拌好的混合物经过开炼机过辊6遍，然后在150℃下，用平板压片机压片，得到导热硅胶垫。
S123.石墨烯导热硅胶垫的制备方法
将生长有石墨烯薄膜的镍箔与热释放胶带经过覆膜机在常温下进行贴合后，将未与热释放胶带贴合的一面打磨去除表面一层金属，然后将其置于2mol/mL的硝酸溶液中直至金属箔片完全溶解，将剩下的热释放胶带使用去离子水进行漂洗60min，然后使用氮气吹干，再将热释放胶带粘有石墨烯薄膜的一侧与导热硅胶垫经过覆膜机在150℃进行贴合，轻轻移走热释放胶带，即得到转移有石墨烯薄膜的导热硅胶垫。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种石墨烯导热硅胶垫的制备方法，包括以下步骤：
提供金属箔片，采用化学气相沉积法在所述金属箔片表面生长单层石墨烯薄膜，得到石墨烯薄膜/金属箔片；
制备偶联剂改性的导热填料，将所述偶联剂改性的导热填料、乙烯基硅油、含氢硅油﹑抑制剂和催化剂混合形成混合物料，过辊处理后，在加热条件下压片，制备导热硅胶垫；
将所述石墨烯薄膜/金属箔片的石墨烯表面与热释放胶带贴合，将所述石墨烯薄膜/金属箔片置于刻蚀液中直至所述金属箔片完全溶解，得到石墨烯薄膜/热释放胶带；将所述石墨烯薄膜/热释放胶带用去离子水进行漂洗、干燥后，将所述石墨烯薄膜/热释放胶带粘有石墨烯薄膜的表面与所述导热硅胶垫贴合，并移除所述热释放胶带，得到石墨烯导热硅胶垫。
2.如权利要求1所述的石墨烯导热硅胶垫的制备方法，其特征在于，将所述石墨烯薄膜/热释放胶带粘有石墨烯薄膜的表面与所述导热硅胶垫贴合的步骤中，将所述石墨烯薄膜/热释放胶带粘有石墨烯薄膜的表面与所述导热硅胶垫经覆膜机在90-150℃进行贴合。
3.如权利要求1所述的石墨烯导热硅胶垫的制备方法，其特征在于，将所述偶联剂改性的导热填料、乙烯基硅油、含氢硅油﹑抑制剂和催化剂混合形成混合物料的步骤中，所述混合物料中各组分的重量份数如下：
形成所述混合物料的方法为，将上述各组分通过行星式搅拌机在转速1500-2000r/min下混合1-5min。
4.如权利要求3所述的石墨烯导热硅胶垫的制备方法，其特征在于，所述抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3-苯基-1-丁炔-3-醇以及甲基乙烯基环四硅氧烷中的至少一种；和/或
所述催化剂为铂-乙烯基硅氧烷配合物、炔基-环二烯炔基-铂配合物以及炔基-三苯基膦-铂配合物中的至少一种。
5.如权利要求1-4任一所述的石墨烯导热硅胶垫的制备方法，其特征在于，所述偶联剂改性的导热填料的制备原料为：
所述偶联剂改性的导热填料的制备方法为：将所述导热填料与所述有机溶剂混合后，加入所述第一去离子水和所述偶联剂，然后在搅拌条件下加入所述盐酸，持续搅拌4-24h，抽滤水洗，加入所述第二去离子水进行分散处理后，进行喷雾干燥，其中，搅拌转速为300-800rpm/min。
6.如权利要求5所述的石墨烯导热硅胶垫的制备方法，其特征在于，所述导热填料为三氧化二铝﹑二氧化锌﹑六方氮化硼﹑金属铜粉﹑金属铝粉或石墨烯粉体中的至少一种，和/或
所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷﹑γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷﹑γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的至少一种，和/或
所述有机溶剂为乙醇、丙醇﹑四氢呋喃﹑N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种。
7.如权利要求1所述的石墨烯导热硅胶垫的制备方法，其特征在于，制备所述导热硅胶垫的步骤中，所述加热条件为100-150℃。
8.如权利要求1-4任一所述的石墨烯导热硅胶垫的制备方法，其特征在于，采用化学气相沉积法在所述金属箔片表面生长单层石墨烯薄膜的方法为：将所述金属箔片置于化学气相沉积炉中，在1000-1050℃、0.1-5Pa下通入甲烷与氢气，生长5-20min，得到石墨烯薄膜/金属箔片。
9.如权利要求8所述的石墨烯导热硅胶垫的制备方法，其特征在于，所述金属箔片为金属铜或金属镍，所述甲烷的流量为5-30sccm，所述氢气的流量为10-50sccm。
10.如权利要求1-4任一所述的石墨烯导热硅胶垫的制备方法，其特征在于，所述刻蚀液为过硫酸铵水溶液或硝酸溶液中的至少一种，且所述过硫酸铵水溶液或硝酸溶液的浓度为0.5-2mol/mL。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 518100, 1st and 6th floors of Building A, 1st and 3rd floors of Building B, and 1st and 2nd floors of Building D, Yongwei Industrial Park, No. 118 Yongfu Road, Qiaotou Community, Fuhai Street, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: Shenzhen Yaham Optoelectronics Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 518000 buildings a and D, Yongwei Industrial Park, 118 Yongfu Road, Qiaotou community, Fuyong street, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: YAHAM OPTOELECTRONICS Co.,Ltd. Country or region before: China |
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