CN209816278U - 一种石墨烯金属基散热膜的制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种石墨烯金属基散热膜的制备装置，其制备装置，包括，放卷装置、收卷装置，放卷装置、收卷装置上分别安装有放卷轴、收卷轴，所述的放卷轴装入成卷的、需要放卷的金属薄膜卷内；收卷轴装入加工完成后、成卷的散热膜卷内，用于驱动散热膜卷不断地将散热膜卷曲在一起；所述的放卷装置、收卷装置在金属薄膜加工方向上依次设置有：输送装置、涂胶机、上料装置、压延机，输送装置用于输送金属薄膜或散热膜；所述的涂胶机用于将用于粘结金属薄膜与石墨烯粉的粘合层均匀涂抹在金属薄膜表面上；所述的上料装置用于将石墨烯粉均匀撒在金属薄膜涂有胶水上；所述的压延机用于将撒在金属薄膜上的石墨烯压紧成膜且粘接在金属薄膜上。

Description

一种石墨烯金属基散热膜的制备装置

技术领域

本实用新型涉及一种石墨烯金属基散热膜，特别是涉及一种石墨烯金属基散热膜的制备装置。

背景技术

目前市场上大致可分为两大类同类产品，一类是由聚酰亚胺薄膜（PI膜）经高温炉压合石墨化，然后制成的散热膜（一般称为人工石墨膜）；另一类是经过石墨微粉和有机胶混合成浆料，然后通过刮涂设备将混合浆料刮涂在金属薄膜，烘干之后制成的石墨金属基复合散热膜（一般称为石墨膜）。

人工石墨膜因生产工艺问题，其散热膜的厚度只能控制在50μm（微米）以下且热通量太低，这一缺陷将人工石墨膜的散热功率限制在一定的范围之内。应用场景相对单一，在发热量大、工作温度高的电子元器件的工作场合表现一般。而且人工石墨膜因自身太过柔薄，产品的后续加工过程难度较高，加工成本最高。

另外，普通石墨金属膜因石墨涂层的散热性能不高，其散热性更多的是依赖金属薄膜自身的散热性能，整体上对金属膜的性能加成不高，无法发挥这一复合结构热通量高的优势，综合性能反而没有人工石墨膜高。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种石墨烯金属基散热膜的制备装置及其制备工艺，其工艺简单，且制备的石墨烯金属基散热膜具有较好的加工性能和散热性能。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种石墨烯金属基散热膜的制备装置，包括，放卷装置、收卷装置，放卷装置、收卷装置上分别安装有放卷轴、收卷轴，所述的放卷轴装入成卷的、需要放卷的金属薄膜卷内；

收卷轴装入加工完成后、成卷的散热膜卷内，用于驱动散热膜卷不断地将散热膜卷曲在一起；

所述的放卷装置、收卷装置在金属薄膜加工方向上依次设置有：输送装置、涂胶机、上料装置、压延机，输送装置用于输送金属薄膜或散热膜；

所述的涂胶机用于将用于粘结金属薄膜与石墨烯粉的粘合层均匀涂抹在金属薄膜表面上；

所述的上料装置用于将石墨烯粉均匀撒在金属薄膜涂有胶水上；

所述的压延机用于将撒在金属薄膜上的石墨烯压紧成膜且粘接在金属薄膜上。

作为本实用新型的进一步改进，输送装置上设置有第一输送辊、第二输送辊，第一输送辊、第二输送辊分别与金属薄膜两端面压紧，且第一输送辊、第二输送辊至少其中一个通过电机驱使而周向转动。

作为本实用新型的进一步改进，还包括冷干机，冷干机用于将空气冷干，然后压缩，且冷干机的排气口通过第一管道与混料器的进口连通；所述的第一管道还通过第二管道与送料斗连通，送料斗内存放有石墨烯粉；

混料器的出口通过第三管道与喷料装置进口连通，喷料装置用于将第三管道内、冷干压缩空气与石墨烯粉混合气流喷出；

喷料装置安装在上料装置的落料腔内，落料腔设置在落料壳内，落料壳下方设置有回料壳，回料壳内部为回料腔，所述的落料壳与回料壳之间设置有上料间隙。

作为本实用新型的进一步改进，第一管道上安装有用于控制第一管道开闭、开合大小的气阀；第二管道上安装有调节阀，调节阀用于控制第二管道的开闭、开合大小。

作为本实用新型的进一步改进，所述的喷料装置的气流喷出方向为背离金属薄膜方向。

作为本实用新型的进一步改进，所述的第二管道与第一管道连通位置距离冷干机的排气口的长度不大于喷料装置喷出口和冷干机的排气口总路径长度的1/7。

作为本实用新型的进一步改进，所述的上料装置，还包括，顶盖，所述的顶盖位于落料腔一侧上设置有均分体，所述的均分体为一回转体，其外表面为向落料腔凸出的弧面；

所述的喷料装置为喷料管，喷料管有多个，且均匀分布在落料腔周向上，所述的喷料管一端为喷出口、另一端分别与连通管连通，喷出口分别向均分体外表面倾斜设置；

所述的连通管与进料管一端连通，进料管另一端与混料腔连通，混料腔设置在落料壳内侧，所述的混料腔还与第三管道连通；

混料腔还与均料盘装配，所述的均料盘上设置有均料部分，均料部分位于落料腔内的部分上设置有数个贯穿的通槽或通孔；

均料部分装入混料腔内的侧壁上设置有叶片，叶片均匀分布在均料部分周向上；

所述的均料部分上下两端面、与混料腔装配处分别设置有密封凸环，所述的密封凸环用于将混料腔密封；

所述的第三管道内气流流出方向与均料部分外壁相切，所述的进料管气流流入方向也与均料部分外壁相切。

作为本实用新型的进一步改进，回料腔与回料管一端连通，回料管另一端与气泵的进风口连通，气泵的出风口通过回风管与连接管连通；所述的回风管与连接管连通处为回风处，回风处和与之最靠近的喷料管连接处的管长不大于进料管至回风处管长的1/8。

一种石墨烯金属基散热膜的制备工艺，包括如下步骤：

S1、在金属薄膜上均匀涂抹粘合层；

S2、将蓬松的石墨烯粉均布在金属薄膜的粘合层上；

S3、压延机通过3-10MPa的压力辗轧S2中的金属薄膜，使得石墨烯粉被压成石墨烯膜，然后通过粘合层与金属薄膜粘接固定。

作为本实用新型的进一步改进，S2中的石墨烯粉均布在金属薄膜的粘合层上的方法为：将石墨烯粉与冷干压缩空气充分混合，然后均匀喷洒在一个密封腔体之中，涂有粘合层的金属薄膜匀速从密封腔体底部经过，整个金属薄膜表面就会被铺上一层自由落下的石墨烯粉末，且石墨烯粉末会均匀分布在粘合层上。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的制备装置结构简单，且可通过上料装置使得石墨烯粉均匀分布在金属薄膜上，从而保证产品品质以及质量的稳定性。

2、本实用新型的制备工艺，在生产过程操作温度为常温，能耗更低，成品率更高。

3、本实用新型产品的尺寸弹性范围相当大，设计空间更大。

4、本实用新型产品有金属薄膜支撑，相比人工石墨膜，更方便后续的膜切加工。

5、本实用新型制备的产品充分利用了金属的储热和垂直方向的导热性能，同时结合了高热辐射性能的高纯石墨烯薄膜层，综合性能卓越。

6、本实用新型的制备工艺可以通过改变金属薄膜的材料种类、厚度来控制产品的综合性能和成本，应用场景覆盖率更高。

附图说明

图1是石墨烯金属基散热膜的制备装置结构示意图。

图2是石墨烯金属基散热膜的制备装置的上料装置结构示意图。

图3是石墨烯金属基散热膜的制备装置的上料装置结构示意图。

图4是石墨烯金属基散热膜的制备装置的上料装置结构示意图。

图5是石墨烯金属基散热膜的制备装置的上料装置结构示意图。

图6是石墨烯金属基散热膜的制备装置的上料装置结构示意图。

图7是石墨烯金属基散热膜的制备装置的均料盘结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

实施例一

参见图1，本实施例中石墨烯金属基散热膜的制备装置，包括，放卷装置110、收卷装置120，放卷装置110、收卷装置120上分别安装有放卷轴111、收卷轴121，所述的放卷轴111装入成卷的、需要放卷的金属薄膜卷210内，从而使得放卷轴111与金属薄膜卷210之间可以相对转动，使得金属薄膜卷210可以释放金属薄膜200；

收卷轴121装入加工完成后、成卷的散热膜卷220内，且收卷轴121可以驱动散热膜卷220周向转动，从而驱动散热膜卷220不断地将散热膜230卷曲在一起；

所述的放卷装置110、收卷装置120在金属薄膜200加工方向上依次设置有：输送装置130、涂胶机140、上料装置、压延机800，输送装置130上设置有第一输送辊131、第二输送辊132，第一输送辊131、第二输送辊132分别与金属薄膜200两端面压紧，且第一输送辊131、第二输送辊132至少其中一个通过电机驱使而周向转动，从而使得第一输送辊131、第二输送辊132可以驱动金属薄膜200移动；

所述的涂胶机140用于将用于粘结金属薄膜200与石墨烯粉的胶水均匀涂抹在金属薄膜200表面上；

所述的上料装置用于将石墨烯粉末均匀撒在金属薄膜200涂有胶水上；

所述的压延机800用于将撒在金属薄膜200上的石墨烯压紧成膜且粘接在金属薄膜200上，从而形成散热膜230（石墨烯金属基散热膜）。

还包括冷干机150，冷干机150用于将空气冷干，然后压缩，且冷干机150的排气口通过第一管道411与混料器330的进口连通，优选地，第一管道411上安装有用于控制第一管道411开闭、开合大小的气阀310；

所述的第一管道411还通过第二管道412与送料斗160连通，送料斗160内存放有石墨烯粉，且使用时，石墨烯粉通过第二管道412进入第一管道411内，然后通过混合器330混合。优选地，第二管道412上安装有调节阀412，调节阀412用于控制第二管道412的开闭、开合大小；

混料器330的出口通过第三管道413与喷料装置610进口连通，喷料装置610用于将第三管道413内、冷干压缩空气与石墨烯粉混合气流喷出；

喷料装置610安装在上料装置的落料腔511内，落料腔511设置在落料壳510内，落料壳510下方设置有回料壳520，回料壳520内部为回料腔521，所述的落料壳510与回料壳520之间设置有上料间隙501。使用时，金属薄膜从上料间隙穿过且喷料装置610喷出的石墨烯粉通过重力作用下落，从而均匀分布在金属薄膜200的粘接层（涂胶层）上。优选地，所述的上料装置与金属薄膜200密封配合，这种设计可以防止外部杂质进入上料装置内，从而吸附在金属薄膜200上影响产品质量，而且还能防止石墨烯粉外泄，造成环境污染、浪费石墨烯粉。

优选地，所述的喷料装置610的喷出方向为背离金属薄膜200方向。这种设计能够防止气流作用将石墨烯粉直接吹向金属薄膜200，从而造成石墨烯粉分布不均。而背离金属薄膜200方向吹出，会使得石墨烯粉喷出后再重力作用下落下，从而使其均匀分布在金属薄膜200上。

优选地，所述的第二管道412与第一管道411连通位置距离冷干机150的排气口的长度不大于喷料装置610喷出口和冷干机150的排气口总路径（气流路径）长度的1/7。这种设计会使得冷干机150吹出的气流对第二管道412形成抽吸力，也就为石墨烯粉进入第一管道411内提供动力。当然，也可以通过其它方式将石墨烯粉引入第一管道411内。

优选地，所述的混合器330为螺旋混合器，其用于将冷干压缩空气与石墨烯粉混合，一方面便于石墨烯粉的输送，另一方面冷干压缩空气从喷料装置610喷出后也利于石墨烯粉的均匀分布。

参见图2-图7，所述的上料装置，还包括，顶盖530，所述的顶盖530位于落料腔511一侧上设置有均分体531，所述的均分体531为一回转体，其外表面为向落料腔511凸出的弧面；

所述的喷料装置610为喷料管430，喷料管430有多个，且均匀分布在落料腔511周向上，所述的喷料管430一端为喷出口431、另一端分别与连通管420连通，喷出口431分别向均分体531外表面倾斜设置，从而使得喷出的气流直接打在均分体531外表面上，使得石墨烯粉被撞散开，从而使石墨烯粉能够在落料腔511径向上均匀分布，也就使得石墨烯粉均匀落在金属薄膜200上；

所述的连通管420与进料管421一端连通，进料管421另一端与混料腔512连通，混料腔512设置在落料壳510内侧，所述的混料腔512还与第三管道413连通，从而将混合有石墨烯粉的冷干压缩空气引入混料腔512内；

混料腔512还与均料盘700装配，所述的均料盘700上设置有均料部分720，均料部分720位于落料腔511内的部分上设置有数个贯穿的通槽或通孔，从而使得石墨烯粉、气流能够穿过；

均料部分720装入混料腔512内的侧壁上设置有叶片730，叶片730均匀分布在均料部分720周向上，使用时，第三管道413内的气流吹向叶片730，从而驱动叶片730转动，也就是驱动均料盘700转动，叶片转动时会进一步混合气流内的冷干压缩空气和石墨烯粉，然后再通过进料管421引入连接管420内，最后通过连接管420分别引入各个喷料管430内，再通过喷出口431向均分体531外表面喷出，最后通过均分体530分散开石墨烯粉，使其均匀分布在落料腔511内；

而在此过程中均料部分720转动，会进一步搅匀下落中的石墨烯粉，使得石墨烯粉在落料腔511径向上分布更加均匀，也就是能够保证落在金属薄膜200上的石墨烯粉厚度均匀，从而保证产品质量及质量的稳定性。

优选地，所述的均料部分720上下两端面、与混料腔512装配处分别设置有密封凸环710，所述的密封凸环710用于将混料腔512密封，从而防止气流从均料部分720与混料腔512之间的缝隙泄露。

优选地，所述的第三管道413内气流流出方向与均料部分720外壁相切，所述的进料管421气流流入方向也与均料部分720外壁相切。这种设计可以使得第三管道413内的气流更好地推动均料部分720转动而且在气流排出时，由于离心力作用，也使得气流更好地进入进料管421内。

优选地，回料腔521与回料管450一端连通，回料管450另一端与气泵340的进风口连通，气泵340的出风口通过回风管440与连接管420连通421。使用时，气流及下落的石墨烯粉部分会从落料腔进入回料腔521。此时，气泵340运行，将回料腔521内的气流抽送至连接管420内，从而进行循环使用。

优选地，所述的回风管440与连接管420连通处距离与之最靠近的喷料管430的管长不大于进料管421至此连通处管长的1/8。这种设计能够使得回风管440内的气流直接进入之最靠近的喷料管430内，从而对进料管421形成抽吸力，也就能够增加进入进料管内气流的动力。

实施例二

本实施例为制备石墨烯金属基散热膜的工艺，包括如下步骤：

S1、在金属薄膜上均匀涂抹粘合层，本实施例的粘合层为导热硅胶；

S2、将蓬松的石墨烯粉均布在金属薄膜的粘合层上；

S3、压延机通过3-10MPa的压力辗轧S2中的金属薄膜，使得石墨烯粉被压成石墨烯膜，然后通过粘合层与金属薄膜粘接固定。

优选地，S2中的石墨烯粉均布在金属薄膜的粘合层上的方法为将石墨烯粉与冷干压缩空气充分混合，然后均匀喷洒在一个密封腔体之中，涂有粘合层的金属薄膜匀速从密封腔体底部经过，整个金属薄膜表面就会被铺上一层自由落下的石墨烯粉末，且石墨烯粉末会均匀分布在粘合层上。

优选地，金属薄膜为铜膜。

本实用新型制备石墨烯金属基散热膜是由高纯度、高热传导性石墨烯材料形成的散热层经导热胶与高导热、热通量金属薄膜组合而成的复合散热材料。其分为三层：

1、金属层，可以为铜材和铝材或其它导热性强、热通量高的合金材料。起储热、导热和支撑作用。

2、粘合层，作为粘合金属膜与石墨烯的桥梁。

3、石墨烯薄膜层。将金属层传导过来的热量快速向空气中辐射出去。

当散热膜（本实用新型制备石墨烯金属基散热膜）贴合在电子元器件上，电子元器件工作发热之后，将热源产生的热量快速导入金属薄膜，然后将热量迅速在金属薄膜内（长度方向上）均布铺开，最后通过石墨烯薄膜层将热量辐射到周围的空气中，从而达到散热降温的作用。

本实用新型未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种石墨烯金属基散热膜的制备装置，包括，放卷装置、收卷装置，放卷装置、收卷装置上分别安装有放卷轴、收卷轴，所述的放卷轴装入成卷的、需要放卷的金属薄膜卷内；收卷轴装入加工完成后、成卷的散热膜卷内，用于驱动散热膜卷不断地将散热膜卷曲在一起；其特征是：

所述的放卷装置、收卷装置在金属薄膜加工方向上依次设置有：输送装置、涂胶机、上料装置、压延机，输送装置用于输送金属薄膜或散热膜；

所述的涂胶机用于将用于粘结金属薄膜与石墨烯粉的粘合层均匀涂抹在金属薄膜表面上；

所述的上料装置用于将石墨烯粉均匀撒在金属薄膜涂有胶水上；

所述的压延机用于将撒在金属薄膜上的石墨烯压紧成膜且粘接在金属薄膜上。

2.如权利要求1所述的制备装置，其特征是：输送装置上设置有第一输送辊、第二输送辊，第一输送辊、第二输送辊分别与金属薄膜两端面压紧，且第一输送辊、第二输送辊至少其中一个通过电机驱使而周向转动。

3.如权利要求1所述的制备装置，其特征是：还包括冷干机，冷干机用于将空气冷干，然后压缩，且冷干机的排气口通过第一管道与混料器的进口连通；所述的第一管道还通过第二管道与送料斗连通，送料斗内存放有石墨烯粉；

混料器的出口通过第三管道与喷料装置进口连通，喷料装置用于将第三管道内、冷干压缩空气与石墨烯粉混合气流喷出；

喷料装置安装在上料装置的落料腔内，落料腔设置在落料壳内，落料壳下方设置有回料壳，回料壳内部为回料腔，所述的落料壳与回料壳之间设置有上料间隙。

4.如权利要求3所述的制备装置，其特征是：第一管道上安装有用于控制第一管道开闭、开合大小的气阀；第二管道上安装有调节阀，调节阀用于控制第二管道的开闭、开合大小。

5.如权利要求3所述的制备装置，其特征是：所述的喷料装置的气流喷出方向为背离金属薄膜方向。

6.如权利要求3所述的制备装置，其特征是：所述的第二管道与第一管道连通位置距离冷干机的排气口的长度不大于喷料装置喷出口和冷干机的排气口总路径长度的1/7。

7.如权利要求3所述的制备装置，其特征是：所述的上料装置，还包括，顶盖，所述的顶盖位于落料腔一侧上设置有均分体，所述的均分体为一回转体，其外表面为向落料腔凸出的弧面；

所述的喷料装置为喷料管，喷料管有多个，且均匀分布在落料腔周向上，所述的喷料管一端为喷出口、另一端分别与连通管连通，喷出口分别向均分体外表面倾斜设置；

所述的连通管与进料管一端连通，进料管另一端与混料腔连通，混料腔设置在落料壳内侧，所述的混料腔还与第三管道连通；

混料腔还与均料盘装配，所述的均料盘上设置有均料部分，均料部分位于落料腔内的部分上设置有数个贯穿的通槽或通孔；

均料部分装入混料腔内的侧壁上设置有叶片，叶片均匀分布在均料部分周向上；

所述的均料部分上下两端面、与混料腔装配处分别设置有密封凸环，所述的密封凸环用于将混料腔密封；

所述的第三管道内气流流出方向与均料部分外壁相切，所述的进料管气流流入方向也与均料部分外壁相切。

8.如权利要求7所述的制备装置，其特征是：回料腔与回料管一端连通，回料管另一端与气泵的进风口连通，气泵的出风口通过回风管与连接管连通；所述的回风管与连接管连通处为回风处，回风处和与之最靠近的喷料管连接处的管长不大于进料管至回风处管长的1/8。