CN107502205A - 一种石墨烯导热散热铜箔用浆料、导热铜箔及其制备方法 - Google Patents

一种石墨烯导热散热铜箔用浆料、导热铜箔及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及散热材料领域，一种石墨烯导热散热铜箔用浆料，包括均匀混合以下材料，石墨烯粉体占浆料的重量百分比为5—50wt%；表面处理剂占浆料的重量百分比为0.01—1wt%；触变剂占浆料的重量百分比为0.01—1wt%；粘结剂占浆料的重量百分比为0.05—5wt%；稀释剂占浆料的重量百分比为1—60wt%。另外还提供一种石墨烯导热散热铜箔及其制作方法，解决现有散热铜箔的导热、储热、散热性能较低的问题。

Description

一种石墨烯导热散热铜箔用浆料、导热铜箔及其制备方法
技术领域
本发明涉及散热材料领域，特别是用于各种需传导热、散热的电子设备的石墨烯导热散热铜箔用浆料、导热铜箔及其制备方法。
背景技术
随着3D时代的到来，电子产品迎来薄、轻、小、智能化、信息化等应用要求，与此相伴的是高集成化、超速、大功率转换器等应用越来越密集，造成电子部件的发热量成规模化的迅速增长，由此产生的结果就是电子芯片的温度或结温迅速升高，热量的传导效果直接影响到电子产品性能的稳定性、使用的安全性。如何将电子元器件产生的多余热量快速传导并扩散到周围环境或冷却系统中，是绝大部分电子产品发展应用的瓶颈之一。高导热、高散热的散热铜箔作为重要的导热散热材料在提高高导热、强散热上起到重要作用。
纯石墨烯是一种仅一个原子厚度的二维结晶体，厚度约为0.35nm左右，与三维材料不同，其低维结构可显著削减晶界处声子的边界散热，并赋予其特殊的声子扩散模式。具有超薄、超坚固、超强的导电性能及超高的导热性能等特性，还兼有优异的力学性能。普通的碳纳米管其导热系数约为3000W/mK，而单层石墨烯的横向导热系数可达5300W/mK左右。
石墨烯浆料是将石墨烯高度分散的一种均匀体系，其能保证石墨烯的单片分散而不团聚，使石墨烯能较好的融入其它应用体系中而保留石墨烯本身的高导热优势。将石墨烯浆料与散热铜箔有机结合，将对散热铜箔的导热、散热性能的提高有极大加成作用。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种石墨烯导热散热铜箔用浆料、导热铜箔及其制备方法，本石墨烯导热散热铜箔具有优良的散热、导热性能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种石墨烯导热散热铜箔用浆料，由以下原料制备而成，
石墨烯粉体占浆料的重量百分比为5—50wt%；
表面处理剂占浆料的重量百分比为0.01—1wt%；
触变剂占浆料的重量百分比为0.01—1wt%；
粘结剂占浆料的重量百分比为0.05—5wt%；
稀释剂占浆料的重量百分比为1—60wt%。
作为优选的，所述触变剂一般使用白炭黑，包括气相白炭黑、沉淀法白炭黑。
作为优选的，所述粘结剂丙烯酸树脂、环氧树脂、有机硅树脂的一种或起混合。
作为优选的，所述稀释剂为乙二醇、松油醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚醋酸酯或乙酸丁酯中的一种或其混合。
一种石墨烯导热散热铜箔用浆料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、取如上比例的中石墨烯粉体、表面处理剂、触变剂、粘结剂和稀释剂的比例称量好，先将部分粘结剂、稀释剂、触变剂、表面处理剂混合，然后加入石墨烯粉体进行混合后搅拌，得到混合物；
步骤2、将混合物进行砂磨或球磨，所得物即为散热铜箔用石墨烯浆料。
作为优选的，在步骤1中，采用具有冰水冷却系统的行星式搅拌器对中石墨烯粉体、表面处理剂、触变剂、粘结剂和稀释剂进行搅拌混合。
一种石墨烯导热散热铜箔的制作方法，包括如下步骤：
步骤1、将上所述的石墨烯导热散热铜箔用浆料涂覆在铜箔上，然后110℃-130℃下烘烤25-35min；
步骤2、将两张含石墨烯层的铜箔相向贴合，制成散热铜箔初成品；
步骤3、将散热铜箔初成品挤压成型，制成石墨烯导热散热铜箔。
作为优选的，在步骤1中，将涂覆有石墨烯导热散热铜箔用浆料的铜箔在120℃下烘烤30分钟。
作为优选的，在步骤3中，散热铜箔初成品通过压延辊挤压成型。
使用本发明的有益效果是：本发明提出的铜箔，解决现有散热铜箔的导热、储热、散热性能较低的问题，本专利特提供一种配方合理、操作简单的高导热、高储热及高散热性能的石墨烯浆料及其制备方法。
附图说明
图1为本发明石墨烯导热散热铜箔的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：本实施例提供一种石墨烯导热散热铜箔用浆料由石墨烯粉体、表面处理剂、触变剂、粘结剂以及稀释剂按一定的比例混合制备而成。本发明的创新点为将石墨烯以浆料的形式与散热铜箔有机结合，解决了现有散热铜箔的导热、储热、散热性能较低的问题，从而提高散热铜箔的相关性能。
本实施例提供一种石墨烯导热散热铜箔用浆料，由以下原料制备而成，石墨烯粉体占浆料的重量百分比为5—50wt%；表面处理剂占浆料的重量百分比为0.01—1wt%；触变剂占浆料的重量百分比为0.01—1wt%；粘结剂占浆料的重量百分比为0.05—5wt%；稀释剂占浆料的重量百分比为1—60wt%。
石墨烯粉体，其作用是导热、储热、散热，平均粒径为0.05μm—50μm，优选为1μm—35μm。该石墨烯粉体其形貌可以是球形、类球形、棒形、片状以及不规则的形状。该石墨烯粉体可以是还原石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯微片。可以是一种，也是两种或三种石墨烯的混合物。
表面处理剂，主要起表面处理剂的作用，目的是对石墨烯粉体进行亲油性处理，提高石墨烯粉体的表面润湿性，可以使石墨烯粉体在稀释剂中的更均匀分散。一般选用烷氧基硅烷，C10H21Si(OCH3)3、C12H25Si(OCH3)3、C12H25Si(OC2H5)3、C10H21Si(CH=CH2)(OCH3)2、C10H21Si(CH2CH2CF3)(OCH3)2中的任意一种或者几种均可达到目的。
触变剂一般使用白炭黑，包括气相白炭黑、沉淀法白炭黑。优选疏水性气相白炭黑。
粘结剂其目的是使石墨烯粉体与铜箔有机结构，是丙烯酸树脂、环氧树脂、有机硅树脂的一种或几种。
稀释剂其目的是将石墨烯粉体有效分散均匀，一般使用乙二醇、松油醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚醋酸酯或乙酸丁酯中的一种或几种。
实施例2：一种石墨烯导热散热铜箔用浆料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、取如上比例的中石墨烯粉体、表面处理剂、触变剂、粘结剂和稀释剂的比例称量好，先将部分粘结剂、稀释剂、触变剂、表面处理剂混合，然后加入石墨烯粉体进行混合后搅拌，得到混合物；
步骤2、将混合物进行砂磨或球磨，所得物即为散热铜箔用石墨烯浆料。
在步骤1中，采用具有冰水冷却系统的行星式搅拌器对中石墨烯粉体、表面处理剂、触变剂、粘结剂和稀释剂进行搅拌混合。
实施例3：一种石墨烯导热散热铜箔的制作方法，包括如下步骤：
步骤1、将上的石墨烯导热散热铜箔用浆料涂覆在铜箔上，然后110℃-130℃下烘烤25-35min；
步骤2、将两张含石墨烯层2的铜箔相向贴合，制成散热铜箔初成品；
步骤3、将散热铜箔初成品挤压成型，制成石墨烯导热散热铜箔。
作为优选的，在步骤1中，将涂覆有石墨烯导热散热铜箔用浆料的铜箔在120℃下烘烤30分钟。作为优选的，在步骤3中，散热铜箔初成品通过压延辊挤压成型。
所得石墨烯导热散热铜箔为三明治结构，如图1所示，铜箔层1和石墨烯层2为三明治结构。其中石墨烯浆料中石墨烯含量不一，如表1所示，其中1为对比例，不含石墨烯的单层散热铜箔，2—6为实施例，含有不同比例石墨烯浆料制备的石墨烯散热铜箔。
表1：
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种石墨烯导热散热铜箔用浆料，其特征在于：包括均匀混合以下材料，石墨烯粉体占浆料的重量百分比为5—50wt%；表面处理剂占浆料的重量百分比为0.01—1wt%；触变剂占浆料的重量百分比为0.01—1wt%；粘结剂占浆料的重量百分比为0.05—5wt%；稀释剂占浆料的重量百分比为1—60wt%。
2.根据权利要求1所述的石墨烯导热散热铜箔用浆料，其特征在于：所述触变剂一般使用白炭黑，包括气相白炭黑、沉淀法白炭黑。
3.根据权利要求1所述的石墨烯导热散热铜箔用浆料，其特征在于：所述粘结剂丙烯酸树脂、环氧树脂、有机硅树脂的一种或起混合。
4.据权利要求1所述的石墨烯导热散热铜箔用浆料，其特征在于：所述稀释剂为乙二醇、松油醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚醋酸酯或乙酸丁酯中的一种或其混合。
5.一种石墨烯导热散热铜箔用浆料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、取如权利要求1比例的中石墨烯粉体、表面处理剂、触变剂、粘结剂和稀释剂的比例称量好，先将部分粘结剂、稀释剂、触变剂、表面处理剂混合，然后加入石墨烯粉体进行混合后搅拌，得到混合物；步骤2、将混合物进行砂磨或球磨，所得物即为散热铜箔用石墨烯浆料。
6.根据权利要求5所述的石墨烯导热散热铜箔用浆料的制备方法，其特征在于：在步骤1中，采用具有冰水冷却系统的行星式搅拌器对中石墨烯粉体、表面处理剂、触变剂、粘结剂和稀释剂进行搅拌混合。
7.一种石墨烯导热散热铜箔的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、将如权利要求1所述的石墨烯导热散热铜箔用浆料涂覆在铜箔上，然后110℃-130℃下烘烤25-35min；步骤2、将两张含石墨烯层的铜箔相向贴合，制成散热铜箔初成品；步骤3、将散热铜箔初成品挤压成型，制成石墨烯导热散热铜箔。
8.根据权利要求7所述的石墨烯导热散热铜箔的制作方法，其特征在于：在步骤1中，将涂覆有石墨烯导热散热铜箔用浆料的铜箔在120℃下烘烤30分钟。
9.根据权利要求7所述的石墨烯导热散热铜箔的制作方法，其特征在于：在步骤3中，散热铜箔初成品通过压延辊挤压成型。
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