CN109467078A - 石墨烯导热膜及其制备方法、生产设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种石墨烯导热膜及其制备方法、生产设备，其中，所述制备方法，包括：采用氧化石墨烯为前体，将氧化石墨烯浆料涂覆在带材上，干燥，收集经过干燥处理后的氧化石墨烯；对干燥处理后的氧化石墨烯粉碎后压制成膜；将压制好的膜进行热处理，形成石墨烯膜；和再次压制，得到本发明石墨烯导热膜。

Description

石墨烯导热膜及其制备方法、生产设备

技术领域

本发明涉及导热、散热膜及其制备方法、生产设备，尤其涉及一种石墨烯导热膜及其制备方法、生产设备。

背景技术

智能化电子产品的出现，进一步提高电子电路的集中度，芯片的热流密度也虽之越来越高，现有的芯片导热材料越来越不能满足芯片散热的需求。单层石墨烯拥有5300W/m·K的导热系数，采用石墨烯来制备高导热材料是一种重要的和简单的途径。现在的技术方案中，采用氧化石墨烯来制备，首先将氧化石墨烯分散在溶剂中，然后制备成氧化石墨烯膜，再经过还原得到石墨烯膜。例如中国专利CN103449423公开了一种石墨烯导热膜的制备，将氧化石墨烯水溶液制膜后干燥至恒重，再进行高温还原，自然降温至室温后得到石墨烯导热膜。本公开发明人经过试验研究，发现该技术在产线上很难应用，经分析原因有：第一，该方案干燥时的要求是干燥至恒重，很显然目的是去除溶剂，氧化石墨烯浆料在干燥时不能采用太高的温度，不然严重影响其外观，导致干燥效率低，能耗高；第二，还原的过程中，此种方法制备的膜厚度增加明显，得到的膜过厚，一般在1mm以上；第三，由于还原时氧化石墨烯膜中的氢、氧等原子的脱离，产品中间会产生大量的气泡，阻滞热还原，导至高温还原产能低、能耗高；第四，由于还原后的膜厚增加过多，为了实现作为电子散热器件对厚度的需求，使后续压延带来很大困难。因此，这种方法成本高，且此种方法制备出来的石墨烯导热膜竞争优势不足以满足高品质需求。

中国专利CN106495133公开了一种高导热柔性石墨烯薄膜制备方法，包括(a)浆料制备：将重量百分比为0.6％-3.2％的氧化石墨烯粉末分散于96.8％-99.4％的去离子水中，搅拌并超声，使其分散均匀；(b)加入氨水并搅拌0.5-1h，将浆料pH值调节为9-11；(c)加入还原剂盐酸羟胺来还原氧化石墨烯；(d)将还原氧化石墨烯浆料涂布、干燥成膜后剥离收卷；(e)对还原氧化石墨烯膜进行高温热压烧结以石墨化，得到高导热柔性石墨烯薄膜。该技术方案，经验证，上述方案的问题均存在，同时，由于其浆料除氧化石墨烯和石墨烯的成分外，还含有过多的杂质，使其高温热压烧结过程产生大量的有毒气体，产业化和高品质实现起来更难。

中国专利CN105523547公开了一种超柔性高导热石墨烯膜及其制备方法，先将平均尺寸大于100μm的氧化石墨烯的水溶液中加入助剂，超声分散后，倒在模具板上烘干成氧化石墨烯膜，然后用还原剂进行还原；将还原后的石墨烯薄膜经过三种不同温度和时间的热处理还原，目的在于得到多孔石墨烯薄膜，在对多孔石墨烯薄膜高压下压制。该方案是本公开发明人重点研究对象，同样存在专利CN106495133中的问题，同时由于其欲得到多孔石墨烯薄膜，要对氧化石墨烯膜用还原剂进行还原，其还原难度高，浪费大，且无法满足工业排污要求。另外，该专利三阶段的的高温还原，成分高，对设备要求高，操作控制难度高，无法产业化应用，只能停留在实验室阶段。

可见，发明高品质的石墨烯导热膜、以及低成本、高效率生产方法具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在问题中的一个或多个，提供一种高品质的石墨烯导热膜；

本发明的另一目的是提供上述石墨烯导热膜的制备方法，该方法低成本、高效率；

本发明的又一目的是提供上述石墨烯导热膜的生产设备。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

本发明提供了一种石墨烯导热膜，密度为1.6～2.2g/cm³，导热系数900～1900W/m·k。

根据本发明的一个方面，所述导热系数1400-1900W/m·k。

根据本发明的一个方面，所述石墨烯导热膜厚度为10μm～3mm。

本发明还提供了一种石墨烯导热膜的制备方法，包括：

采用氧化石墨烯为前体，将氧化石墨烯浆料涂覆在带材上，干燥，收集经过干燥处理后的氧化石墨烯；

对干燥处理后的氧化石墨烯粉碎后压制成膜；

将压制好的膜进行热处理，形成石墨烯膜；和

再次压制，得到本发明石墨烯导热膜。

根据本发明的一个方面，所述氧化石墨烯浆料为氧化石墨烯在极性溶剂中分散而成，其固含量为0.2-5％，优选为1.5％。

根据本发明的一个方面，所述极性溶剂采用水和/或NMP，优选为水和NMP按照9:1的质量比的混合溶剂。N-甲基吡咯烷酮(NMP)是一种极性的非质子传递溶剂。具有毒性小、沸点高、溶解力出众的特点。经研究，氧化石墨烯在NMP里面的分散性好于在水里面的分散性，但是不容易干燥。本发明采用水和NMP按照9:1的质量比的混合溶剂，保证了石墨烯在溶剂中的分散性，同时不影响干燥的速度，这是本公开认为最佳的溶剂。

根据本发明的一个方面，所述带材选自钢带、树脂带、硬质纤维编织带等，优选钢带。

根据本发明的一个方面，所述石墨烯浆料涂覆的厚度为2-4mm，优选为3mm。

根据本发明的一个方面，所述干燥包括两道干燥，先低温干燥脱去溶剂形成氧化石墨烯膜，再高温干燥。

优选地，所述高温干燥至氧化石墨烯膜膨胀到原来厚度的10-40倍，优选15倍。

优选地，所述低温干燥的温度为100～200℃，所述高温干燥的温度为300～400℃。

进一步地，所述干燥的具体操作为：将涂覆有氧化石墨烯浆料的带材送入干燥烘道，烘道前端的温度设置为100～200℃，烘道最后0.5米的温度为300～400℃，保持带材的行进速度为5米/min。以整个烘道为整体，以带材行进的过程为烘道定义前后，烘道最后0.5米是指自烘道出口向前0.5米，所述烘道前端即为该0.5之前的全部烘道。

根据本发明的一个方面，所述粉碎要求对干燥处理后的氧化石墨烯粉碎到粒径大小为10μm～1mm，优选为50μm-500μm。

采用本发明方法制备石墨烯导热膜，方法工艺中具有两个关键点，一方面是干燥，一方面是粉碎。干燥过程如果只采用低温干燥，对后续的氧化还原工艺要求非常高，很容易会过大的发泡膨胀。这样的工艺下，要么得不到密度高的导热膜，要么还原不彻底、导热系数不理想，要么膜厚过厚、表面粗糙；干燥温度高时，干燥过程中氧化石墨烯发泡膨胀后，后续还原可能容易了一些，如果不采取本发明后续的粉碎、压制、再热还原，直接进一步热还原，所得到的石墨烯导热膜表面粗造、膜厚度大。粉碎工艺使得氧化石墨烯在干燥过程可以得到充分发泡，但是对该粉碎工艺提出了较高的要求，即还必须满足所粉碎后的氧化石墨烯可以压制成理想的半还原的氧化石墨烯膜。所谓理想的半还原的氧化石墨烯膜包括两个特点：①在进一步高温还原时可以彻底还原；②在进一步高温还原时不会产生发泡、膨胀问题。经深入的研究发现，干燥的温度设计、以及氧化石墨烯粉碎的粒径，对能够得到上述氧化石墨烯膜具有致关重要的作用。其中，当满足上述干燥条件后得到的半原还的氧化石墨烯，粉碎后的粒径小于10μm时，会导致最终得到的石墨烯导热膜的机械强度不够，粒径大于1mm时，最终得到的石墨烯导热膜外观不均匀。我们还发现，粉碎粒径在50μm-500μm时，效果最佳。

根据本发明的一个方面，所述压制成膜采用2-10MPa的压力，优选地，压至膜厚度为10μm～3mm。

根据本发明的一个方面，所述压制成膜采用辊压的方式，压力为3MPa。

根据本发明的一个方面，所述热处理的温度为1000～3000℃，优选1800-2500℃；热处理时间为5-18h，优选10h。

根据本发明的一个方面，所述再次压制的压力为12-16MPa，优选15MPa。

本发明还提供了一种石墨烯导热膜的生产设备，包括：

涂覆装置，用于向带材上涂覆氧化石墨烯浆料；

干燥装置，设置于涂覆装置的下游，包括贯通的烘道，所述烘道包括进口和出口，用于涂覆有氧化石墨烯浆料的带材加热干燥；

氧化石墨烯收集装置，设置于烘道的出口处，收集干燥后脱离带材的氧化石墨烯；

带材收集装置，设置于干燥装置的下游，用于收集从烘道出口出来的带材；

粉碎装置，用于粉碎所述氧化石墨烯收集装置收集的物料；

辊压装置，用于将粉碎的物料压制成膜；

高温还原装置，用于对辊压装置压制成膜的物料进行高温热处理，形成石墨烯膜；

压延装置，用于对高温还原后的石墨烯膜进一步压制。

根据本发明的一个方面，所述干燥装置包括温度控制系统，用于将烘道的温度分段控制。

现有制备石墨烯导热膜技术中，存在着本领域固有的理念，即为了保持导热膜的良好外观，干燥时不宜温度过高。这样的干燥后的氧化石墨烯膜在还原时发泡厚度增加太大，由此带来了产能低、能耗高，后续压延困难等诸多问题。本发明提供的石墨烯导热膜的制备方法，摒弃了传统的理念，低温、高温两道干燥之后，将干燥的氧化石墨烯膜收集粉碎，再压制成膜，再进行高温热还原处理。该方法由于氧化石墨烯膜在干燥之后设置粉碎处理，故对氧化石墨烯膜的外观没有要求，也不介意氧化石墨烯膜在高温干燥时发泡膨胀过厚，干燥过程中温度可以高于溶剂的沸点，干燥速度快、效率高。氧化石墨烯在干燥过程中经过了部分还原，还原率约20％。发泡膨胀后的氧化石墨烯膜非常容易从带材上分离收集，经粉碎再次压延成膜，此过程中氧化石墨烯的官能团减少，热处理排出的气体减少，并且粉碎后压实在膜内形成气体通道，帮助热处理排出的少量气体顺利排出膜外，因此在热处理过程中不会发泡。之前成膜后，直接热处理，由于氧化石墨烯膜是致密的结构，气体不能及时排出，因此，会发泡，影响压延后石墨烯成膜的密度。本发明在干燥工序中氧化石墨烯部分还原后，在粉碎，形成颗粒状，这样每个颗粒之间都有间隙，形成气体通道，热处理过程中气体排出后，压延后的石墨烯膜可以非常的致密。本发明制备工艺方法单体设备的产能增加，能耗降低，经产线测试，可以真正实现了产业化生产。相比现有直接制备成氧化石墨烯膜的工艺，本发明工艺中，第一、氧化石墨烯膜制备时，干燥温度提高，干燥速度增加，能效比提高，之前的干燥温度只有80℃，水分的挥发很慢，现在提高至100～200℃，水分达到沸腾以上，干燥速度是之前的5倍以上，第二、由于将氧化石墨烯膜部分还原后在粉碎，进一步压成膜，最终在热处理过程中，相比以前的工艺，整体发泡的厚度只有之前的1/4，热处理设备的整体产能增加，生产成降低。本发明提供的氧化石墨烯膜产品，密度范围在1.6～2.2g/cm³，导热系数900～1900W/m·k，厚度为10μm～3mm，在本领域产业化产品中最为领先。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明工艺流程图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"厚度"、"上游"、"下游"、"前"、"后"等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前端”，以整个烘道为整体，以带材行进的过程为烘道定义前后，烘道最后0.5米是指自烘道出口向前0.5米，所述烘道前端即为该0.5之前的全部烘道。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的第一实施例提供一种石墨烯导热膜的制备方法，

采用氧化石墨烯为前体，将氧化石墨烯浆料涂覆在带材上，干燥，收集经过干燥处理后的氧化石墨烯；

对干燥处理后的氧化石墨烯粉碎后压制成膜；

将压制好的膜进行热处理，形成石墨烯膜；和

再次压制，得到本发明石墨烯导热膜。

作为本实施例的一个方面，所述氧化石墨烯浆料为氧化石墨烯在极性溶剂中分散而成，其固含量为0.2-5％，例如：0.2％、0.3％、0.5％、0.7％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.1％、2.5％、2.8％、3％、3.3％、4％、4.2％、4.5％、4.9％、5％，等；优选为1.5％。

作为本实施例的一个方面，所述极性溶剂采用水和/或NMP，优选为水和NMP按照9:1的质量比的混合溶剂。N-甲基吡咯烷酮(NMP)是一种极性的非质子传递溶剂。具有毒性小、沸点高、溶解力出众的特点。经研究，氧化石墨烯在NMP里面的分散性好于在水里面的分散性，但是不容易干燥。本发明采用水和NMP按照9:1的质量比的混合溶剂，保证了石墨烯在溶剂中的分散性，同时不影响干燥的速度，这是本公开认为最佳的溶剂。

作为本实施例的一个方面，所述带材选自钢带、树脂带、硬质纤维编织带等，优选钢带。所述石墨烯浆料涂覆的厚度为2-4mm，例如：2mm、2.3mm、2.5mm、2.8mm、3mm、3.4mm、3.5mm、3.8mm、4mm，等；优选为3mm。

作为本实施例的一个方面，所述干燥包括两道干燥，先低温干燥脱去溶剂形成氧化石墨烯膜，再高温干燥至氧化石墨烯膜膨胀到原来厚度的10-40倍，例如：10倍、11倍、13倍、15倍、18倍、20倍、23倍、25倍、30倍、32倍、35倍、38倍、40倍；优选15倍。该方法由于氧化石墨烯膜在干燥之后设置粉碎处理，故对氧化石墨烯膜的外观没有要求，也不介意氧化石墨烯膜在高温干燥时发泡膨胀过厚，干燥过程中温度可以高于溶剂的沸点，干燥速度快、效率高。氧化石墨烯在干燥过程中经过了部分还原，还原率约20％。优选地，所述低温干燥的温度为100～200℃，所述高温干燥的温度为300～400℃。作为本实施例中干燥工序最为优选方案，所述干燥的具体操作为：将涂覆有氧化石墨烯浆料的带材送入干燥烘道，烘道前端的温度设置为100～200℃，例如：100℃、110℃、115℃、120℃、130℃、134℃、140℃、144℃、150℃、160℃、168℃、170℃、173℃、180℃、182℃、186℃、190℃、195℃、200℃，等；烘道最后0.5米的温度为300～400℃，例如：300℃、310℃、320℃、325℃、330℃、333℃、340℃、350℃、356℃、360℃、370℃、372℃、380℃、390℃、395℃、400℃，等；保持带材的行进速度为5米/min。作为本实施例的一个方面，所述粉碎要求对干燥处理后的氧化石墨烯粉碎到粒径大小为10μm～1mm，例如：10μm、20μm、40μm、50μm、80μm、100μm、120μm、130μm、150μm、200μm、240μm、270μm、300μm、350μm、380μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm、630μm、700μm、760μm、800μm、820μm、900μm、1mm，等；优选为50μm-500μm，例如：50μm、55μm、60μm、62μm、65μm、70μm、76μm、80μm、90μm、100μm、120μm、135μm、150μm、167μm、200μm、250μm、285μm、300μm、336μm、350μm、400μm、410μm、465μm、500μm，等。采用本发明方法制备石墨烯导热膜，方法工艺中具有两个关键点，一方面是干燥，一方面是粉碎。干燥过程如果只采用低温干燥，对后续的氧化还原工艺要求非常高，很容易会过大的发泡膨胀。这样的工艺下，要么得不到密度高的导热膜，要么还原不彻底、导热系数不理想，要么膜厚过厚、表面粗糙；干燥温度高时，干燥过程中氧化石墨烯发泡膨胀后，后续还原可能容易了一些，如果不采取本发明后续的粉碎、压制、再热还原，直接进一步热还原，所得到的石墨烯导热膜表面粗造、膜厚度大。粉碎工艺使得氧化石墨烯在干燥过程可以得到充分发泡，但是对该粉碎工艺提出了较高的要求，即还必须满足所粉碎后的氧化石墨烯可以压制成理想的半还原的氧化石墨烯膜。所谓理想的半还原的氧化石墨烯膜包括两个特点：①在进一步高温还原时可以彻底还原；②在进一步高温还原时不会产生发泡、膨胀问题。经深入的研究发现，干燥的温度设计、以及氧化石墨烯粉碎的粒径，对能够得到上述氧化石墨烯膜具有致关重要的作用。其中，当满足上述干燥条件后得到的半原还的氧化石墨烯，粉碎后的粒径小于10μm时，会导致最终得到的石墨烯导热膜的机械强度不够，粒径大于1mm时，最终得到的石墨烯导热膜外观不均匀。我们还发现，粉碎粒径在50μm-500μm时，效果最佳。

作为本实施例的一个方面，所述压制成膜采用2-10MPa的压力，例如：2MPa、2.3MPa、2.5MPa、2.8MPa、2.9MPa、3MPa、3.15MPa、3.3MPa、3.5MPa、3.6MPa、3.8MPa、4MPa、4.5MPa、4.73MPa、5MPa、5.3MPa、5.9MPa、6MPa、6.5MPa、6.8MPa、7MPa、7.2MPa、7.5MPa、8MPa、8.2MPa、8.7MPa、9MPa、9.1MPa、9.6MPa、9.9MPa、10MPa，等。

作为本实施例的一个方面，所述压制成膜压至膜厚度为10μm～3mm，例如：10μm、20μm、30μm、50μm、60μm、80μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1mm、1.2mm、1.4mm、1.5mm、1.7mm、1.9mm、2mm、2.3mm、2.5mm、2.8mm、3mm，等。本发明对压至膜的度厚要求比较宽，在满足上述干燥和粉碎的条件下，压制得到的氧化石墨烯膜具有气泡通道，高温还原时气泡可以轻松的释放出去，不会出现发泡膨胀问题。最佳方案是：所述压制成膜采用辊压的方式，压力为3MPa。

作为本实施例的一个方面，所述热处理的温度为1000～3000℃，例如：1000℃、1100℃、1200℃、1400℃、1500℃、1700℃、1800℃、2000℃、2100℃、2200℃、2300℃、2400℃、2500℃、2700℃、2800℃、2900℃、3000℃，等；优选1800-2500℃；热处理时间为5-18h，例如：5h、6h、9h、10h、12h、13h、15h、16h、17h、18h，等；优选10h。

作为本实施例的一个方面，所述再次压制的压力为12-16MPa，优选15MPa。一般采用压延机进行延压。

本发明另一实施例中公开了一种石墨烯导热膜的生产设备，包括：

涂覆装置，用于向带材上涂覆氧化石墨烯浆料；

干燥装置，设置于涂覆装置的下游，包括贯通的烘道，所述烘道包括进口和出口，用于涂覆有氧化石墨烯浆料的带材加热干燥；

氧化石墨烯收集装置，设置于烘道的出口处，收集干燥后脱离带材的氧化石墨烯；

带材收集装置，设置于干燥装置的下游，用于收集从烘道出口出来的带材；

粉碎装置，用于粉碎所述氧化石墨烯收集装置收集的物料；

辊压装置，用于将粉碎的物料压制成膜；

高温还原装置，用于对辊压装置压制成膜的物料进行高温热处理，形成石墨烯膜；

压延装置，用于对高温还原后的石墨烯膜进一步压制。

所述干燥装置包括温度控制系统，用于将烘道的温度分段控制。

本发明另一实施例中公开了一种石墨烯导热膜，所述石墨烯导热膜厚度为10μm～3mm、密度为1.6～2.2g/cm³，导热系数900～1900W/m·k。所述导热系数更优为1400-1900W/m·k。

以下通过石墨烯导热膜的制备方法的具体实施例进一步说明本发明的实质，以协助本领域技术人员更加深入的理解本公开的技术方案。

实施例一：

1、将氧化石墨烯分散在水中，制备成1％固含量的氧化石墨烯浆料。

2、将上述氧化石墨烯浆料，采用刮涂的方式涂布在钢带上，涂布厚度3mm，烘道的前段区域温度是120℃，烘道后端最后5米区域330℃，保持带材的行进速度为5米/min，得到了大片的部分还原的氧化石墨烯膜片。

3、将上述的部分还原的氧化石墨烯膜片，经过粉碎机，粉碎成粒径0.5mm大小的颗粒，经过5MPa对辊机压制成厚度0.1mm的部分还原氧化石墨烯膜。

4、将上述压制成的部分还原的氧化石墨烯膜，经过2780℃热处理5h，得到石墨烯导热膜。

5、将上述石墨烯导热膜，经过12MPa辊压，得到厚度46μm，导热系数1490W/m·K的石墨烯导热膜。

实施例二：

1、将氧化石墨烯分散在NMP中，制备成2.1％固含量的氧化石墨烯浆料。

2、将上述氧化石墨烯浆料，采用刮涂的方式涂布在钢带上，涂布厚度3.5mm，烘道的前段区域温度是200℃，烘道后端最后5米区域380℃，保持带材的行进速度为5米/min，得到大片的部分还原的氧化石墨烯膜片。

3、将上述部分还原的氧化石墨烯膜片，经过粉碎机，粉碎成粒径1mm大小的颗粒，经过8MPa对辊机压制成0.3mm厚度的部分还原氧化石墨烯膜。

4，将上述压制成的部分还原的氧化石墨烯膜，经过1000℃热处理18h，得到石墨烯导热膜。

5、将上述石墨烯导热膜，经过16MPa辊压，得到190μm，导热系数1000W/m·k的石墨烯导热膜。

实施例三、

1、将氧化石墨烯分散在70％水加30％NMP中，制备成3％固含量的氧化石墨烯浆料。

2、将上述氧化石墨烯浆料，采用刮涂的方式涂布在钢带上，涂布厚度2.5mm，烘道的前段区域温度是150℃，烘道后端最后5米区域350℃，保持带材的行进速度为5米/min，得到大片的部分还原的氧化石墨烯膜片。

3、将上述部分还原的氧化石墨烯膜片，经过粉碎机，粉碎成粒径0.7mm大小的颗粒，经过6MPa对辊机压制成3mm厚度的部分还原氧化石墨烯膜。

4、将上述压制成的部分还原的氧化石墨烯膜，经过2950℃热处理10h，导热石墨烯导热膜

5、将上述石墨烯导热膜，经过15MPa辊压，得到1.5mm厚度的石墨烯导热膜，导热系数1500W/m·K。

实施例四：

1、将氧化石墨烯分散在水和NMP按照9:1的质量比的混合溶剂中，制备成1.5％固含量的氧化石墨烯浆料。

2、将上述氧化石墨烯浆料，采用刮涂的方式涂布在钢带上，涂布厚度2mm，烘道的前段区域温度是150℃，烘道后端最后5米区域是400℃，保持带材的行进速度为5米/min，得到了大片的部分还原的氧化石墨烯膜片。

3、将上述的部分还原的氧化石墨烯膜片，经过粉碎机，粉碎成粒径50μm大小的颗粒，经过2MPa对辊机压制成厚度2mm的部分还原氧化石墨烯膜。

4、将上述压制成的部分还原的氧化石墨烯膜，经过2500℃热处理10h，得到石墨烯导热膜。

5、将上述石墨烯导热膜，经过13MPa辊压，得到厚度10μm，导热系数1900W/m·K的石墨烯导热膜。

实施例五：

1、将氧化石墨烯分散在水和NMP按照9:1的质量比的混合溶剂中，制备成1.5％固含量的氧化石墨烯浆料。

2、将上述氧化石墨烯浆料，采用刮涂的方式涂布在钢带上，涂布厚度4mm，烘道的前段区域温度是100℃，烘道后端最后5米区域是300℃，保持带材的行进速度为5米/min，得到了大片的部分还原的氧化石墨烯膜片。

3、将上述的部分还原的氧化石墨烯膜片，经过粉碎机，粉碎成粒径10μm大小的颗粒，经过10MPa对辊机压制成厚度10μm的部分还原氧化石墨烯膜。

4、将上述压制成的部分还原的氧化石墨烯膜，经过1800℃热处理10h，得到石墨烯导热膜。

5、将上述石墨烯导热膜，经过12MPa辊压，得到厚度30μm，导热系数1820W/m·K的石墨烯导热膜。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种石墨烯导热膜，其特征在于：密度为1.6～2.2g/cm³，导热系数900～1900W/m·k。

2.根据权利要求1所述的石墨烯导热膜，其特征在于：导热系数1400-1900W/m·k，优选地，所述石墨烯导热膜厚度为10μm～3mm。

3.一种石墨烯导热膜的制备方法，包括：

采用氧化石墨烯为前体，将氧化石墨烯浆料涂覆在带材上，干燥，收集经过干燥处理后的氧化石墨烯；

对干燥处理后的氧化石墨烯粉碎后压制成膜；

将压制好的膜进行热处理，形成石墨烯膜；和

再次压制，得到本发明石墨烯导热膜。

4.根据权利要求3所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于：所述氧化石墨烯浆料为氧化石墨烯在极性溶剂中分散而成，其固含量为0.2-5％，优选为1.5％；进一步优选地，所述极性溶剂采用水和/或NMP，优选为水和NMP按照9:1的质量比的混合溶剂。

5.根据权利要求3所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于：所述带材选自钢带、树脂带、硬质纤维编织带等，优选钢带；

进一步优选地，所述石墨烯浆料涂覆的厚度为2-4mm，优选为3。

6.根据权利要求3所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于：所述干燥包括两道干燥，先低温干燥脱去溶剂形成氧化石墨烯膜，再高温干燥；优选地，所述高温干燥至氧化石墨烯膜膨胀到原来厚度的10-40倍，优选15倍。

7.根据权利要求6所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于：所述低温干燥的温度为100～200℃，所述高温干燥的温度为300～400℃；

优选地，所述干燥的具体操作为：将涂覆有氧化石墨烯浆料的带材送入干燥烘道，烘道前端的温度设置为100～200℃，烘道最后0.5米的温度为300～400℃，保持带材的行进速度为5米/min。

8.根据权利要求3所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于：所述粉碎要求对干燥处理后的氧化石墨烯粉碎到粒径大小为10μm～1mm，优选为50μm-500μm。

9.根据权利要求3所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于：所述压制成膜采用2-10MPa的压力，优选地，压至膜厚度为10μm～3mm；

进一步优选地，所述压制成膜采用辊压的方式，压力为3MPa。

10.根据权利要求3所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于：所述热处理的温度为1000～3000℃，优选1800-2500℃；热处理时间为5-18h，优选10h。

11.根据权利要求3所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于：所述再次压制的压力为12-16MPa，优选15MPa。

12.一种石墨烯导热膜的生产设备，包括：

涂覆装置，用于向带材上涂覆氧化石墨烯浆料；

干燥装置，设置于涂覆装置的下游，包括贯通的烘道，所述烘道包括进口和出口，用于涂覆有氧化石墨烯浆料的带材加热干燥；

氧化石墨烯收集装置，设置于烘道的出口处，收集干燥后脱离带材的氧化石墨烯；

带材收集装置，设置于干燥装置的下游，用于收集从烘道出口出来的带材；

粉碎装置，用于粉碎所述氧化石墨烯收集装置收集的物料；

辊压装置，用于将粉碎的物料压制成膜；

高温还原装置，用于对辊压装置压制成膜的物料进行高温热处理，形成石墨烯膜；

压延装置，用于对高温还原后的石墨烯膜进一步压制；

优选地，所述干燥装置包括温度控制系统，用于将烘道的温度分段控制。