CN111132513A - 一种柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法，涉及石墨烯技术领域，包括以下步骤：将膨胀石墨加入到乙醇中，超声震荡分散1‑3h得到纳米石墨片分散液，将发烟硫酸和双氧水加入进行层间弱化，反应30‑50min后，再滴加乙二醇，继续反应1‑1.5h后，滤出，水洗至中性后转移至马弗炉中400‑500℃二次膨胀，再将其转移进气氛炉中，氮气保护下一次升温到800‑900℃，保温4‑5h，再二次升温至1100‑1200℃保温1‑2h，随炉空冷得到纳米石墨烯；制备氮化硼包覆铜粉；制备纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜/纳米石墨烯薄膜的复合膜，将其与无机氧化铝滤膜分离，烘干即可，本发明柔性石墨烯纳米复合散热膜能很好地应用于高发热量的电子器件、LED灯具以及液晶显示屏产品中。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯技术领域，具体涉及一种柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展，各种电子元器件日趋轻型化，微型化，高性能化，在运行的过程中不可避免的会产生和累积大量的热量，如果热量不能被及时导出，过高的温度会降低芯片的工作稳定性，增加出错率，尤其是电子模块与外界环境之间的过大的温度差会形成热应力，直接影响到电子芯片的电性能、工作频率、机械强度以及可靠性。所以，必须依靠性能优异的散热材料将器件所生成的热量快速的散发出去。传统的散热材料主要依靠于金属，例如银、铜、铝等，但是金属材料的一些固有性质，例如密度大、耐腐蚀性差等已经严重的制约了其在散热材料方面的应用。
炭材料由于其质轻、耐腐蚀、良好的机械性能、优良的热导率、较小的热膨胀系数等优点，被认为是有极大的发展空间的高导热材料。而随着石墨烯的发现，越来越多的材料学家将注意力集中在这一充满潜力的新兴材料上。石墨烯是由单层碳原子以sp2杂化形成的六元环平面结构，是一种理想化的二维平面材料，由于其特殊的二维晶体结构，有着很好的机械强度、电子迁移率、高比表面积等特点。同时也有着很高的理论热导率，超过6600W/mK，是已知热导率最高的材料。
目前应用的石墨烯薄膜的层间空隙较大，而且自身力学性能较差，如果能够找到合适的填料对其进行填充，那对于其热导率的提高有很大的促进作用，那极大的提高薄膜的热导率，提升应用前景。
中国专利CN 107856365 A公开了一种防潮石墨烯散热膜，通过所述石墨烯散热膜从上到下分别包括防晒层、耐磨层、石墨烯散热层、防水层和缓冲层，所述防晒层通过凡士林、超细玻璃棉和水杨酸辛酯精细化工制作而成，所述耐磨层通过碳化硅粉、PC和增韧剂中添加纳米添加剂高温混合搅拌而成，所述防水层是由聚氯乙烯、丙烯酸酯、聚氨酯预聚体和环氧树脂真空镀膜而成，该发明涉及石墨烯散热膜技术领域。防潮石墨烯散热膜，解决了现有石墨烯散热膜功能单一的问题，可以有效的进行散热，同时能够进行防晒，提升耐磨性，使得在使用的过程中，能够有效的进行防水，防止水分过多损坏散热膜，在使用的过程中能够进行缓冲，散热膜的使用寿命。
中国专利CN 103663444 A公开了一种散热用石墨烯复合膜及其制备方法，通过预先在多层高分子薄膜表面涂覆石墨烯浆料，并将涂布好的高分子薄膜层叠放置烘烤，借助高温炭化和石墨化，利用石墨烯在炭化及石墨化过程中的诱导形核作用，降低炭化、石墨化温度及时间的同时制备出高散热效率的石墨烯复合膜。通过该发明的方法制备的散热用石墨烯复合膜材料与市场上同类石墨膜散热材料相比，其制备温度较低、成型时间较快、耗能较低，并能很好地应用于高发热量的电子器件、LED灯具以及液晶显示屏产品中，对现有的膜散热材料具有较好的替代性。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将膨胀石墨加入到乙醇中，超声震荡分散1-3h得到纳米石墨片分散液，将发烟硫酸和双氧水加入进行层间弱化，反应30-50min后，再滴加乙二醇，继续反应1-1.5h后，滤出，水洗至中性后转移至马弗炉中400-500℃二次膨胀，再将其转移进气氛炉中，氮气保护下一次升温到800-900℃，保温4-5h，再二次升温至1100-1200℃保温1-2h，随炉空冷得到纳米石墨烯；
(2)将硼酸和尿素加入到去离子水中制成均一溶液，再将铜粉加入，800-1000r/min机械搅拌1-3min，滤出，放入氮气保护下的碳管炉中，900-950℃短烧10-20min后，升温至1250-1300℃保温煅烧1.5-2.5h，空冷出炉后水洗，烘干，得到氮化硼包覆铜粉；
(3)将上述纳米石墨烯加入到一定量无水乙醇中制成分散液A，将上述氮化硼包覆铜粉加入到离子水中制成分散液B，将一半体积的分散液A在无机氧化铝滤膜上用真空泵进行抽滤，在抽力的作用下纳米石墨烯紧密堆叠在一起，制备得到底层纳米石墨烯薄膜，再将分散液B倒入底层纳米石墨烯薄膜上，继续进行抽滤，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜，最后将剩余分散液A倒入，继续抽滤5-8h，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜/纳米石墨烯薄膜的复合膜，将其与无机氧化铝滤膜分离，35-38℃烘干，即可得到所述柔性石墨烯纳米复合散热膜。
进一步地，步骤(1)中膨胀石墨与乙醇的质量比为1：15-20。
进一步地，步骤(1)中双氧水的质量份数为8-17％。
进一步地，步骤(1)中一次升温的速度为30-50℃/min，二次升温的速度为10-18℃/min。
进一步地，步骤(2)中硼酸和尿素的摩尔质量比为1：1-1.5。
进一步地，步骤(2)中烘干温度为70-80℃。
进一步地，步骤(3)中分散液A的质量浓度为1-1.5mg/ml。
进一步地，步骤(3)中分散液B的质量浓度为0.2-0.5mg/ml。
进一步地，步骤(3)中真空泵抽滤真空度为-85.5Kpa。
进一步地，步骤(3)中前一半分散液A倒入后抽滤时间为60-80min，分散液B倒入后抽滤时间为2-3h。
(三)有益效果
本发明提供了一种柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法，具有以下有益效果：
本发明中层间弱化，二次膨胀处理，可以增大石墨层间距，高温下，乙二醇挥发，进一步增大石墨层间距产生剥离，得到低层数的石墨烯，为后续薄膜的制备打下基础；铜粉作为导热填料一直备受关注，但是太过活泼，高温稳定性差，本发明在铜粉表面包覆一层氮化硼，可以隔绝氧气，改善铜粉的稳定性，而且本发明中先900-950℃短烧，再1250-1300℃保温煅烧方式制得的氮化硼具有和石墨烯相似的层状结构，导热性能良好，而且层间以范德华力结合，结合力较弱，层间容易滑动，抽滤时，外层的氮化硼在抽力作用下嵌入石墨烯薄膜中，起到“钢钎”的作用，既提升了纳米石墨烯薄膜与氮化硼包覆铜粉薄膜之间的结合力，改善了力学性能，而且不同薄膜层之间层隙无限压缩，导热性提高，而且实验验证，散热膜中添加了氮化硼包覆铜粉薄膜后，拉伸强度提升60.7-64.4％，热导率提升47.8-50.8％，性能大大提高，本发明柔性石墨烯纳米复合散热膜能很好地应用于高发热量的电子器件、LED灯具以及液晶显示屏产品中，力学性能好，对现有的膜散热材料具有较好的替代性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法如下：
将膨胀石墨加入到乙醇中，膨胀石墨与乙醇的质量比为1：18，超声震荡分散1.2h得到纳米石墨片分散液，将发烟硫酸和质量份数为15％的双氧水加入进行层间弱化，反应50min后，再滴加乙二醇，继续反应1.5h后，滤出，水洗至中性后转移至马弗炉中480℃二次膨胀，再将其转移进气氛炉中，氮气保护下一次升温到900℃，一次升温的速度为35℃/min，保温4.5h，再二次升温至1200℃保温1.2h，二次升温的速度为18℃/min，随炉空冷得到纳米石墨烯，将硼酸和尿素加入到去离子水中制成均一溶液，硼酸和尿素的摩尔质量比为1：1.1，再将铜粉加入，1000r/min机械搅拌2min，滤出，放入氮气保护下的碳管炉中，950℃短烧15min后，升温至1260℃保温煅烧2h，空冷出炉后水洗，80℃烘干，得到氮化硼包覆铜粉，将上述纳米石墨烯加入到一定量无水乙醇中制成分散液A，分散液A的质量浓度为1.3mg/ml，将上述氮化硼包覆铜粉加入到离子水中制成分散液B，分散液B的质量浓度为0.4mg/ml，将一半体积的分散液A在无机氧化铝滤膜上用真空泵进行抽滤，抽滤真空度为-85.5Kpa，在抽力的作用下纳米石墨烯紧密堆叠在一起，制备得到底层纳米石墨烯薄膜，抽滤时间为80min，再将分散液B倒入底层纳米石墨烯薄膜上，继续进行抽滤，分散液B倒入后抽滤时间为3h，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜，最后将剩余分散液A倒入，继续抽滤7h，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜/纳米石墨烯薄膜的复合膜，将其与无机氧化铝滤膜分离，37℃烘干，即可得到所述柔性石墨烯纳米复合散热膜。
实施例2：
一种柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法如下：
将膨胀石墨加入到乙醇中，膨胀石墨与乙醇的质量比为1：20，超声震荡分散2.2h得到纳米石墨片分散液，将发烟硫酸和质量份数为12％的双氧水加入进行层间弱化，反应40min后，再滴加乙二醇，继续反应1h后，滤出，水洗至中性后转移至马弗炉中420℃二次膨胀，再将其转移进气氛炉中，氮气保护下一次升温到900℃，一次升温的速度为30℃/min，保温4.4h，再二次升温至1120℃保温1h，二次升温的速度为13℃/min，随炉空冷得到纳米石墨烯，将硼酸和尿素加入到去离子水中制成均一溶液，硼酸和尿素的摩尔质量比为1：1，再将铜粉加入，850r/min机械搅拌3min，滤出，放入氮气保护下的碳管炉中，940℃短烧20min后，升温至1280℃保温煅烧1.8h，空冷出炉后水洗，70℃烘干，得到氮化硼包覆铜粉，将上述纳米石墨烯加入到一定量无水乙醇中制成分散液A，分散液A的质量浓度为1mg/ml，将上述氮化硼包覆铜粉加入到离子水中制成分散液B，分散液B的质量浓度为0.4mg/ml，将一半体积的分散液A在无机氧化铝滤膜上用真空泵进行抽滤，抽滤真空度为-85.5Kpa，在抽力的作用下纳米石墨烯紧密堆叠在一起，制备得到底层纳米石墨烯薄膜，抽滤时间为60min，再将分散液B倒入底层纳米石墨烯薄膜上，继续进行抽滤，分散液B倒入后抽滤时间为3h，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜，最后将剩余分散液A倒入，继续抽滤6h，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜/纳米石墨烯薄膜的复合膜，将其与无机氧化铝滤膜分离，35℃烘干，即可得到所述柔性石墨烯纳米复合散热膜。
实施例3：
一种柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法如下：
将膨胀石墨加入到乙醇中，膨胀石墨与乙醇的质量比为1：15，超声震荡分散3h得到纳米石墨片分散液，将发烟硫酸和质量份数为10％的双氧水加入进行层间弱化，反应33min后，再滴加乙二醇，继续反应1h后，滤出，水洗至中性后转移至马弗炉中500℃二次膨胀，再将其转移进气氛炉中，氮气保护下一次升温到880℃，一次升温的速度为50℃/min，保温4.2h，再二次升温至1100℃保温1.5h，二次升温的速度为15℃/min，随炉空冷得到纳米石墨烯，将硼酸和尿素加入到去离子水中制成均一溶液，硼酸和尿素的摩尔质量比为1：1.2，再将铜粉加入，1000r/min机械搅拌2min，滤出，放入氮气保护下的碳管炉中，920℃短烧10min后，升温至1280℃保温煅烧2h，空冷出炉后水洗，80℃烘干，得到氮化硼包覆铜粉，将上述纳米石墨烯加入到一定量无水乙醇中制成分散液A，分散液A的质量浓度为1mg/ml，将上述氮化硼包覆铜粉加入到离子水中制成分散液B，分散液B的质量浓度为0.3mg/ml，将一半体积的分散液A在无机氧化铝滤膜上用真空泵进行抽滤，抽滤真空度为-85.5Kpa，在抽力的作用下纳米石墨烯紧密堆叠在一起，制备得到底层纳米石墨烯薄膜，抽滤时间为80min，再将分散液B倒入底层纳米石墨烯薄膜上，继续进行抽滤，分散液B倒入后抽滤时间为3h，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜，最后将剩余分散液A倒入，继续抽滤6h，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜/纳米石墨烯薄膜的复合膜，将其与无机氧化铝滤膜分离，36℃烘干，即可得到所述柔性石墨烯纳米复合散热膜。
实施例4：
一种柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法如下：
将膨胀石墨加入到乙醇中，膨胀石墨与乙醇的质量比为1：15，超声震荡分散1h得到纳米石墨片分散液，将发烟硫酸和质量份数为16％的双氧水加入进行层间弱化，反应50min后，再滴加乙二醇，继续反应1h后，滤出，水洗至中性后转移至马弗炉中400℃二次膨胀，再将其转移进气氛炉中，氮气保护下一次升温到850℃，一次升温的速度为30℃/min，保温4.2h，再二次升温至1150℃保温2h，二次升温的速度为18℃/min，随炉空冷得到纳米石墨烯，将硼酸和尿素加入到去离子水中制成均一溶液，硼酸和尿素的摩尔质量比为1：1，再将铜粉加入，1000r/min机械搅拌2min，滤出，放入氮气保护下的碳管炉中，900℃短烧15min后，升温至1250℃保温煅烧2h，空冷出炉后水洗，80℃烘干，得到氮化硼包覆铜粉，将上述纳米石墨烯加入到一定量无水乙醇中制成分散液A，分散液A的质量浓度为1.2mg/ml，将上述氮化硼包覆铜粉加入到离子水中制成分散液B，分散液B的质量浓度为0.3mg/ml，将一半体积的分散液A在无机氧化铝滤膜上用真空泵进行抽滤，抽滤真空度为-85.5Kpa，在抽力的作用下纳米石墨烯紧密堆叠在一起，制备得到底层纳米石墨烯薄膜，抽滤时间为60min，再将分散液B倒入底层纳米石墨烯薄膜上，继续进行抽滤，分散液B倒入后抽滤时间为2h，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜，最后将剩余分散液A倒入，继续抽滤6h，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜/纳米石墨烯薄膜的复合膜，将其与无机氧化铝滤膜分离，38℃烘干，即可得到所述柔性石墨烯纳米复合散热膜。
实施例5：
一种柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法如下：
将膨胀石墨加入到乙醇中，膨胀石墨与乙醇的质量比为1：15，超声震荡分散1h得到纳米石墨片分散液，将发烟硫酸和质量份数为8％的双氧水加入进行层间弱化，反应30min后，再滴加乙二醇，继续反应1h后，滤出，水洗至中性后转移至马弗炉中400℃二次膨胀，再将其转移进气氛炉中，氮气保护下一次升温到800℃，一次升温的速度为30℃/min，保温4h，再二次升温至1100℃保温1h，二次升温的速度为10℃/min，随炉空冷得到纳米石墨烯，将硼酸和尿素加入到去离子水中制成均一溶液，硼酸和尿素的摩尔质量比为1：1，再将铜粉加入，800r/min机械搅拌1min，滤出，放入氮气保护下的碳管炉中，900℃短烧10min后，升温至1250℃保温煅烧1.5h，空冷出炉后水洗，70℃烘干，得到氮化硼包覆铜粉，将上述纳米石墨烯加入到一定量无水乙醇中制成分散液A，分散液A的质量浓度为1mg/ml，将上述氮化硼包覆铜粉加入到离子水中制成分散液B，分散液B的质量浓度为0.2mg/ml，将一半体积的分散液A在无机氧化铝滤膜上用真空泵进行抽滤，抽滤真空度为-85.5Kpa，在抽力的作用下纳米石墨烯紧密堆叠在一起，制备得到底层纳米石墨烯薄膜，抽滤时间为60min，再将分散液B倒入底层纳米石墨烯薄膜上，继续进行抽滤，分散液B倒入后抽滤时间为2h，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜，最后将剩余分散液A倒入，继续抽滤5h，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜/纳米石墨烯薄膜的复合膜，将其与无机氧化铝滤膜分离，35℃烘干，即可得到所述柔性石墨烯纳米复合散热膜。
实施例6：
一种柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法如下：
将膨胀石墨加入到乙醇中，膨胀石墨与乙醇的质量比为1：20，超声震荡分散3h得到纳米石墨片分散液，将发烟硫酸和质量份数为17％的双氧水加入进行层间弱化，反应50min后，再滴加乙二醇，继续反应1.5h后，滤出，水洗至中性后转移至马弗炉中500℃二次膨胀，再将其转移进气氛炉中，氮气保护下一次升温到900℃，一次升温的速度为50℃/min，保温5h，再二次升温至1200℃保温2h，二次升温的速度为18℃/min，随炉空冷得到纳米石墨烯，将硼酸和尿素加入到去离子水中制成均一溶液，硼酸和尿素的摩尔质量比为1：1.5，再将铜粉加入，1000r/min机械搅拌3min，滤出，放入氮气保护下的碳管炉中，950℃短烧20min后，升温至1300℃保温煅烧2.5h，空冷出炉后水洗，80℃烘干，得到氮化硼包覆铜粉，将上述纳米石墨烯加入到一定量无水乙醇中制成分散液A，分散液A的质量浓度为1.5mg/ml，将上述氮化硼包覆铜粉加入到离子水中制成分散液B，分散液B的质量浓度为0.5mg/ml，将一半体积的分散液A在无机氧化铝滤膜上用真空泵进行抽滤，抽滤真空度为-85.5Kpa，在抽力的作用下纳米石墨烯紧密堆叠在一起，制备得到底层纳米石墨烯薄膜，抽滤时间为80min，再将分散液B倒入底层纳米石墨烯薄膜上，继续进行抽滤，分散液B倒入后抽滤时间为3h，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜，最后将剩余分散液A倒入，继续抽滤8h，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜/纳米石墨烯薄膜的复合膜，将其与无机氧化铝滤膜分离，38℃烘干，即可得到所述柔性石墨烯纳米复合散热膜。
实施例7：
一种柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法如下：
将膨胀石墨加入到乙醇中，膨胀石墨与乙醇的质量比为1：15，超声震荡分散3h得到纳米石墨片分散液，将发烟硫酸和质量份数为8％的双氧水加入进行层间弱化，反应50min后，再滴加乙二醇，继续反应1h后，滤出，水洗至中性后转移至马弗炉中500℃二次膨胀，再将其转移进气氛炉中，氮气保护下一次升温到800℃，一次升温的速度为50℃/min，保温4h，再二次升温至1200℃保温1h，二次升温的速度为18℃/min，随炉空冷得到纳米石墨烯，将硼酸和尿素加入到去离子水中制成均一溶液，硼酸和尿素的摩尔质量比为1：1，再将铜粉加入，1000r/min机械搅拌1min，滤出，放入氮气保护下的碳管炉中，950℃短烧10min后，升温至1300℃保温煅烧1.5h，空冷出炉后水洗，80℃烘干，得到氮化硼包覆铜粉，将上述纳米石墨烯加入到一定量无水乙醇中制成分散液A，分散液A的质量浓度为1mg/ml，将上述氮化硼包覆铜粉加入到离子水中制成分散液B，分散液B的质量浓度为0.5mg/ml，将一半体积的分散液A在无机氧化铝滤膜上用真空泵进行抽滤，抽滤真空度为-85.5Kpa，在抽力的作用下纳米石墨烯紧密堆叠在一起，制备得到底层纳米石墨烯薄膜，抽滤时间为60min，再将分散液B倒入底层纳米石墨烯薄膜上，继续进行抽滤，分散液B倒入后抽滤时间为3h，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜，最后将剩余分散液A倒入，继续抽滤5h，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜/纳米石墨烯薄膜的复合膜，将其与无机氧化铝滤膜分离，38℃烘干，即可得到所述柔性石墨烯纳米复合散热膜。
实施例8：
一种柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法如下：
将膨胀石墨加入到乙醇中，膨胀石墨与乙醇的质量比为1：20，超声震荡分散1h得到纳米石墨片分散液，将发烟硫酸和质量份数为17％的双氧水加入进行层间弱化，反应30min后，再滴加乙二醇，继续反应1.5h后，滤出，水洗至中性后转移至马弗炉中400℃二次膨胀，再将其转移进气氛炉中，氮气保护下一次升温到900℃，一次升温的速度为30℃/min，保温5h，再二次升温至1100℃保温2h，二次升温的速度为10℃/min，随炉空冷得到纳米石墨烯，将硼酸和尿素加入到去离子水中制成均一溶液，硼酸和尿素的摩尔质量比为1：1.5，再将铜粉加入，800r/min机械搅拌3min，滤出，放入氮气保护下的碳管炉中，900℃短烧20min后，升温至1250℃保温煅烧2.5h，空冷出炉后水洗，70℃烘干，得到氮化硼包覆铜粉，将上述纳米石墨烯加入到一定量无水乙醇中制成分散液A，分散液A的质量浓度为1.5mg/ml，将上述氮化硼包覆铜粉加入到离子水中制成分散液B，分散液B的质量浓度为0.2mg/ml，将一半体积的分散液A在无机氧化铝滤膜上用真空泵进行抽滤，抽滤真空度为-85.5Kpa，在抽力的作用下纳米石墨烯紧密堆叠在一起，制备得到底层纳米石墨烯薄膜，抽滤时间为80min，再将分散液B倒入底层纳米石墨烯薄膜上，继续进行抽滤，分散液B倒入后抽滤时间为2h，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜，最后将剩余分散液A倒入，继续抽滤8h，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜/纳米石墨烯薄膜的复合膜，将其与无机氧化铝滤膜分离，35℃烘干，即可得到所述柔性石墨烯纳米复合散热膜。
对比例1：
一种柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法如下：
将膨胀石墨加入到乙醇中，膨胀石墨与乙醇的质量比为1：18，超声震荡分散1.2h得到纳米石墨片分散液，将发烟硫酸和质量份数为15％的双氧水加入进行层间弱化，反应50min后，再滴加乙二醇，继续反应1.5h后，滤出，水洗至中性后转移至马弗炉中480℃二次膨胀，再将其转移进气氛炉中，氮气保护下一次升温到900℃，一次升温的速度为35℃/min，保温4.5h，再二次升温至1200℃保温1.2h，二次升温的速度为18℃/min，随炉空冷得到纳米石墨烯，将上述纳米石墨烯加入到一定量无水乙醇中制成分散液A，分散液A的质量浓度为1.3mg/ml，将一半体积的分散液A在无机氧化铝滤膜上用真空泵进行抽滤，抽滤真空度为-85.5Kpa，在抽力的作用下纳米石墨烯紧密堆叠在一起，制备得到底层纳米石墨烯薄膜，抽滤时间为80min，再将剩余分散液A倒入，继续抽滤7h，得到纳米石墨烯薄膜/纳米石墨烯薄膜的复合膜，将其与无机氧化铝滤膜分离，37℃烘干即可。
与实施例1基本相同，区别在于，所制成的散热膜没有中间的氮化硼包覆铜粉薄膜。
性能测试：
下表1为本发明实施例1-2、对比例1散热膜的性能测试结果：
表1：
由上表1可知，本发明散热膜中添加了氮化硼包覆铜粉薄膜后，拉伸强度提升60.7-64.4％，热导率提升47.8-50.8％，性能大大提高。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将膨胀石墨加入到乙醇中，超声震荡分散1-3h得到纳米石墨片分散液，将发烟硫酸和双氧水加入进行层间弱化，反应30-50min后，再滴加乙二醇，继续反应1-1.5h后，滤出，水洗至中性后转移至马弗炉中400-500℃二次膨胀，再将其转移进气氛炉中，氮气保护下一次升温到800-900℃，保温4-5h，再二次升温至1100-1200℃保温1-2h，随炉空冷得到纳米石墨烯；
(2)将硼酸和尿素加入到去离子水中制成均一溶液，再将铜粉加入，800-1000r/min机械搅拌1-3min，滤出，放入氮气保护下的碳管炉中，900-950℃短烧10-20min后，升温至1250-1300℃保温煅烧1.5-2.5h，空冷出炉后水洗，烘干，得到氮化硼包覆铜粉；
(3)将上述纳米石墨烯加入到一定量无水乙醇中制成分散液A，将上述氮化硼包覆铜粉加入到离子水中制成分散液B，将一半体积的分散液A在无机氧化铝滤膜上用真空泵进行抽滤，在抽力的作用下纳米石墨烯紧密堆叠在一起，制备得到底层纳米石墨烯薄膜，再将分散液B倒入底层纳米石墨烯薄膜上，继续进行抽滤，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜，最后将剩余分散液A倒入，继续抽滤5-8h，得到纳米石墨烯薄膜/氮化硼包覆铜粉薄膜/纳米石墨烯薄膜的复合膜，将其与无机氧化铝滤膜分离，35-38℃烘干，即可得到所述柔性石墨烯纳米复合散热膜。
2.如权利要求1所述的柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中膨胀石墨与乙醇的质量比为1：15-20。
3.如权利要求1所述的柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中双氧水的质量份数为8-17％。
4.如权利要求1所述的柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中一次升温的速度为30-50℃/min，二次升温的速度为10-18℃/min。
5.如权利要求1所述的柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中硼酸和尿素的摩尔质量比为1：1-1.5。
6.如权利要求1所述的柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中烘干温度为70-80℃。
7.如权利要求1所述的柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中分散液A的质量浓度为1-1.5mg/ml。
8.如权利要求1所述的柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中分散液B的质量浓度为0.2-0.5mg/ml。
9.如权利要求1所述的柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中真空泵抽滤真空度为-85.5Kpa。
10.如权利要求1所述的柔性石墨烯纳米复合散热膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中前一半分散液A倒入后抽滤时间为60-80min，分散液B倒入后抽滤时间为2-3h。
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| CN115959657A (zh) * | 2023-03-16 | 2023-04-14 | 清华大学 | 一种天然石墨基散热膜及其制备方法 |
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