CN113444499B - 一种双面粘合的高导热合成石墨片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石墨片技术领域，具体为一种双面粘合的高导热合成石墨片及其制备方法，包括包括以下重量份原料：石墨片60‑70份、改性碳纤维15‑25份、导热胶3‑5份；本发明通过加入碳纤维和铜粉，采用真空蒸镀的方法将铜镀在碳纤维的表面，使得铜镀层的厚度为5‑7μm，形成改性碳纤维，提高了碳纤维本身的强度，同时，改性碳纤维与石墨片混合、压制成高导热性石墨片，改性碳纤维上的铜粉也被穿插在石墨片之间，铜粉的散热性较好，大幅度提高了高导热性石墨片沿其厚度方向的导热性，也提高了高导热性石墨片的整体导热性。

Description

一种双面粘合的高导热合成石墨片及其制备方法
技术领域
本发明涉及石墨片技术领域，具体涉及一种双面粘合的高导热合成石墨片及其制备方法。
背景技术
石墨片是一种全新的导热散热材料，具有独特的晶粒取向，沿两个方向均匀导热，片层状结构可很好地适应任何表面，屏蔽热源与组件的同时改进消费类电子产品的性能。这种全新的天然石墨解决方案，散热效率高、占用空间小、重量轻，沿两个方向均匀导热，消除“热点”区域，屏蔽热源与组件的同时改进消费类电子产品的性能。
现有技术中的石墨片性脆，且在纵向(厚度方向)上的导热性较差，致使整体散热性较为一般。为此，我们提出一种双面粘合的高导热合成石墨片及其制备方法以解决上述问题。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种双面粘合的高导热合成石墨片及其制备方法，以此来克服背景技术中提及的问题。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：一种双面粘合的高导热合成石墨片，包括以下重量份原料：石墨片60-70份、改性碳纤维15-25份、导热胶3-5份。
优选的，所述石墨片制备方法如下：S1：将炭黑进行粉碎，将粉碎后的炭黑通过磁选机去除铁杂质；S2：将除杂后的炭黑放入石墨化炉中进行石墨化处理，得到石墨片。
优选的，所述石墨化处理的温度为2200-2500℃、压力为3-4MPa、时间为3-5h。
优选的，所述粉碎后炭黑的颗粒粒径为0.1-0.3mm。
优选的，所述改性碳纤维制备方法如下：1)将碳纤维用75wt％乙醇溶液超声清洗15-20min，再用去离子水冲洗2-3次，随后烘干；2)将烘干后的碳纤维放入真空蒸镀设备内，将铜源放在蒸镀室内，在碳纤维表面镀铜形成铜镀层，得到改性碳纤维。
优选的，所述铜源的加热温度为2590-2600℃，所述铜镀层的厚度为5-7μm。
本发明还提供了一种双面粘合的高导热合成石墨片的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按比例将石墨片、改性碳纤维和导热胶混合并置于模具中，压制成型后取出并放入恒温箱中固化，随后保温1-2h，冷却后得到高导热合成石墨片；
(2)在高导热合成石墨片的双面均涂覆一层双面胶，并在双面胶上粘附一层离型纸，制得双面粘合的高导热合成石墨片。
优选的，步骤(1)中，所述高导热合成石墨片的厚度为0.02-0.05mm。
优选的，步骤(1)中，所述固化温度为65-73℃，所述保温温度为220-240℃。
本发明的有益效果：
本发明通过加入碳纤维和铜粉，采用真空蒸镀的方法将铜镀在碳纤维的表面，使得铜镀层的厚度为5-7μm，形成改性碳纤维，提高了碳纤维本身的强度，同时，改性碳纤维与石墨片混合、压制成高导热合成石墨片，改性碳纤维上的铜粉也被穿插在石墨片之间，铜粉的散热性较好，改善了高导热合成石墨片沿其厚度方向的导热性，也提高了高导热合成石墨片的整体导热性；
本发明通过将石墨片和改性碳纤维混合，炭黑在石墨化后，导热性提高但其强度降低，加入的改性碳纤维穿插在石墨片之间，经过压制后，提高了石墨片的整体性能；同时，改性碳纤维的加入也有利于提高石墨片的散热性能。
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
一种双面粘合的高导热合成石墨片，包括以下重量份原料：石墨片65份、改性碳纤维20份、导热胶4份。
石墨片制备方法如下：S1：将炭黑进行粉碎，将粉碎后的炭黑通过磁选机去除铁杂质；S2：将除杂后的炭黑放入石墨化炉中进行石墨化处理，得到石墨片；石墨化处理的温度为2200℃、压力为4MPa、时间为5h；粉碎后炭黑的颗粒粒径为0.1-0.3mm。
改性碳纤维制备方法如下：1)将碳纤维用75wt％乙醇溶液超声清洗15min，再用去离子水冲洗2次，随后烘干；2)将烘干后的碳纤维放入真空蒸镀设备内，将铜源放在蒸镀室内，在碳纤维表面镀铜形成铜镀层，得到改性碳纤维；铜源的加热温度为2590℃，铜镀层的厚度为6μm。
上述双面粘合的高导热合成石墨片的制备方法包括以下步骤：
(1)按比例将石墨片、改性碳纤维和导热胶混合并置于模具中，压制成型后取出并放入恒温箱中，在70℃固化，随后在220℃下保温1h，冷却后得到高导热合成石墨片，高导热合成石墨片的厚度为0.03mm；
(2)在高导热合成石墨片的双面均涂覆一层双面胶，并在双面胶上粘附一层离型纸，制得双面粘合的高导热合成石墨片。
实施例2
一种双面粘合的高导热合成石墨片，包括以下重量份原料：石墨片60份、改性碳纤维15份、导热胶3份。
石墨片制备方法如下：S1：将炭黑进行粉碎，将粉碎后的炭黑通过磁选机去除铁杂质；S2：将除杂后的炭黑放入石墨化炉中进行石墨化处理，得到石墨片；石墨化处理的温度为2500℃、压力为3MPa、时间为5h；粉碎后炭黑的颗粒粒径为0.1-0.3mm。
改性碳纤维制备方法如下：1)将碳纤维用75wt％乙醇溶液超声清洗15min，再用去离子水冲洗2次，随后烘干；2)将烘干后的碳纤维放入真空蒸镀设备内，将铜源放在蒸镀室内，在碳纤维表面镀铜形成铜镀层，得到改性碳纤维；铜源的加热温度为2600℃，铜镀层的厚度为5μm。
上述双面粘合的高导热合成石墨片的制备方法包括以下步骤：
(1)按比例将石墨片、改性碳纤维和导热胶混合并置于模具中，压制成型后取出并放入恒温箱中，在70℃固化，随后在230℃下保温1h，冷却后得到高导热合成石墨片，高导热合成石墨片的厚度为0.03mm；
(2)在高导热合成石墨片的双面均涂覆一层双面胶，并在双面胶上粘附一层离型纸，制得双面粘合的高导热合成石墨片。
实施例3
一种双面粘合的高导热合成石墨片，包括以下重量份原料：石墨片70份、改性碳纤维20份、导热胶5份。
石墨片制备方法如下：S1：将炭黑进行粉碎，将粉碎后的炭黑通过磁选机去除铁杂质；S2：将除杂后的炭黑放入石墨化炉中进行石墨化处理，得到石墨片；石墨化处理的温度为2500℃、压力为3MPa、时间为5h；粉碎后炭黑的颗粒粒径为0.1-0.3mm。
改性碳纤维制备方法如下：1)将碳纤维用75wt％乙醇溶液超声清洗15min，再用去离子水冲洗2次，随后烘干；2)将烘干后的碳纤维放入真空蒸镀设备内，将铜源放在蒸镀室内，在碳纤维表面镀铜形成铜镀层，得到改性碳纤维；铜源的加热温度为2600℃，铜镀层的厚度为5μm。
上述双面粘合的高导热合成石墨片的制备方法包括以下步骤：
(1)按比例将石墨片、改性碳纤维和导热胶混合并置于模具中，压制成型后取出并放入恒温箱中，在70℃固化，随后在230℃下保温1h，冷却后得到高导热合成石墨片，高导热合成石墨片的厚度为0.03mm；
(2)在高导热合成石墨片的双面均涂覆一层双面胶，并在双面胶上粘附一层离型纸，制得双面粘合的高导热合成石墨片。
实施例4
一种双面粘合的高导热合成石墨片，包括以下重量份原料：石墨片65份、改性碳纤维25份、导热胶3份。
石墨片制备方法如下：S1：将炭黑进行粉碎，将粉碎后的炭黑通过磁选机去除铁杂质；S2：将除杂后的炭黑放入石墨化炉中进行石墨化处理，得到石墨片；石墨化处理的温度为2500℃、压力为3.5MPa、时间为5h；粉碎后炭黑的颗粒粒径为0.1-0.3mm。
改性碳纤维制备方法如下：1)将碳纤维用75wt％乙醇溶液超声清洗20min，再用去离子水冲洗2次，随后烘干；2)将烘干后的碳纤维放入真空蒸镀设备内，将铜源放在蒸镀室内，在碳纤维表面镀铜形成铜镀层，得到改性碳纤维；铜源的加热温度为2600℃，铜镀层的厚度为7μm。
上述双面粘合的高导热合成石墨片的制备方法包括以下步骤：
(1)按比例将石墨片、改性碳纤维和导热胶混合并置于模具中，压制成型后取出并放入恒温箱中，在70℃固化，随后在230℃下保温1h，冷却后得到高导热合成石墨片，高导热合成石墨片的厚度为0.02mm；
(2)在高导热合成石墨片的双面均涂覆一层双面胶，并在双面胶上粘附一层离型纸，制得双面粘合的高导热合成石墨片。
实施例5
一种双面粘合的高导热合成石墨片，包括以下重量份原料：石墨片68份、改性碳纤维22份、导热胶4份。
石墨片制备方法如下：S1：将炭黑进行粉碎，将粉碎后的炭黑通过磁选机去除铁杂质；S2：将除杂后的炭黑放入石墨化炉中进行石墨化处理，得到石墨片；石墨化处理的温度为2300℃、压力为3.5MPa、时间为5h；粉碎后炭黑的颗粒粒径为0.1-0.3mm。
改性碳纤维制备方法如下：1)将碳纤维用75wt％乙醇溶液超声清洗20min，再用去离子水冲洗2次，随后烘干；2)将烘干后的碳纤维放入真空蒸镀设备内，将铜源放在蒸镀室内，在碳纤维表面镀铜形成铜镀层，得到改性碳纤维；铜源的加热温度为2600℃，铜镀层的厚度为6μm。
上述双面粘合的高导热合成石墨片的制备方法包括以下步骤：
(1)按比例将石墨片、改性碳纤维和导热胶混合并置于模具中，压制成型后取出并放入恒温箱中，在73℃固化，随后在240℃下保温2h，冷却后得到高导热合成石墨片，高导热合成石墨片的厚度为0.05mm；
(2)在高导热合成石墨片的双面均涂覆一层双面胶，并在双面胶上粘附一层离型纸，制得双面粘合的高导热合成石墨片。
性能检测
试验方法：利用激光法分别对实施例1-5中的高导热合成石墨片热导率进行测定。具体检测结果如表1所示。
表1热导率
组别 横向热导率(W/m·k) 纵向热导率(W/m·k)
实施例1 1486 78
实施例2 1501 75
实施例3 1498 76
实施例4 1510 89
实施例5 1482 62
由上表可以看出，本发明中的高导热合成石墨片的导热性优良。
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 (6)

1.一种双面粘合的高导热合成石墨片，其特征在于，包括以下重量份原料：石墨片60-70份、改性碳纤维15-25份、导热胶3-5份；
所述改性碳纤维制备方法如下：
1)将碳纤维用75wt％乙醇溶液超声清洗15-20min，再用去离子水冲洗2-3次，随后烘干；
2)将烘干后的碳纤维放入真空蒸镀设备内，将铜源放在蒸镀室内，在碳纤维表面镀铜形成铜镀层，得到改性碳纤维；
所述石墨片制备方法如下：
S1：将炭黑进行粉碎，将粉碎后的炭黑通过磁选机去除铁杂质；
S2：将除杂后的炭黑放入石墨化炉中进行石墨化处理，得到石墨片；
双面粘合的高导热合成石墨片的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按比例将石墨片、改性碳纤维和导热胶混合并置于模具中，压制成型后取出并放入恒温箱中固化，随后保温1-2h，冷却后得到高导热合成石墨片；
(2)在高导热合成石墨片的双面均涂覆一层双面胶，并在双面胶上粘附一层离型纸，制得双面粘合的高导热合成石墨片。
2.根据权利要求1所述的一种双面粘合的高导热合成石墨片，其特征在于，所述石墨化处理的温度为2200-2500℃、压力为3-4MPa、时间为3-5h。
3.根据权利要求1所述的一种双面粘合的高导热合成石墨片，其特征在于，所述粉碎后炭黑的颗粒粒径为0.1-0.3mm。
4.根据权利要求1所述的一种双面粘合的高导热合成石墨片，其特征在于，所述铜源的加热温度为2590-2600℃，所述铜镀层的厚度为5-7μm。
5.根据权利要求1所述的一种双面粘合的高导热合成石墨片，其特征在于，步骤(1)中，所述高导热合成石墨片的厚度为0.02-0.05mm。
6.根据权利要求1所述的一种双面粘合的高导热合成石墨片，其特征在于，步骤(1)中，所述固化温度为65-73℃，所述保温温度为220-240℃。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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