CN111518483B - 一种单面石墨烯散热膜及制备方法 - Google Patents

一种单面石墨烯散热膜及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于导热材料技术领域，具体涉及一种单面石墨烯散热膜及制备方法，步骤如下：在水中浸泡氧化石墨烯，并进行超声波搅拌；将天然石墨卷材的一面贴合到厚度为0.01～0.05mm的PET双面硅胶膜上，制成天然石墨背胶卷材备用；将所得氧化石墨烯溶液涂布到天然石墨卷材的另一面上，连续干燥，使得氧化石墨烯溶液涂布面干燥后的厚度为0.02～0.05mm，制得石墨烯散热膜卷材。本发明生产工艺简单，便于操作，且获得的产品质量稳定，效果好，适于推广与应用。本发明适合在各类电子产品的高散热中使用，可提高电子产品的运行速度和使用者的舒适度，增加产品的使用寿命。

Description

一种单面石墨烯散热膜及制备方法
技术领域
本发明属于导热材料技术领域，具体涉及一种单面石墨烯散热膜及制备方法。
背景技术
随着电子、电气设备应用范围的扩大和普及，对电子设备的性能和结构要求越来越严格，包括更高的处理速度、更高的处理频率、更小的体积、更轻的重量、更高的功率。电子设备的更新换代给人们生活带来极大方便和极好体验，同时也带来发热更多、电磁波污染更严重等问题。
目前，国内和国际散热产品主要以人工石墨、天然石墨及金属材料散热为主。人工石墨卷材是目前市场主要产品之一，但是由于天然石墨膜可以做厚，热熔比高，很多大尺寸TV生产商在显示模组4-8K级TV显示屏幕散热选择天然石墨膜散热。但是，天然石墨膜在大尺寸加工中生产工艺难，损耗率高，缺乏复合配套设备。石墨烯产品在生产和市场应用领域也出现了瓶颈。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的缺陷，提供一种散热性能好，同时能够降低电磁污染的石墨烯散热膜及制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种单面石墨烯散热膜制备方法，包括以下步骤：S1：制成氧化石墨烯溶液：在水中浸泡氧化石墨烯，并进行超声波搅拌，形成氧化石墨烯溶液；
S2：制成天然石墨背胶卷材：将天然石墨卷材的背面贴合到厚度为0.01～0.05mm的PET双面硅胶膜上，制成天然石墨背胶卷材备用；
S3：制成单面石墨烯散热膜卷材：将步骤S1所得的氧化石墨烯溶液涂布到步骤S2中所述天然石墨卷材的正面并连续干燥，并使用还原剂对所述氧化石墨烯进行还原，形成石墨烯层，所述石墨烯层的厚度为0.02～0.05mm，制得单面石墨烯散热膜卷材。
进一步地，在步骤S1中，将氧化石墨烯与水混合倒入超声波浸泡设备，并加入EP/DDM固化剂进行超声波浸泡搅拌，搅拌转速设定为5000-7500rps，搅拌混合8-12h。
进一步地，所述EP/DDM固化剂加入量为氧化石墨烯与水总重量的1～2％。
进一步地，在步骤S3中，所述还原剂为尿素和/或抗坏血酸。
进一步地，所述步骤S3中，采用线式涂布设备将氧化石墨烯溶液涂布到天然石墨卷材正面，再经过80-130℃连续性烘干。
进一步地，所述天然石墨卷材厚度为0.025～1mm，长度为200m，宽度为520～1000mm。
进一步地，所述PET双面硅胶膜的粘性为800～1500g。
一种单面石墨烯散热膜，采用上述方法制备。
本发明的一种单面石墨烯散热膜及制备方法的有益效果是：
1、本发明的一种单面石墨烯散热膜，生产工艺简单，便于操作，且获得的产品质量稳定，效果好，适于推广与应用。
2、本发明的一种单面石墨烯散热膜具有极高散热效果，适合在各类电子产品的高散热中使用，可提高电子产品的运行速度和使用者的舒适度，增加产品的使用寿命。
3、本发明解决了石墨烯粉剂产品的市场应用难题、拓展了中国石墨烯产品在消费类电子产品中的应用空间。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明单面石墨烯散热膜实施例结构示意图；
图2是本发明单面石墨烯散热膜制造流程图。
图中:1、石墨烯层；2、天然石墨层；3、PET双面硅胶膜。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的本发明的一种单面石墨烯散热膜的具体实施例的示意图，中间层为天然石墨层2，天然石墨层2的背面贴合到PET双面硅胶膜3上，正面涂布氧化石墨烯，然后还原成石墨烯，形成石墨烯层1。
如图2所示的一种单面石墨烯散热膜制造方法流程图，以制造TYGOGS-0100J型号产品为例，包括以下步骤：
S1：在水中超声波浸泡搅拌氧化石墨烯，制得氧化石墨烯溶液。
S2：将厚度为0.05mm±0.01mm，宽度520mm，长度100m的天然石墨卷材背面贴合厚度为0.01mm，粘性为1000g±200g的PET双面硅胶膜，制得天然石墨背胶卷材备用。
S3：将S1中制得的氧化石墨烯溶液涂布到S2中制得的天然石墨背胶卷材正面，连续干燥，并用还原剂将氧化石墨烯还原为石墨烯，石墨烯层干燥后的厚度为0.03mm，从而制得单面石墨烯散热膜，总厚度约为0.1mm。最终生产出单面石墨烯散热膜卷材。
为制造不同厚度不同型号的单面石墨烯散热膜，可对石墨烯层、天然石墨层和PET双面硅胶膜分别设置不同的厚度。比如，制造TYGOGS-0100J型号产品，选择天然石墨层厚度为0.05mm±0.01mm，PET双面硅胶膜厚度为0.01mm，石墨烯层的厚度为0.03mm，最终单面石墨烯散热膜总厚度约0.1mm。制造TYGOGS-0500J型号产品，选择天然石墨层厚度为0.45mm±0.03mm，PET双面硅胶膜厚度为0.03mm，石墨烯层的厚度为0.03mm，最终单面石墨烯散热膜总厚度约0.5mm。制造TYGOGS-1000J型号产品，选择天然石墨层厚度为0.94mm±0.1mm，PET双面硅胶膜厚度为0.03mm，石墨烯层的厚度为0.03mm，最终单面石墨烯散热膜总厚度约1.00mm。
优选地，在步骤S1中制作氧化石墨烯溶液时，可加入EP/DDM固化剂，并进行超声波浸泡搅拌，搅拌转速设定为5000-7500rps，搅拌混合8-12h，制得氧化石墨烯溶液。
优选地，EP/DDM固化剂加入量为氧化石墨烯与水总重量的1～2％。
优选地，在步骤S3中，对氧化石墨烯进行还原采用的还原剂为尿素和/或抗坏血酸。
优选地，在步骤S3中，为提高生产效率，采用线式涂布设备将氧化石墨烯溶液涂布到天然石墨卷材正面，再经过80-130℃连续性烘干。
为了检测得到的单面石墨烯散热膜的导热性能，对其进行了导热性能测试，过程如下：
测试设备
AT330分析仪，德国耐驰467
测试样品
型号分别为TYGOGS-0100J、TYGOGS-0500J、TYGOGS-1000J的单面石墨烯散热膜
测试依据
ASTM E1461-13、ASTM E1269-11、GB/T 1033.1-2008《材料导热效能的测试方法》
测试结果
型号为TYGOGS-0100J的单面石墨烯散热膜测试结果如下：
型号为TYGOGS-0500J的单面石墨烯散热膜测试结果如下：
型号为TYGOGS-1000J的石墨烯散热膜测试结果如下：
从上述测试结果中可知，型号为TYGOGS-0100J的单面石墨烯散热膜热扩散系数为：292.134mm2/s，导热系数为：359.450W/(m*K)。
型号为TYGOGS-0500J的单面石墨烯散热膜热扩散系数为：241.980mm2/s，导热系数为：272.312W/(m*K)。
型号为TYGOGS-1000J的单面石墨烯散热膜热扩散系数为：240.345mm2/s，导热系数为：284.466W/(m*K)。
从而可知，本发明的单面石墨烯散热膜具有优良的导热性能。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种单面石墨烯散热膜制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：制成氧化石墨烯溶液：在水中浸泡氧化石墨烯，并进行超声波搅拌，形成氧化石墨烯溶液；
S2：制成天然石墨背胶卷材：将天然石墨卷材的背面贴合到厚度为0.01～0.05mm的PET双面硅胶膜上，制成天然石墨背胶卷材备用；
S3：制成单面石墨烯散热膜卷材：采用线式涂布设备将步骤S1所得的氧化石墨烯溶液涂布到步骤S2中所述天然石墨背胶卷材的正面并经过80～130℃连续性烘干，并使用还原剂对所述氧化石墨烯进行还原，形成石墨烯层，所述石墨烯层的厚度为0.02～0.05mm，制得单面石墨烯散热膜卷材；
在步骤S1中，将氧化石墨烯与水混合倒入超声波浸泡设备，并加入EP/DDM固化剂进行超声波浸泡搅拌，搅拌转速设定为5000～7500rps，搅拌混合8～12h；
所述EP/DDM固化剂加入量为氧化石墨烯与水总重量的1～2％。
2.根据权利要求1所述的单面石墨烯散热膜制备方法，其特征在于：在步骤S3中，所述还原剂为尿素和抗坏血酸中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的单面石墨烯散热膜制备方法，其特征在于：所述天然石墨卷材厚度为0.025～1mm，长度为200m，宽度为520～1000mm。
4.一种单面石墨烯散热膜，其特征在于：采用权利要求1～3中任一项所述方法制备。
5.根据权利要求4所述的单面石墨烯散热膜，其特征在于：包括：石墨烯层、天然石墨层和PET双面硅胶膜；所述天然石墨层为中间层，所述天然石墨层一面涂布石墨烯层，另一面粘贴PET双面硅胶膜。
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