CN115092920B - 石墨烯导热垫片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种石墨烯导热垫片及其制备方法，包括：将石墨烯导热膜粘接于胶带上并施压破坏粘接处；去除粘接处出现分层的石墨烯，得到表面平整、不分层的石墨烯复合膜；使用导热填料和胶粘剂制备导热填料/高分子复合层；将石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层交错层叠粘接并压制成块状体；沿块状体的层叠方向切割成多个薄片，石墨烯导热垫片制备完成。本制备方法将石墨烯导热膜表层易分离的石墨烯去除，保留表面平整、不分层的石墨烯复合膜，使得石墨烯复合层具有良好的柔性，石墨烯导热垫片中的导热填料/高分子复合层具有良好的压缩性能，提升了压缩性能，从而可以获得结构完整不开裂、高导热性能和优异压缩性能的石墨烯导热垫片。

Description

石墨烯导热垫片及其制备方法

技术领域

本发明属于导热材料制备技术领域，具体涉及一种石墨烯导热垫片及其制备方法。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

随着5G(5th Generation Mobile Communication Technology第五代移动通信技术)的迅猛发展，电子产品朝着更高性能、更高屏幕素质、更高集成度、更轻薄的方向发展，导致其综合发热量大幅增加。其中，芯片的发热量提升得最为明显，需要具有更高导热性能的导热界面材料，解决芯片与散热器之间的界面热传输问题。

石墨烯作为一种高导热性和超柔性的材料，其在二维平面方向具有优异的导热性能，通过石墨烯导热膜多层粘接堆叠，切割成片可获得具有纵向高热导性能的热界面材料，最终形成石墨烯导热垫片。但石墨烯层间结合力较弱，容易分层，制得的石墨烯导热垫片容易开裂。同时，石墨烯导热膜与有机物复合制成的石墨烯导热垫片，在经过加热加压固化后，硬度提高，压缩性能较差，限制了其在导热界面材料领域的应用。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的第一方面提出了一种石墨烯导热垫片的制备方法，包括：

将石墨烯导热膜粘接于胶带上并施压破坏粘接处；

去除粘接处出现分层的石墨烯，得到表面平整、不分层的石墨烯复合膜；

使用导热填料和胶粘剂制备导热填料/高分子复合层；

将所述石墨烯复合膜和所述导热填料/高分子复合层交错层叠粘接并压制成块状体；

沿所述块状体的层叠方向切割成多个薄片，所述石墨烯导热垫片制备完成。

本发明通过将石墨烯导热膜表层易分离的石墨烯去除，保留表面平整、不分层的石墨烯复合膜，使得石墨烯复合层具有良好的柔性，不易分层和开裂，进而解决了最终形成的石墨烯导热垫片易开裂的问题。石墨烯导热垫片中的导热填料/高分子复合层具有良好的压缩性能，提升了石墨烯导热垫片整体的压缩性能，从而可以获得结构完整不开裂、高导热性能和优异压缩性能的石墨烯导热垫片。通过ASTM D5470测试石墨烯导热垫片在20psi(Pounds per square inch磅力/平方英寸)条件下的导热系数和应用热阻，通过ASTM D575测试石墨烯导热垫片在30％应变条件下的压缩回弹性能，通过本发明制备的石墨烯导热垫片具有高导热性能和优异的压缩性能。

在每一片切割后的石墨烯导热垫片中，石墨烯复合层、胶粘剂和导热填料/高分子复合层交错层叠粘接，并沿高度方向取向，使得石墨烯导热垫片各处的压缩性能和高导热性能更加均匀，保证石墨烯导热垫片的品质。在石墨烯导热垫片中，加入了导热填料，能够提高导热性能，同时导热填料/高分子复合层为柔软的弹性体，能够降低最终形成的石墨烯导热垫片的应用热阻，使用更加安全。

采用本发明实施例的石墨烯导热垫片的制备方法制得的石墨烯导热垫片能够应用于电子产品，对电子产品朝着更高性能、更高屏幕素质、更高集成度、更轻薄的方向发展具有促进作用，避免电子产品的综合发热量大幅增加。尤其是对于芯片的散热性能提升明显，解决了芯片与散热器之间的界面热传输问题。

由于需要对石墨烯导热膜进行粘接和去除粘接处出现分层的石墨烯，因此对于石墨烯导热膜的尺寸、表观、密度、热扩散系数等要求不高，只对石墨烯导热膜的表面平整度有要求，即对石墨烯导热膜与胶带的结合有要求，最终存在于胶带表面的只是石墨烯导热膜的表层，故对于密度不均一、尺寸不合格的次品或边角料也可充分利用，其中即使是次品的石墨烯膜原料的导热性能(导热系数＞100W/(m·K))也能满足生产使用要求，降低石墨烯导热垫片的生产成本，同时提高对石墨烯导热膜的利用率。

在本发明的一些实施例中，所述使用导热填料和胶粘剂制备导热填料/高分子复合层包括：

将导热填料与胶粘剂混合均匀形成混合体；

对所述混合体进行辊压形成均匀厚度的片状结构；

对所述片状结构固化成型得到所述导热填料/高分子复合层。

在本发明的一些实施例中，在所述将所述石墨烯复合膜和所述导热填料/高分子复合层交错层叠粘接并压制成块状体中，使用胶粘剂将所述石墨烯复合膜和所述导热填料/高分子复合层交错层叠粘接。

在本发明的一些实施例中，所述使用导热填料和胶粘剂制备导热填料/高分子复合层包括将所述导热填料与胶粘剂混合均匀形成流动性浆料。

在本发明的一些实施例中，在所述将所述石墨烯复合膜和所述导热填料/高分子复合层交错层叠粘接并压制成块状体中，将所述流动性浆料均匀涂布在所述石墨烯复合层的表面并利用所述流动性浆料与所述石墨烯复合膜交错层叠粘接。

在本发明的一些实施例中，在所述将石墨烯导热膜粘接于胶带上并施压破坏粘接处中，将所述石墨烯导热膜粘接于所述胶带的至少一侧。

在本发明的一些实施例中，在所述将石墨烯导热膜粘接于胶带上并施压破坏粘接处中，所述胶带为高分子单面胶、高分子双面胶或泡棉胶。

在本发明的一些实施例中，所述胶带为高分子双面胶，其厚度为5μm-100μm。

在本发明的一些实施例中，所述导热填料为石墨烯粉末、石墨烯粉末与氧化铝的组合、碳纤维和氮化硼中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，所述石墨烯粉末的平均粒径为25μm-400μm，所述氧化铝的平均粒径为1μm-30μm。

在本发明的一些实施例中，所述石墨烯导热垫片中所述石墨烯导热膜的占比为5wt.％～30wt.％，所述石墨烯导热垫片中所述胶带的占比为5wt.％～30wt.％，所述石墨烯导热垫片中所述导热填料的占比为20wt.％～45wt.％，所述石墨烯导热垫片中所述胶粘剂的占比为25wt.％～50wt.％。

在本发明的一些实施例中，在所述将石墨烯导热膜粘接于胶带上并施压破坏粘接处中，采用经过压延处理的所述石墨烯导热膜。

在本发明的一些实施例中，在所述去除粘接处出现分层的石墨烯中，采用手工打磨、机械磨削、直接剥离或粘接剥离的方式去除出现分层的石墨烯。

在本发明的一些实施例中，所述石墨烯导热膜的厚度为1μm-1000μm。

在本发明的一些实施例中，所述石墨烯复合膜中所述石墨烯导热膜的厚度为3μm-50μm。

在本发明的一些实施例中，所述导热填料/高分子复合层的厚度为200μm-1000μm。

在本发明的一些实施例中，所述胶粘剂为环氧树脂、酚醛树脂、糠醛树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂或有机硅胶。

在本发明的一些实施例中，在所述将所述石墨烯复合膜和所述导热填料/高分子复合层交错层叠粘接并压制成块状体中，采用加热固化或常温固化的方式使所述块状体固化成型。

在本发明的一些实施例中，加热固化的温度不高于150℃。

在本发明的一些实施例中，在所述沿所述块状体的层叠方向切割成多个薄片，所述石墨烯导热垫片制备完成中，采用线切割、激光切割、超声波切割、刀片切割、冷冻切割、震动切割或超声波-冷冻切割的方式沿所述块状体的层叠方向切割成多个薄片。

在本发明的一些实施例中，所述石墨烯导热垫片的厚度为0.3mm-5mm。

本发明的第二方面提出了一种石墨烯导热垫片，通过上述任一技术方案中的石墨烯导热垫片的制备方法获得，包括交错层叠粘接而成的石墨烯复合膜、胶粘剂层和导热填料/高分子复合层。

本发明实施例的石墨烯导热垫片与上述任一技术方案中的石墨烯导热垫片的制备方法所制备出的石墨烯导热垫片所具有的有益效果相同，在此不再赘述。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例的石墨烯导热垫片的制备方法的流程图；

图2为图1所示的使用导热填料和胶粘剂制备导热填料/高分子复合层的示意图；

图3为采用本发明实施例制备的石墨烯复合膜的示意图；

图4为采用本发明实施例制备的导热填料/高分子复合层的示意图；

图5为采用本发明实施例制备的块状体的示意图；

图6为采用本发明实施例制备的石墨烯导热垫片的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

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、图3、图4、图5和图6所示，本发明的第一方面提出了一种石墨烯导热垫片的制备方法，包括：

将石墨烯导热膜粘接于胶带上并施压破坏粘接处；

去除粘接处出现分层的石墨烯，得到表面平整、不分层的石墨烯复合膜；

使用导热填料和胶粘剂制备导热填料/高分子复合层；

将石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层交错层叠粘接并压制成块状体；

沿块状体的层叠方向切割成多个薄片，石墨烯导热垫片制备完成。

本发明通过将石墨烯导热膜表层易分离的石墨烯去除，保留表面平整、不分层的石墨烯复合膜，使得石墨烯复合层具有良好的柔性，不易分层和开裂，进而解决了最终形成的石墨烯导热垫片易开裂的问题。石墨烯导热垫片中的导热填料/高分子复合层具有良好的压缩性能，提升了石墨烯导热垫片整体的压缩性能，从而可以获得结构完整不开裂、高导热性能和优异压缩性能的石墨烯导热垫片。通过ASTM D5470测试石墨烯导热垫片在20psi(Pounds per square inch磅力/平方英寸)条件下的导热系数和应用热阻，通过ASTM D575测试石墨烯导热垫片在30％应变条件下的压缩回弹性能，通过本发明制备的石墨烯导热垫片具有高导热性能和优异的压缩性能。

在每一片切割后的石墨烯导热垫片中，石墨烯复合层、胶粘剂和导热填料/高分子复合层交错层叠粘接，并沿高度方向取向，使得石墨烯导热垫片各处的压缩性能和高导热性能更加均匀，保证石墨烯导热垫片的品质。在石墨烯导热垫片中，加入了导热填料，能够提高导热性能，同时导热填料/高分子复合层为柔软的弹性体，能够降低最终形成的石墨烯导热垫片的应用热阻，使用更加安全。

由于需要对石墨烯导热膜进行粘接和去除粘接处出现分层的石墨烯，因此对于石墨烯导热膜的尺寸、表观、密度、热扩散系数等要求不高，只对石墨烯导热膜的表面平整度有要求，即对石墨烯导热膜与胶带的结合有要求，最终存在于胶带表面的只是石墨烯导热膜的表层，故对于密度不均一、尺寸不合格的次品或边角料也可充分利用，其中即使是次品的石墨烯膜原料的导热性能(导热系数＞100W/(m·K))也能满足生产使用要求，降低石墨烯导热垫片的生产成本，同时提高对石墨烯导热膜的利用率。

采用本发明实施例的石墨烯导热垫片的制备方法制得的石墨烯导热垫片能够应用于电子产品，对电子产品朝着更高性能、更高屏幕素质、更高集成度、更轻薄的方向发展具有促进作用，避免电子产品的综合发热量大幅增加。尤其是对于芯片的散热性能提升明显，解决了芯片与散热器之间的界面热传输问题。

如图3所示，通过本发明制备的石墨烯复合膜经过弯折或卷曲后，表面产生褶皱，但结构和连续性并没有受到破坏；而没有与胶带结合的普通脆性石墨烯膜经多次弯折卷曲后难免开裂或分层，结构受到破坏，通过本发明制备的石墨烯复合膜具有更好的柔性。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，使用导热填料和胶粘剂制备导热填料/高分子复合层包括：

将导热填料与胶粘剂混合均匀形成混合体；

对混合体进行辊压形成均匀厚度的片状结构；

对片状结构固化成型得到导热填料/高分子复合层。

在本发明的一些实施例中，在将石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层交错层叠粘接并压制成块状体中，使用胶粘剂将石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层交错层叠粘接。

在本发明的一些实施例中，使用导热填料和胶粘剂制备导热填料/高分子复合层包括将导热填料与胶粘剂混合均匀形成流动性浆料。

在本发明的一些实施例中，在将石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层交错层叠粘接并压制成块状体中，将流动性浆料均匀涂布在石墨烯复合层的表面并利用流动性浆料与石墨烯复合膜交错层叠粘接。

在本发明的一些实施例中，在将石墨烯导热膜粘接于胶带上并施压破坏粘接处中，将石墨烯导热膜粘接于胶带的至少一侧。

在本发明的一些实施例中，在将石墨烯导热膜粘接于胶带上并施压破坏粘接处中，胶带为高分子单面胶、高分子双面胶或泡棉胶。

在本发明的一些实施例中，胶带为高分子双面胶，其厚度为5μm-100μm。更进一步地，胶带的厚度为10μm-50μm，若高分子双面胶的厚度低于5μm，则导致石墨烯复合膜容易在分层时破裂；若高分子双面胶的厚度高于100μm，则导致石墨烯复合膜的柔性不足且其石墨烯含量相对降低，导热系数降低。因此，为提高石墨烯复合膜的柔性、石墨烯含量和导热系数，需保证胶带的厚度为10μm-50μm。

在本发明的一些实施例中，导热填料为石墨烯粉末、石墨烯粉末与氧化铝的组合、碳纤维和氮化硼中的至少一种。更进一步地，导热填料为石墨烯粉末与氧化铝的组合，石墨烯粉末的导热性能优于碳纤维、氮化硼的导热性能，采用石墨烯粉末与氧化铝的组合，是由于氧化铝的导热系数高，能够填充石墨烯粉末之间的空隙，使最终形成的石墨烯导热垫片表面更加致密，接触热阻降低，且成本不高。

在本发明的一些实施例中，石墨烯导热垫片中石墨烯导热膜的占比为5wt.％～30wt.％。更进一步地，石墨烯导热垫片中石墨烯导热膜的占比为10wt.％～20wt.％，若石墨烯导热垫片中石墨烯导热膜的占比低于5wt.％，则导致最终形成的石墨烯导热垫片的导热性能降低，若石墨烯导热垫片中石墨烯导热膜占比高于30wt.％，则导致最终形成的石墨烯导热垫片的压缩性能降低。因此，为提高导热性能和压缩性能，需保证石墨烯导热垫片中石墨烯导热膜的占比为10wt.％～20wt.％。

在本发明的一些实施例中，石墨烯导热垫片中胶带的占比为5wt.％～30wt.％。更进一步地，石墨烯导热垫片中胶带的占比为10wt.％～20wt.％，若石墨烯导热垫片中胶带占比低于5wt.％，形成的石墨烯复合膜强度不足，则导致最终形成的石墨烯导热垫片容易开裂；若石墨烯导热垫片中胶带占比高于30wt.％，则导致最终形成的石墨烯导热垫片的导热性能降低。因此，为避免开裂和提高导热性能，需保证石墨烯导热垫片中胶带的占比为10wt.％～20wt.％。

在本发明的一些实施例中，石墨烯导热垫片中导热填料的占比为20wt.％～45wt.％。更进一步地，石墨烯导热垫片中导热填料的占比为25wt.％～40wt.％，若石墨烯导热垫片中导热填料占比低于20wt.％，则导致最终形成的石墨烯导热垫片压缩性能降低；若石墨烯导热垫片中导热填料占比高于45wt.％，则导致最终形成的石墨烯导热垫片导热性能降低。因此，为提高压缩性能和导热性能，需保证石墨烯导热垫片中导热填料的占比为25wt.％～40wt.％。

在本发明的一些实施例中，石墨烯导热垫片中胶粘剂的占比为25wt.％～50wt.％。更进一步地，石墨烯导热垫片中胶粘剂的占比为30wt.％～45wt.％，若石墨烯导热垫片中胶粘剂占比低于25wt.％，则导致最终形成的石墨烯导热垫片容易开裂；若石墨烯导热垫片中胶粘剂占比高于50wt.％，则导致最终形成的石墨烯导热垫片导热性能降低。因此，为避免开裂和提高导热性能，需保证石墨烯导热垫片中胶粘剂的占比为30wt.％～45wt.％。

在本发明的一些实施例中，石墨烯导热膜的厚度为1μm-1000μm。更进一步地，石墨烯导热膜的厚度为10μm-100μm。更进一步地石墨烯导热膜的厚度为3μm-50μm。更进一步地，石墨烯导热膜的厚度为5μm-20μm。此处所述的石墨烯导热膜为未经过本发明的制备方法的石墨烯导热膜。

在本发明的一些实施例中，在将石墨烯导热膜粘接于胶带上并施压破坏粘接处中，采用经过压延处理的石墨烯导热膜。

在本发明的一些实施例中，在去除粘接处出现分层的石墨烯中，通过手工打磨或机械磨削的方式去除出现分层的石墨烯。

在本发明的一些实施例中，在去除粘接处出现分层的石墨烯中，通过直接剥离或粘接剥离的方式去除出现分层的石墨烯。

在本发明的一些实施例中，石墨烯复合膜中石墨烯导热膜的厚度为3μm-50μm。更进一步地，石墨烯复合膜中石墨烯导热膜的厚度为5μm-20μm。此处所述的石墨烯导热膜为经过粘接、施压和分层后的石墨烯复合膜中的石墨烯导热膜。若石墨烯复合膜中石墨烯导热膜的厚度低于3μm，去除分层的石墨烯后易形成表面不平整、不连续的石墨烯复合膜，难以保证石墨烯复合膜均匀分布，若石墨烯复合膜中石墨烯导热膜的厚度高于50μm，石墨烯复合膜的表层仍存在易分层的石墨烯。

在本发明的一些实施例中，石墨烯粉末的平均粒径为25μm-400μm。更进一步地，石墨烯粉末的平均粒径为75μm-300μm。若石墨烯粉末的平均粒径低于25μm，则导致所制成的石墨烯导热垫片难以实现良好的平面定向，若石墨烯粉末的平均粒径高于400μm，所制成的石墨烯导热垫片结构不够致密。

在本发明的一些实施例中，氧化铝的平均粒径为1μm-30μm。更进一步地，氧化铝的平均粒径为5μm-20μm，既可保证能够填充石墨烯粉末之间的空隙，又能提升导热填料/高分子复合层的结构致密度。

在本发明的一些实施例中，导热填料/高分子复合层的厚度为200μm-1000μm。更进一步地，导热填料/高分子复合层的厚度为500μm-800μm。若导热填料/高分子复合层的厚度低于200μm，强度不足且无法为最终形成的石墨烯导热垫片提供足够的压缩性能，若导热填料/高分子复合层的厚度高于1000μm，导热填料/高分子复合层中的石墨烯粉末无法实现良好的平面定向，导热系数偏低。

在本发明的一些实施例中，胶粘剂为环氧树脂、酚醛树脂、糠醛树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂或有机硅胶。从硬度、粘接效果、压缩性能等角度考虑，更进一步地，胶粘剂为有机硅胶。更进一步地，胶粘剂为液体有机硅胶。更进一步地，液体有机硅胶为聚二甲基环硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、α,ω-二羟基聚甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷、氰基硅氧基硅烷、α,ω-二乙基聚二甲基硅氧烷。

在本发明的一些实施例中，在将石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层交错层叠粘接并压制成块状体中，采用加热固化或常温固化的方式使块状体固化成型。

在本发明的一些实施例中，加热固化的温度不高于150℃。更进一步地，加热固化的温度不高于120℃。若加热固化的温度高于150℃，则因温度过高，固化反应过于激烈，导致最终形成的石墨烯导热垫片容易开裂。

在本发明的一些实施例中，在沿块状体的层叠方向切割成多个薄片，石墨烯导热垫片制备完成中，采用线切割、激光切割、超声波切割、刀片切割、冷冻切割、震动切割或超声波-冷冻切割的方式沿块状体的层叠方向切割成多个薄片。

在本发明的一些实施例中，石墨烯导热垫片的厚度为0.3mm-5mm。更进一步地，石墨烯导热垫片的厚度为0.5mm-3mm。

如图5所示，本发明的第二方面提出了一种石墨烯导热垫片，通过上述任一实施例中的石墨烯导热垫片的制备方法获得，包括交错层叠粘接而成的石墨烯复合膜、胶粘剂层和导热填料/高分子复合层。

本发明实施例的石墨烯导热垫片与上述任一实施例中的石墨烯导热垫片的制备方法所制备出的石墨烯导热垫片所具有的有益效果相同，在此不再赘述。

下面将以不同的实施例对本发明所提供的石墨烯导热垫片的制备方法及制备出的石墨烯导热垫片进行说明，以下实施例均是通过相同的制备方法实现，胶粘剂采用液体有机硅胶，最终形成的石墨烯导热垫片的厚度为1mm，通过ASTM D5470测试石墨烯导热垫片在20psi条件下的导热系数和应用热阻，通过ASTM D575测试石墨烯导热垫片在30％应变条件下的压缩回弹性能，通过下述制备过程进行石墨烯导热垫片的制备：将石墨烯导热膜粘接于高分子胶带上并施压破坏粘接处；去除粘接处出现分层的石墨烯，得到表面平整、不分层的石墨烯复合膜；将导热填料与胶粘剂混合后压制成薄片，并固化成型得到导热填料/高分子复合层；采用高分子胶粘剂将石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层交错层叠粘接并压制成块状体；沿块状体的层叠方向切割成多个薄片，石墨烯导热垫片制备完成。

实施例一

石墨烯导热垫片中石墨烯导热膜占比5wt.％，胶带占比5wt.％，导热填料占比40wt.％，液体有机硅胶占比50wt.％；

胶带选用高分子双面胶，且双面粘接石墨烯导热膜，胶带的厚度为5μm；

石墨烯导热膜厚度为3μm；

导热填料为石墨烯粉末和氧化铝的混合物，石墨烯粉末的平均粒径300μm，在混合填料中占比60wt.％，氧化铝的平均粒径20μm，在混合填料中占比40wt.％；

导热填料/高分子复合层厚度为1000μm；

液体有机硅胶为聚二甲基环硅氧烷，用来与导热填料混合制备导热填料/高分子复合层，以及将石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层层叠粘接；

将导热填料与液体有机硅胶混合均匀形成流动性浆料，将流动性浆料均匀涂布在石墨烯复合层的表面并利用流动性浆料与石墨烯复合膜交错层叠粘接；

采用加热固化，固化温度为150℃。

经过测试，样品的导热系数为20.7W/(m·K)，样品的应用性能测试结果如表1所示。

实施例二

石墨烯导热垫片中石墨烯导热膜占比10wt.％，胶带占比10wt.％，导热填料占比35wt.％，液体有机硅胶占比45wt.％；

胶带选用高分子双面胶，且双面粘接石墨烯导热膜，胶带的厚度为10μm；

石墨烯导热膜厚度为5μm；

导热填料为石墨烯粉末和氧化铝的混合物，石墨烯粉末的平均粒径400μm，在混合填料中占比50wt.％，氧化铝的平均粒径30μm，在混合填料中占比50wt.％；

导热填料/高分子复合层厚度为750μm；

液体有机硅胶为聚二甲基环硅氧烷，用来与导热填料混合制备导热填料/高分子复合层，以及将石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层层叠粘接；

将导热填料与液体有机硅胶混合均匀形成流动性浆料，将流动性浆料均匀涂布在石墨烯复合层的表面并利用流动性浆料与石墨烯复合膜交错层叠粘接；

采用加热固化，固化温度为120℃。

经过测试，样品的导热系数为31.8W/(m·K)，样品的应用性能测试结果如表1所示。

实施例三

石墨烯导热垫片中石墨烯导热膜占比15wt.％，胶带占比15wt.％，导热填料占比30wt.％，液体有机硅胶占比40wt.％；

胶带选用高分子双面胶，且双面粘接石墨烯导热膜，胶带的厚度为30μm；

石墨烯导热膜厚度为15μm；

导热填料为石墨烯粉末和氧化铝的混合物，石墨烯粉末的平均粒径200μm，在混合填料中占比60wt.％，氧化铝的平均粒径10μm，在混合填料中占比40wt.％；

导热填料/高分子复合层厚度为500μm；

液体有机硅胶为α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，用来与导热填料混合制备导热填料/高分子复合层，以及将石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层层叠粘接；

将导热填料与液体有机硅胶混合均匀形成流动性浆料，将流动性浆料均匀涂布在石墨烯复合层的表面并利用流动性浆料与石墨烯复合膜交错层叠粘接；

采用加热固化，固化温度为110℃。

经过测试，样品的导热系数为42.6W/(m·K)，样品的应用性能测试结果如表1所示。

实施例四

石墨烯导热垫片中石墨烯导热膜占比20wt.％，胶带占比20wt.％，导热填料占比25wt.％，液体有机硅胶占比35wt.％；

胶带选用高分子双面胶，且双面粘接石墨烯导热膜，胶带的厚度为50μm；

石墨烯导热膜厚度为20μm；

导热填料为石墨烯粉末和氧化铝的混合物，石墨烯粉末的平均粒径75μm，在混合填料中占比65wt.％，氧化铝的平均粒径5μm，在混合填料中占比35wt.％；

导热填料/高分子复合层厚度为200μm；

液体有机硅胶为氰基硅氧基硅烷，用来与导热填料混合制备导热填料/高分子复合层，以及将石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层层叠粘接；

将导热填料与液体有机硅胶混合均匀形成流动性浆料，将流动性浆料均匀涂布在石墨烯复合层的表面并利用流动性浆料与石墨烯复合膜交错层叠粘接；

采用加热固化，固化温度为100℃。

经过测试，样品的导热系数为52.3W/(m·K)，样品的应用性能测试结果如表1所示。

实施例五

石墨烯导热垫片中石墨烯导热膜占比30wt.％，胶带占比25wt.％，导热填料占比20wt.％，液体有机硅胶占比25wt.％；

胶带选用高分子双面胶，且双面粘接石墨烯导热膜，胶带的厚度为100μm；

石墨烯导热膜厚度为50μm；

导热填料为石墨烯粉末和氧化铝的混合物，石墨烯粉末的平均粒径25μm，在混合填料中占比70wt.％，氧化铝的平均粒径1μm，在混合填料中占比30wt.％；

导热填料/高分子复合层厚度为200μm；

液体有机硅胶为聚二苯基硅氧烷，用来与导热填料混合制备导热填料/高分子复合层，以及将石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层层叠粘接；

将导热填料与液体有机硅胶混合均匀形成流动性浆料，将流动性浆料均匀涂布在石墨烯复合层的表面并利用流动性浆料与石墨烯复合膜交错层叠粘接；

采用常温固化。

经过测试，样品的导热系数为68.2W/(m·K)，样品的应用性能测试结果如表1所示。

实施例六

石墨烯导热垫片中石墨烯导热膜占比25wt.％，胶带占比30wt.％，导热填料占比20wt.％，液体有机硅胶占比25wt.％；

胶带选用高分子双面胶，且双面粘接石墨烯导热膜，胶带的厚度为5μm；

石墨烯导热膜厚度为5μm；

导热填料为石墨烯粉末和氧化铝的混合物，石墨烯粉末的平均粒径300μm，在混合填料中占比60wt.％，氧化铝的平均粒径5μm，在混合填料中占比40wt.％；

导热填料/高分子复合层厚度为800μm；

液体有机硅胶为聚二甲基环硅氧烷，用来与导热填料混合制备导热填料/高分子复合层，以及将石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层层叠粘接；

将导热填料与液体有机硅胶混合均匀形成流动性浆料，将流动性浆料均匀涂布在石墨烯复合层的表面并利用流动性浆料与石墨烯复合膜交错层叠粘接；

采用加热固化，固化温度为80℃。

经过测试，样品的导热系数为60.3W/(m·K)，样品的应用性能测试结果如表1所示。

实施例七

石墨烯导热垫片中石墨烯导热膜占比5wt.％，胶带占比5wt.％，导热填料占比45wt.％，液体有机硅胶占比45wt.％；

胶带选用高分子双面胶，且双面粘接石墨烯导热膜，胶带的厚度为5μm；

石墨烯导热膜厚度为5μm；

导热填料为石墨烯粉末和氧化铝的混合物，石墨烯粉末的平均粒径300μm，在混合填料中占比60wt.％，氧化铝的平均粒径5μm，在混合填料中占比40wt.％；

导热填料/高分子复合层厚度为1000μm；

液体有机硅胶为聚二甲基环硅氧烷，用来与导热填料混合制备导热填料/高分子复合层，以及将石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层层叠粘接；

将导热填料与液体有机硅胶混合均匀形成流动性浆料，将流动性浆料均匀涂布在石墨烯复合层的表面并利用流动性浆料与石墨烯复合膜交错层叠粘接；

采用加热固化，固化温度为150℃。

经过测试，样品的导热系数为22.4W/(m·K)，样品的应用性能测试结果如表1所示。

实施例八

石墨烯导热垫片中石墨烯导热膜占比25wt.％，胶带占比20wt.％，导热填料占比25wt.％，液体有机硅胶占比30wt.％；

胶带选用高分子双面胶，且双面粘接石墨烯导热膜，胶带的厚度为15μm；

石墨烯导热膜厚度为20μm；

导热填料为石墨烯粉末和氧化铝的混合物，石墨烯粉末的平均粒径200μm，在混合填料中占比65wt.％，氧化铝的平均粒径5μm，在混合填料中占比35wt.％；

导热填料/高分子复合层厚度为750μm；

液体有机硅胶为聚二甲基环硅氧烷，用来与导热填料混合制备导热填料/高分子复合层，以及将石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层层叠粘接；

将导热填料与液体有机硅胶混合均匀形成流动性浆料，将流动性浆料均匀涂布在石墨烯复合层的表面并利用流动性浆料与石墨烯复合膜交错层叠粘接；

采用加热固化，固化温度为150℃。

经过测试，样品的导热系数为63.5W/(m·K)，样品的应用性能测试结果如表1所示。

下面以三个对比例与使用本发明的制备方法的实施例进行比较：

对比例一

石墨烯导热垫片中石墨烯导热膜占比3wt.％，胶带占比2wt.％，导热填料占比45wt.％，液体有机硅胶占比50wt.％；

胶带选用高分子双面胶，且双面粘接石墨烯导热膜，胶带的厚度为3μm；

石墨烯导热膜厚度为5μm；

导热填料为石墨烯粉末和氧化铝的混合物，石墨烯粉末的平均粒径300μm，在混合填料中占比60wt.％，氧化铝的平均粒径20μm，在混合填料中占比40wt.％；

导热填料/高分子复合层厚度为1000μm；

液体有机硅胶为聚二甲基环硅氧烷，用来与导热填料混合制备导热填料/高分子复合层，以及将石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层层叠粘接；

将导热填料与液体有机硅胶混合均匀形成流动性浆料，将流动性浆料均匀涂布在石墨烯复合层的表面并利用流动性浆料与石墨烯复合膜交错层叠粘接；

采用加热固化，固化温度为150℃。

经过测试，样品的导热系数为8.3W/(m·K)，样品的应用性能测试结果如表2所示。

对比例二

石墨烯导热垫片中石墨烯导热膜占比35wt.％，胶带占比35wt.％，导热填料占比15wt.％，液体有机硅胶占比15wt.％；

胶带选用高分子双面胶，且双面粘接石墨烯导热膜，胶带的厚度为50μm；

石墨烯导热膜厚度为50μm；

导热填料为石墨烯粉末和氧化铝的混合物，石墨烯粉末的平均粒径25μm，在混合填料中占比60wt.％，氧化铝的平均粒径1μm，在混合填料中占比40wt.％；

导热填料/高分子复合层厚度为200μm；

液体有机硅胶为聚二甲基环硅氧烷，用来与导热填料混合制备导热填料/高分子复合层，以及将石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层层叠粘接；

将导热填料与液体有机硅胶混合均匀形成流动性浆料，将流动性浆料均匀涂布在石墨烯复合层的表面并利用流动性浆料与石墨烯复合膜交错层叠粘接；

采用加热固化，固化温度为150℃。

经过测试，样品的导热系数为13.6W/(m·K)，样品的应用性能测试结果如表2所示。

对比例三

石墨烯导热垫片中石墨烯导热膜占比10wt.％，胶带占比10wt.％，导热填料占比10wt.％，液体有机硅胶占比70wt.％；

胶带选用高分子双面胶，且双面粘接石墨烯导热膜，胶带的厚度为5μm；

石墨烯导热膜厚度为5μm；

导热填料为石墨烯粉末和氧化铝的混合物，石墨烯粉末的平均粒径200μm，在混合填料中占比60wt.％，氧化铝的平均粒径5μm，在混合填料中占比40wt.％；

导热填料/高分子复合层厚度为200μm；

液体有机硅胶为聚二甲基环硅氧烷，用来与导热填料混合制备导热填料/高分子复合层，以及将石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层层叠粘接；

将导热填料与液体有机硅胶混合均匀形成流动性浆料，将流动性浆料均匀涂布在石墨烯复合层的表面并利用流动性浆料与石墨烯复合膜交错层叠粘接；

采用加热固化，固化温度为150℃。

经过测试，样品的导热系数为1.3W/(m·K)，样品的应用性能测试结果如表2所示。

通过上述各实施例和对比例，可知各组分含量在权利要求范围内时，导热性能随石墨烯含量增加而提升；而当石墨烯过量时，石墨烯导热垫片受压易破坏，对导热性能影响较大；当石墨烯含量过低时，胶带与胶粘剂无法提供良好的导热性能；而胶带与胶粘剂含量的提升对压缩回弹性有改善作用。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种石墨烯导热垫片的制备方法，其特征在于，包括：

将石墨烯导热膜粘接于胶带上并施压破坏粘接处；

去除粘接处出现分层的石墨烯，得到表面平整、不分层的石墨烯复合膜，所述石墨烯复合膜中所述石墨烯导热膜的厚度为3μm-50μm；

使用导热填料和胶粘剂制备导热填料/高分子复合层，所述导热填料/高分子复合层的厚度为200μm-1000μm；

将所述石墨烯复合膜和所述导热填料/高分子复合层交错层叠粘接并压制成块状体；

沿所述块状体的层叠方向切割成多个薄片，所述石墨烯导热垫片制备完成；

其中，所述石墨烯导热垫片中所述石墨烯导热膜的占比为25wt.%~30wt.%，所述石墨烯导热垫片中所述胶带的占比为20wt.%~30wt.%；

所述胶带为高分子双面胶且双面粘接石墨烯导热膜，其厚度为5μm-100μm；

所述石墨烯导热垫片中所述导热填料的占比为20wt.%~25wt.%，所述石墨烯导热垫片中所述胶粘剂的占比为25wt.%~30wt.%；

所述导热填料为石墨烯粉末与氧化铝的组合，所述石墨烯粉末的平均粒径为25μm-400μm，所述氧化铝的平均粒径为1μm-30μm；

所述胶粘剂为液体有机硅胶。

2.根据权利要求1所述的石墨烯导热垫片的制备方法，其特征在于，所述使用导热填料和胶粘剂制备导热填料/高分子复合层包括：

将导热填料与胶粘剂混合均匀形成混合体；

对所述混合体进行辊压形成均匀厚度的片状结构；

对所述片状结构固化成型得到所述导热填料/高分子复合层。

3.根据权利要求2所述的石墨烯导热垫片的制备方法，其特征在于，在所述将所述石墨烯复合膜和所述导热填料/高分子复合层交错层叠粘接并压制成块状体中，使用胶粘剂将所述石墨烯复合膜和所述导热填料/高分子复合层交错层叠粘接。

4.根据权利要求1所述的石墨烯导热垫片的制备方法，其特征在于，所述使用导热填料和胶粘剂制备导热填料/高分子复合层包括将所述导热填料与胶粘剂混合均匀形成流动性浆料。

5.根据权利要求4所述的石墨烯导热垫片的制备方法，其特征在于，在所述将所述石墨烯复合膜和所述导热填料/高分子复合层交错层叠粘接并压制成块状体中，将所述流动性浆料均匀涂布在所述石墨烯复合层的表面并利用所述流动性浆料与所述石墨烯复合膜交错层叠粘接。

6.根据权利要求1所述的石墨烯导热垫片的制备方法，其特征在于，在所述将石墨烯导热膜粘接于胶带上并施压破坏粘接处中，采用经过压延处理的所述石墨烯导热膜。

7.根据权利要求1所述的石墨烯导热垫片的制备方法，其特征在于，在所述去除粘接处出现分层的石墨烯中，采用手工打磨、机械磨削、直接剥离或粘接剥离的方式去除出现分层的石墨烯。

8.根据权利要求1所述的石墨烯导热垫片的制备方法，其特征在于，在所述将所述石墨烯复合膜和所述导热填料/高分子复合层交错层叠粘接并压制成块状体中，采用加热固化或常温固化的方式使所述块状体固化成型。

9.根据权利要求8所述的石墨烯导热垫片的制备方法，其特征在于，加热固化的温度不高于150℃。

10.根据权利要求1所述的石墨烯导热垫片的制备方法，其特征在于，在所述沿所述块状体的层叠方向切割成多个薄片，所述石墨烯导热垫片制备完成中，采用线切割、激光切割、超声波切割、刀片切割、冷冻切割、震动切割或超声波-冷冻切割的方式沿所述块状体的层叠方向切割成多个薄片。

11.根据权利要求1所述的石墨烯导热垫片的制备方法，其特征在于，所述石墨烯导热垫片的厚度为0.3mm-5mm。

12.一种石墨烯导热垫片，其特征在于，通过权利要求1-11中任一项所述的石墨烯导热垫片的制备方法获得，所述石墨烯导热垫片包括交错层叠粘接而成的石墨烯复合膜和导热填料/高分子复合层。