CN114180563B - 一种高效生产氧化石墨烯膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高效生产氧化石墨烯膜的方法，所述方法包括基材放卷、涂布、基材与氧化石墨烯膜剥离、氧化石墨烯膜收卷和基材收卷，所述涂布包括上料、刮刀涂布和干燥的步骤，所述涂布至少为2次。本发明的方法能够提高氧化石墨烯膜的生产速度和生产效率；提高氧化石墨烯浆料的利用率：多次涂布可以有效降低边缘分层比例，从而提高氧化石墨烯浆料的利用率。本发明的方法还可以有效调整涂膜的厚度，从而得到指定厚度的产品。单次涂布由于涂布速度最低值＞0.4m/min的限制，从而导致最大烘干后厚度基本无法超过200μm，而多次涂布后，厚度可达到2‑3mm，可以根据生产所需厚度及时调整。

Description

一种高效生产氧化石墨烯膜的方法
技术领域
本发明属于导热材料技术领域，涉及石墨烯导热膜的加工涂布方法，尤其涉及一种多次涂布制备氧化石墨烯膜的高效生产方法。
背景技术
石墨烯具有极高的热导率和热辐射系数，同时石墨烯具备的超高导电性能提供的电磁屏蔽性能，使得石墨烯导热膜具有更加优异的价值。将纳米尺度的石墨烯制备成宏观的薄膜材料并保持其纳米效应，是石墨烯在散热应用的重要途径。而涂布是石墨烯导热膜加工过程最为重要的加工工序。现有制备氧化石墨烯膜方式是通过一次刮刀涂布完成，这种方式随着膜厚度增加，速度和效率会大大降低。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种高效生产氧化石墨烯膜的方法，通过多次涂布实现，基本步骤为基材放卷-(上料-刮刀涂布-干燥)n-基材与氧化石墨烯膜剥离-氧化石墨烯膜收卷和基材收卷，规定上料-刮刀涂布-干燥为一次涂布，n表示涂布次数，其中n≥2，本发明方法可以有效提高生产速度和生产效率。
为了实现本发明的发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供一种高效生产氧化石墨烯膜的方法，所述方法包括基材放卷、涂布、基材与氧化石墨烯膜剥离、氧化石墨烯膜收卷和基材收卷，所述涂布包括上料、刮刀涂布和干燥的步骤，所述涂布至少为2次。
作为优选，所述上料时，所用氧化石墨烯浆料固含量在1％-10％，粘度在10000-60000mPa·s；优选氧化石墨烯浆料固含量为3％-5％，粘度在30000-40000mPa·s。
作为优选，所述刮刀涂布时，刮刀间隙范围在1000-4000μm；行走速度范围在0.4-1.6m/min；优选刮刀间隙在1600-3000μm，行走速度在0.6-1.3m/min。
作为优选，所述干燥时，通过隧道鼓风干燥机干燥，隧道鼓风干燥机长度在50-100m，干燥机温度范围在40-100℃，风速范围在15-50Hz；优选隧道鼓风干燥机长度在60-80m，干燥机温度范围在60-85℃；和/或
多次涂布时，每台隧道鼓风干燥机的参数相同。
作为优选，所述干燥时的温度控制如下：所述隧道鼓风干燥机有16个烘箱，所述烘箱1,60℃；烘箱2,60℃；烘箱3,60℃；烘箱4,70℃；烘箱5,70℃；烘箱6,70℃；烘箱7,85℃；烘箱8,85℃；烘箱9,85℃；烘箱10,85℃；烘箱11,85℃；烘箱12,70℃；烘箱13,70℃；烘箱14,70℃；烘箱15,60℃；烘箱16,60℃；和/或
所述干燥时的风速控制如下：所述隧道鼓风干燥机有16个烘箱，所述烘箱1,15Hz；烘箱2,15Hz；烘箱3,15Hz；烘箱4,30Hz；烘箱5,40Hz；烘箱6,40Hz；烘箱7,40Hz；烘箱8,50Hz；烘箱9,50Hz；烘箱10,50Hz；烘箱11,50Hz；烘箱12,40Hz；烘箱13,40Hz；烘箱14,30Hz；烘箱15,20Hz；烘箱16,20Hz。
作为优选，所述基材为透气透水性好表面剥离性好的材质，所述基材厚度为0.3-0.5mm，幅宽为1000-1800mm。
本发明还提供一种氧化石墨烯膜，是应用上述的方法制备得到的。
本发明还提供一种石墨烯导热膜，是使用上述的氧化石墨烯膜制备得到的。
本发明还提供用于高效生产上述氧化石墨烯膜的装置，放卷辊1、中间输送辊2、分离辊3依次用传送带连接，分离辊3的另一端分别连接基材收卷辊4和氧化石墨烯膜收卷辊5，所述中间输送辊2为多个，在中间输送辊2之间设有多个隧道鼓风干燥机7，传送带穿过隧道鼓风干燥机7以干燥氧化石墨烯膜；在每个隧道鼓风干燥机7的上游传送带的上方均设有刮刀6，所述刮刀6与传送带保持一定的距离。
本发明还提供上述的装置高效生产氧化石墨烯膜的方法，包括以下步骤：
(1)基材8依次通过放卷辊1和中间输送辊2，然后通过基材收卷辊4完成基材的收卷；
(2)将氧化石墨烯浆料10涂覆在基材8上，所述氧化石墨烯浆料10随基材8通过刮刀6；
(3)所述氧化石墨烯浆料10经刮刀6轮刮后形成均匀湿膜，均匀湿膜通过隧道鼓风干燥机7，在隧道鼓风干燥机7中进行干燥；
(4)重复步骤(2)和(3)，至少重复一次；
(5)基材8和氧化石墨烯膜9在分离辊3位置处自动分离，所述基材8在基材收卷辊4的张力作用下完成收卷，所述氧化石墨烯膜9在氧化石墨烯膜收卷辊5的张力作用下完成收卷。
本发明设计了一种氧化石墨烯膜高效生产的方法，能够通过多次涂布实现氧化石墨烯的高效生产，效果在于：
(1)提高氧化石墨烯膜的生产速度和生产效率。
(2)提高氧化石墨烯浆料的利用率，例如单次涂布涂烘干后厚度150μm的膜，其边缘分层比例5％，而2次涂布，每次涂厚度75μm，每次边缘分层比例为1％，涂布厚度越厚，边缘分层比例越大，多次涂布可以有效降低边缘分层比例，从而提高氧化石墨烯浆料的利用率。
(3)可以有效调整涂膜的厚度，从而得到指定厚度的产品。单次涂布由于涂布速度最低值＞0.4m/min的限制，从而导致最大烘干后厚度基本无法超过200μm，而多次涂布后，厚度可达到2-3mm，可以根据生产所需厚度及时调整。
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为本发明的用于高效生产氧化石墨烯膜的装置的工作状态示意图。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为市售。
本发明涉及一种高效生产氧化石墨烯膜的方法，可以通过多次涂布的方式来提高制备氧化石墨烯膜的效率，同时也可以调整涂布湿膜的厚度。
本发明方法的基本步骤为基材放卷-(上料-刮刀涂布-干燥)n-基材与氧化石墨烯膜剥离-氧化石墨烯膜收卷和基材收卷，规定上料-刮刀涂布-干燥为一次涂布，n表示涂布次数，其中n≥2。
所述基材放卷部分，基材材质要求为透气透水性好表面剥离性好的材质，优选聚丙烯材质的基材，基材厚度要求为0.3-0.5mm，幅宽要求为1000-1800mm；优选地，基材幅宽1200-1500mm。
基材厚度过薄会在基材与氧化石墨烯膜分离时造成氧化石墨烯膜出现褶皱，过厚会导致浆料干燥时间长，生产效率降低；基材幅宽过窄会导致氧化石墨烯膜利用率过低，过宽会超过机器宽幅限制。
本发明对于上料、刮刀涂布、干燥时的参数进行了重点阐述，为了实现氧化石墨烯膜的多次涂布，达到多次涂布后多层之间不会产生分离，在氧化石墨烯膜厚度提高的同时不降低氧化石墨烯膜的其他性能的技术效果，需要对上料、刮刀涂布、干燥时的各参数进行具体优化。具体优化后的参数如下：
多次涂布时，上料、刮刀涂布、干燥时的参数如下：
所述上料部分，将氧化石墨烯浆料涂在基材上。要求所用氧化石墨烯浆料固含量在1％-10％，粘度在10000-60000mPa·s；优选地氧化石墨烯浆料固含量为3％-5％，粘度在30000-40000mPa·s。
固含量过高则会导致滤饼分散不均匀，固含量过低则会导致涂布效率低；粘度过低则会涂布不均匀，难以成型，粘度过高则会导致浆料内部气泡难以脱除，且流动性较差，难以涂布。
本发明对于氧化石墨烯浆料的制备方法没有限制，可以采用现有技术中常用的制备方法制备得到。
比如采用以下制备方法：使用氧化石墨烯滤饼为原料，滤饼本身固含量40％-50％，按滤饼：去离子水的重量比＝1:20比例，先搅拌打碎滤饼，再将搅拌完成的浆料经过第一次分散，冷却之后在22-25℃温度范围内测试浆料的粘度，此时的粘度在30000-65000mPa·s之间，然后进行第二次分散，冷却之后在22-25℃温度范围内测试浆料的粘度，此时粘度在30000-35000mPa·s之间，两次分散压力大于70MPa，分散后将浆料输送到脱泡机内，脱泡机高速旋转，转速达到1600-1800r/min，并抽真空至4-6KPa，脱泡时间依据浆料体积不同而不同，之后便得到氧化石墨烯浆料。
所述刮刀涂布部分，涂布时刮刀间隙范围在1000-4000μm；涂布时行走速度范围在0.4-1.6m/min；优选地刮刀间隙在1600-3000μm，行走速度在0.6-1.3m/min。
刮刀间隙范围过小会使氧化石墨烯膜太薄，刮刀间隙范围过大会导致涂布效率低；行走速度过快会影响浆料的干燥，在本发明中，刮刀行走速度过快，浆料未得到充分干燥的情况下便会重复下一次涂布，将会影响层与层之间的结合力，导致更高的分层率，行走速度过慢会导致涂布效率低，影响外观。
所述干燥部分，涂布后通过隧道鼓风干燥机干燥，隧道鼓风干燥机长度在50-100m，干燥机温度范围在40-100℃，风速范围在15-50Hz；优选地隧道鼓风干燥机长度在60-80m，干燥机温度范围在60-85℃。
根据氧化石墨烯膜的厚度需求，整个涂布过程中有2台或者2台以上的隧道鼓风干燥机，厚度越高则隧道鼓风干燥机越多，对应的，每涂布一次便使用一台隧道鼓风干燥机，每台隧道鼓风干燥机各项参数都相同，例如隧道鼓风干燥机长度、温度和风频都相同，且都有16个烘箱，干燥从烘箱1开始，到烘箱16结束。各项参数均相同是为了确保每次涂布的效果相同，从而使得各层氧化石墨烯膜之间能够很好的粘合，不易分离。
隧道鼓风干燥机的温度和风速是本发明的重点内容，只有在本发明的温度和风速下才能获得本申请性能的氧化石墨烯膜。温度过高会使氧化石墨烯膜起褶皱，与基材分离，过低会导致干燥不充分；风速过大会导致氧化石墨烯浆料分布不均匀，从而使涂布完成的氧化石墨烯膜厚度不均匀，风速过小会导致干燥不充分。
隧道鼓风干燥机的温度控制如表1所示。
表1
烘箱序号 1 2 3 4 5 6 7 8
温度℃ 60 60 60 70 70 70 85 85
烘箱序号 9 10 11 12 13 14 15 16
温度℃ 85 85 85 70 70 70 60 60
隧道鼓风干燥机的风速控制如表2所示。
表2
所述基材与氧化石墨烯膜剥离部分，二者可自动剥离完全分开，若无法自动剥离，可通过向基材喷水达到二者分离的目的。
所述基材收卷和氧化石墨烯膜收卷部分，二者可以同时进行，所述基材收卷张力范围在150-300N，优选地基材收卷张力在200-250N。若张力过小，基材易产生褶皱，从而导致氧化石墨烯膜褶皱，若张力过大，基材绷紧导致氧化石墨烯膜破裂。
多次涂布得到的氧化石墨烯膜厚度为30-3000μm。
本发明方法对氧化石墨烯膜的性能没有影响，与单次涂布得到的氧化石墨烯膜相比，本方法得到的氧化石墨烯膜除厚度更高、边缘分层率更低之外，其他参数没有变化(最终生产的石墨烯导热膜密度、导热系数等性能没有变化)。
将得到的氧化石墨烯膜按照现有技术中常用的方法制备石墨烯导热膜即可。比如采用以下方法：
将氧化石墨烯膜先在低温100-300℃处理10-20h，然后在高温2000-3000℃热处理10-30h，得到石墨烯泡沫膜，将石墨烯泡沫膜经过30-40MPa压力平压2.5h，得到石墨烯导热膜。
应用上述氧化石墨烯膜最终制得的石墨烯导热膜密度为2.1-2.15g/cm3，导热系数为1300-1400W/m·K。
用于高效生产本发明的氧化石墨烯膜的装置如图1所示。
图1为用于高效生产氧化石墨烯膜的装置的工作状态示意图。图中，1放卷辊，2中间输送辊，3分离辊，4基材收卷辊，5氧化石墨烯膜收卷辊，6刮刀，7隧道鼓风干燥机，8基材，9氧化石墨烯膜，10氧化石墨烯浆料。
放卷辊1、中间输送辊2、分离辊3依次用传送带连接，分离辊3的另一端分别连接基材收卷辊4和氧化石墨烯膜收卷辊5，为了确保能够将氧化石墨烯浆料10更好的输送，中间输送辊2为多个，在中间输送辊2之间设有多个隧道鼓风干燥机7，传送带穿过隧道鼓风干燥机7以干燥氧化石墨烯膜。在每个隧道鼓风干燥机7的上游传送带的上方均设有刮刀6，刮刀6与传送带保持一定的距离。
使用上述装置高效生产氧化石墨烯膜的过程如下：
(1)基材8按一定速度依次通过放卷辊1和中间输送辊2，在一定张力下通过基材收卷辊4完成收卷；
(2)将氧化石墨烯浆料10涂覆在基材8上，所述氧化石墨烯浆料10随基材8按一定速度通过刮刀6，刮刀6涂布时刮刀间隙范围调整在1000-4000μm；
(3)所述氧化石墨烯浆料10经刮刀6轮刮后形成均匀湿膜，均匀湿膜通过隧道鼓风干燥机7，在隧道鼓风干燥机7中以表1和表2中的温度和风速进行干燥；
(4)根据需要重复步骤(2)和(3)，重复次数即为涂布次数，多次涂布应理解为2次及2次以上涂布；
(5)所述基材8和氧化石墨烯膜9在分离辊3位置处自动分离，所述基材8在基材收卷辊4的张力作用下完成收卷，所述氧化石墨烯膜9在氧化石墨烯膜收卷辊5的张力作用下完成收卷。
实施例1
本发明的高效生产氧化石墨烯膜的方法步骤如下：
(1)基材放卷：其中的基材材质为聚丙烯材质，基材厚度为0.3mm，幅宽为1200mm；
(2)上料：将氧化石墨烯浆料涂在基材上，氧化石墨烯浆料固含量为3％，粘度为31000mPa·s；
氧化石墨烯浆料的制备方法为：使用氧化石墨烯滤饼为原料，滤饼本身固含量50％，按滤饼：去离子水的重量比＝1:20比例，先搅拌打碎滤饼，再将搅拌完成的浆料经过第一次分散，冷却之后在22℃测试浆料的粘度，此时的粘度在35000mPa·s，然后进行第二次分散，冷却之后在22℃测试浆料的粘度，此时粘度在30000mPa·s，两次分散压力均为75MPa，分散后将浆料输送到脱泡机内，脱泡机高速旋转，转速达到1800r/min，并抽真空至4KPa，得到氧化石墨烯浆料。
(3)刮刀涂布：涂布时刮刀间隙为1000μm；涂布时行走速度为0.6m/min；
(4)干燥：涂布后通过隧道鼓风干燥机干燥，隧道鼓风干燥机长度为60m，干燥机温度范围为60-85℃；隧道鼓风干燥机的具体温度控制和风速控制如表3和表4所示。
表3 隧道鼓风干燥机的温度控制
烘箱序号 1 2 3 4 5 6 7 8
温度℃ 60 60 60 70 70 70 85 85
烘箱序号 9 10 11 12 13 14 15 16
温度℃ 85 85 85 70 70 70 60 60
表4 隧道鼓风干燥机的风速控制
烘箱序号 1 2 3 4 5 6 7 8
风频Hz 15 15 15 30 40 40 40 50
烘箱序号 9 10 11 12 13 14 15 16
风频Hz 50 50 50 40 40 30 20 20
(5)重复步骤(2)-步骤(4)1次；
(6)基材与氧化石墨烯膜剥离；
(7)氧化石墨烯膜收卷和基材收卷。
对得到的氧化石墨烯膜进行检测，检测结果为：厚度为160μm，边缘分层率6％，对已分层的氧化石墨烯膜尝试用手从边缘撕开，发现层与层之间结合力较好，无法分离出完整的两层。
将氧化石墨烯膜先在200℃处理15h，然后在2500℃热处理20h，得到石墨烯泡沫膜，将石墨烯泡沫膜经过35MPa压力平压2.5h，得到石墨烯导热膜。
应用上述方法重复三次制备氧化石墨烯膜和石墨烯导热膜，最终制得的石墨烯导热膜密度平均为2.12g/cm3，导热系数平均为1320W/m·K。
实施例2
本发明的高效生产氧化石墨烯膜的方法步骤如下：
(1)基材放卷：其中的基材材质为聚丙烯材质，基材厚度为0.3mm，幅宽为1200mm；
(2)上料：将氧化石墨烯浆料涂在基材上，氧化石墨烯浆料固含量为3％，粘度为31000mPa·s；
(3)刮刀涂布：涂布时刮刀间隙为1000μm；涂布时行走速度为0.6m/min；
(4)干燥：涂布后通过隧道鼓风干燥机干燥，隧道鼓风干燥机长度为60m，干燥机温度范围为60-85℃；隧道鼓风干燥机的具体温度控制和风速控制表5和6所示。
表5 隧道鼓风干燥机的温度控制
烘箱序号 1 2 3 4 5 6 7 8
温度℃ 60 60 60 70 70 70 85 85
烘箱序号 9 10 11 12 13 14 15 16
温度℃ 85 85 85 70 70 70 60 60
表6 隧道鼓风干燥机的风速控制
烘箱序号 1 2 3 4 5 6 7 8
风频Hz 15 15 15 30 40 40 40 50
烘箱序号 9 10 11 12 13 14 15 16
风频Hz 50 50 50 40 40 30 20 20
(5)重复步骤(2)-步骤(4)2次；
(6)基材与氧化石墨烯膜剥离；
(7)氧化石墨烯膜收卷和基材收卷。
对得到的氧化石墨烯膜进行检测，检测结果为：厚度为170μm，边缘分层率4％，对已分层的氧化石墨烯膜尝试用手从边缘撕开，发现层与层之间结合力较好，无法分离出完整的两层。
将氧化石墨烯膜先在低温250℃处理14h，然后在高温2900℃热处理17h，得到石墨烯泡沫膜，将石墨烯泡沫膜经过32MPa压力平压2.5h，得到石墨烯导热膜。
应用上述方法重复三次制备氧化石墨烯膜和石墨烯导热膜，最终制得的石墨烯导热膜密度平均为2.14g/cm3，导热系数平均为1380W/m·K。
实施例3
本发明的高效生产氧化石墨烯膜的方法步骤如下：
(1)基材放卷：其中的基材材质为聚丙烯材质，基材厚度为0.3mm，幅宽为1200mm；
(2)上料：将氧化石墨烯浆料涂在基材上，氧化石墨烯浆料固含量为3％，粘度为31000mPa·s；
(3)刮刀涂布：涂布时刮刀间隙为1000μm；涂布时行走速度为0.6m/min；
(4)干燥：涂布后通过隧道鼓风干燥机干燥，隧道鼓风干燥机长度为60m，干燥机温度范围为60-85℃；隧道鼓风干燥机的具体温度控制和风速控制如表7和表8所示。
表7 隧道鼓风干燥机的温度控制
烘箱序号 1 2 3 4 5 6 7 8
温度℃ 60 60 60 70 70 70 85 85
烘箱序号 9 10 11 12 13 14 15 16
温度℃ 85 85 85 70 70 70 60 60
表8 隧道鼓风干燥机的风速控制
烘箱序号 1 2 3 4 5 6 7 8
风频Hz 15 15 15 30 40 40 40 50
烘箱序号 9 10 11 12 13 14 15 16
风频Hz 50 50 50 40 40 30 20 20
(5)重复步骤(2)-步骤(4)3次；
(6)基材与氧化石墨烯膜剥离；
(7)氧化石墨烯膜收卷和基材收卷。
对得到的氧化石墨烯膜进行检测，检测结果为：厚度为220μm，边缘分层率2％，对已分层的氧化石墨烯膜尝试用手从边缘撕开，发现层与层之间结合力较好，无法分离出完整的两层。
将氧化石墨烯膜先在低温300℃处理10h，然后在高温2800℃热处理25h，得到石墨烯泡沫膜，将石墨烯泡沫膜经过33MPa压力平压2.5h，得到石墨烯导热膜。
应用上述方法重复三次制备氧化石墨烯膜和石墨烯导热膜，最终制得的石墨烯导热膜密度平均为2.12g/cm3，导热系数平均为1360W/m·K。
实施例4
本发明的高效生产氧化石墨烯膜的方法步骤如下：
(1)基材放卷：其中的基材材质为聚丙烯材质，基材厚度为0.3mm，幅宽为1200mm；
(2)上料：将氧化石墨烯浆料涂在基材上，氧化石墨烯浆料固含量为3％，粘度为31000mPa·s；
(3)刮刀涂布：涂布时刮刀间隙为3900μm；涂布时行走速度为0.6m/min；
(4)干燥：涂布后通过隧道鼓风干燥机干燥，隧道鼓风干燥机长度为60m，干燥机温度范围为60-85℃；隧道鼓风干燥机的具体温度控制和风速控制如表9和表10所示。
表9 隧道鼓风干燥机的温度控制
烘箱序号 1 2 3 4 5 6 7 8
温度℃ 60 60 60 70 70 70 85 85
烘箱序号 9 10 11 12 13 14 15 16
温度℃ 85 85 85 70 70 70 60 60
表10 隧道鼓风干燥机的风速控制
烘箱序号 1 2 3 4 5 6 7 8
风频Hz 15 15 15 30 40 40 40 50
烘箱序号 9 10 11 12 13 14 15 16
风频Hz 50 50 50 40 40 30 20 20
(5)重复步骤(2)-步骤(4)6次；
(6)基材与氧化石墨烯膜剥离；
(7)氧化石墨烯膜收卷和基材收卷。
对得到的氧化石墨烯膜进行检测，检测结果为：厚度为2100μm，边缘分层率11％，对已分层的氧化石墨烯膜尝试用手从边缘撕开，发现层与层之间结合力较好，无法分离出完整的两层。
将氧化石墨烯膜先在低温300℃处理10h，然后在高温3000℃热处理30h，得到石墨烯泡沫膜，将石墨烯泡沫膜经过40MPa压力平压2.5h，得到石墨烯导热膜。
应用上述方法重复三次制备氧化石墨烯膜和石墨烯导热膜，最终制得的石墨烯导热膜密度平均为2.15g/cm3，导热系数平均为1400W/m·K。
实施例5
本发明的高效生产氧化石墨烯膜的方法步骤如下：
(1)基材放卷：其中的基材材质为聚丙烯材质，基材厚度为0.3mm，幅宽为1200mm；
(2)上料：将氧化石墨烯浆料涂在基材上，氧化石墨烯浆料固含量为3％，粘度为31000mPa·s；
(3)刮刀涂布：涂布时刮刀间隙为4000μm；涂布时行走速度为0.6m/min；
(4)干燥：涂布后通过隧道鼓风干燥机干燥，隧道鼓风干燥机长度为60m，干燥机温度范围为60-85℃；隧道鼓风干燥机的具体温度控制和风速控制如表11和表12所示。
表11 隧道鼓风干燥机的温度控制
烘箱序号 1 2 3 4 5 6 7 8
温度℃ 60 60 60 70 70 70 85 85
烘箱序号 9 10 11 12 13 14 15 16
温度℃ 85 85 85 70 70 70 60 60
表12 隧道鼓风干燥机的风速控制
烘箱序号 1 2 3 4 5 6 7 8
风频Hz 15 15 15 30 40 40 40 50
烘箱序号 9 10 11 12 13 14 15 16
风频Hz 50 50 50 40 40 30 20 20
(5)重复步骤(2)-步骤(4)7次；
(6)基材与氧化石墨烯膜剥离；
(7)氧化石墨烯膜收卷和基材收卷。
对得到的氧化石墨烯膜进行检测，检测结果为：厚度为2800μm，边缘分层率13％，对已分层的氧化石墨烯膜尝试用手从边缘撕开，发现层与层之间结合力较好，无法分离出完整的两层。
将氧化石墨烯膜先在250℃处理20h，然后在2900℃热处理10h，得到石墨烯泡沫膜，将石墨烯泡沫膜经过30MPa压力平压2.5h，得到石墨烯导热膜。
应用上述方法重复三次制备氧化石墨烯膜和石墨烯导热膜，最终制得的石墨烯导热膜密度平均为2.14g/cm3，导热系数平均为1380W/m·K。
实施例6
本发明的高效生产氧化石墨烯膜的方法步骤如下：
(1)基材放卷：其中的基材材质为聚丙烯材质，基材厚度为0.3mm，幅宽为1200mm；
(2)上料：将氧化石墨烯浆料涂在基材上，氧化石墨烯浆料固含量为3％，粘度为31000mPa·s；
(3)刮刀涂布：涂布时刮刀间隙为3900μm；涂布时行走速度为0.9m/min；
(4)干燥：涂布后通过隧道鼓风干燥机干燥，隧道鼓风干燥机长度为60m，干燥机温度范围为60-85℃；隧道鼓风干燥机的具体温度控制和风速控制如表13和表14所示。
表13 隧道鼓风干燥机的温度控制
烘箱序号 1 2 3 4 5 6 7 8
温度℃ 60 60 60 70 70 70 85 85
烘箱序号 9 10 11 12 13 14 15 16
温度℃ 85 85 85 70 70 70 60 60
表14 隧道鼓风干燥机的风速控制
烘箱序号 1 2 3 4 5 6 7 8
风频Hz 15 15 15 30 40 40 40 50
烘箱序号 9 10 11 12 13 14 15 16
风频Hz 50 50 50 40 40 30 20 20
(5)重复步骤(2)-步骤(4)6次；
(6)基材与氧化石墨烯膜剥离；
(7)氧化石墨烯膜收卷和基材收卷。
对得到的氧化石墨烯膜进行检测，检测结果为：厚度为2100μm，边缘分层率13％，对已分层的氧化石墨烯膜尝试用手从边缘撕开，发现层与层之间结合力较好，无法分离出完整的两层。
将氧化石墨烯膜先在低温300℃处理10h，然后在高温3000℃热处理30h，得到石墨烯泡沫膜，将石墨烯泡沫膜经过40MPa压力平压2.5h，得到石墨烯导热膜。
应用上述方法重复三次制备氧化石墨烯膜和石墨烯导热膜，最终制得的石墨烯导热膜密度平均为2.14g/cm3，导热系数平均为1350W/m·K。
实施例7
本发明的高效生产氧化石墨烯膜的方法步骤如下：
(1)基材放卷：其中的基材材质为聚丙烯材质，基材厚度为0.3mm，幅宽为1200mm；
(2)上料：将氧化石墨烯浆料涂在基材上，氧化石墨烯浆料固含量为3％，粘度为31000mPa·s；
(3)刮刀涂布：涂布时刮刀间隙为3900μm；涂布时行走速度为1.2m/min；
(4)干燥：涂布后通过隧道鼓风干燥机干燥，隧道鼓风干燥机长度为60m，干燥机温度范围为60-85℃；隧道鼓风干燥机的具体温度控制和风速控制如表15和表16所示。
表15 隧道鼓风干燥机的温度控制
烘箱序号 1 2 3 4 5 6 7 8
温度℃ 60 60 60 70 70 70 85 85
烘箱序号 9 10 11 12 13 14 15 16
温度℃ 85 85 85 70 70 70 60 60
表16 隧道鼓风干燥机的风速控制
烘箱序号 1 2 3 4 5 6 7 8
风频Hz 15 15 15 30 40 40 40 50
烘箱序号 9 10 11 12 13 14 15 16
风频Hz 50 50 50 40 40 30 20 20
(5)重复步骤(2)-步骤(4)6次；
(6)基材与氧化石墨烯膜剥离；
(7)氧化石墨烯膜收卷和基材收卷。
对得到的氧化石墨烯膜进行检测，检测结果为：厚度为2100μm，边缘分层率16％，对已分层的氧化石墨烯膜尝试用手从边缘撕开，发现层与层之间结合力较好，无法分离出完整的两层。
将氧化石墨烯膜先在低温300℃处理10h，然后在高温3000℃热处理30h，得到石墨烯泡沫膜，将石墨烯泡沫膜经过40MPa压力平压2.5h，得到石墨烯导热膜。
应用上述方法重复三次制备氧化石墨烯膜和石墨烯导热膜，最终制得的石墨烯导热膜密度平均为2.15g/cm3，导热系数平均为1390W/m·K。
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 (8)

1.一种高效生产氧化石墨烯膜的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)基材放卷：所述基材为透气透水性好表面剥离性好的材质，所述基材厚度为0.3-0.5mm，幅宽为1000-1800mm；
(2)上料：将氧化石墨烯浆料涂在基材上，所用氧化石墨烯浆料固含量在1％-10％，粘度在10000-60000mPa·s；
(3)刮刀涂布：刮刀间隙范围在1000-4000μm；行走速度范围在0.4-1.6m/min；
(4)干燥：通过隧道鼓风干燥机干燥，隧道鼓风干燥机长度在50-100m；
所述干燥时的温度控制如下：所述隧道鼓风干燥机有16个烘箱，所述烘箱1,60℃；烘箱2,60℃；烘箱3,60℃；烘箱4,70℃；烘箱5,70℃；烘箱6,70℃；烘箱7,85℃；烘箱8,85℃；烘箱9,85℃；烘箱10,85℃；烘箱11,85℃；烘箱12,70℃；烘箱13,70℃；烘箱14,70℃；烘箱15,60℃；烘箱16,60℃；
所述干燥时的风速控制如下：所述隧道鼓风干燥机有16个烘箱，所述烘箱1,15Hz；烘箱2,15Hz；烘箱3,15Hz；烘箱4,30Hz；烘箱5,40Hz；烘箱6,40Hz；烘箱7,40Hz；烘箱8,50Hz；烘箱9,50Hz；烘箱10,50Hz；烘箱11,50Hz；烘箱12,40Hz；烘箱13,40Hz；烘箱14,30Hz；烘箱15,20Hz；烘箱16,20Hz；
(5)重复步骤(2)-(4)至少1次；
(6)基材与氧化石墨烯膜剥离；
(7)氧化石墨烯膜收卷和基材收卷。
2.根据权利要求1所述的一种高效生产氧化石墨烯膜的方法，其特征在于：所述氧化石墨烯浆料固含量为3％-5％，粘度在30000-40000mPa·s。
3.根据权利要求1所述的一种高效生产氧化石墨烯膜的方法，其特征在于：所述刮刀间隙在1600-3000μm，行走速度在0.6-1.3m/min。
4.根据权利要求1所述的一种高效生产氧化石墨烯膜的方法，其特征在于：所述隧道鼓风干燥机长度在60-80m，多次涂布时，每台隧道鼓风干燥机的参数相同。
5.一种氧化石墨烯膜，是应用权利要求1-4任一项所述的方法制备得到的。
6.一种石墨烯导热膜，是使用权利要求5所述的氧化石墨烯膜制备得到的。
7.用于高效生产权利要求5所述氧化石墨烯膜的装置，其特征在于：放卷辊(1)、中间输送辊(2)、分离辊(3)依次用传送带连接，分离辊(3)的另一端分别连接基材收卷辊(4)和氧化石墨烯膜收卷辊(5)，所述中间输送辊(2)为多个，在中间输送辊(2)之间设有多个隧道鼓风干燥机(7)，传送带穿过隧道鼓风干燥机(7)以干燥氧化石墨烯膜；在每个隧道鼓风干燥机(7)的上游传送带的上方均设有刮刀(6)，所述刮刀(6)与传送带保持一定的距离。
8.应用权利要求7所述的装置高效生产氧化石墨烯膜的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)基材(8)依次通过放卷辊(1)和中间输送辊(2)，然后通过基材收卷辊(4)完成基材的收卷；
(2)将氧化石墨烯浆料(10)涂覆在基材(8)上，所述氧化石墨烯浆料(10)随基材(8)通过刮刀(6)；
(3)所述氧化石墨烯浆料(10)经刮刀(6)轮刮后形成均匀湿膜，均匀湿膜通过隧道鼓风干燥机(7)，在隧道鼓风干燥机(7)中进行干燥；
(4)重复步骤(2)和(3)，至少重复一次；
(5)基材(8)和氧化石墨烯膜(9)在分离辊(3)位置处自动分离，所述基材(8)在基材收卷辊(4)的张力作用下完成收卷，所述氧化石墨烯膜(9)在氧化石墨烯膜收卷辊(5)的张力作用下完成收卷。
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