【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及导热界面材料领域，c01b32/184，尤其涉及一种强化纵向导热率的导热膜及其应用。
技术介绍
1、作为新型的二维材料，石墨烯因其独特的单石墨原子层结构使其在导热、散热等方面得到了广泛的应用。其所制备的石墨烯导热膜普遍作为电子产品的散热装置，虽然石墨烯导热膜具有极高的面内导热率，其横向导热率理论上高达5300w/m·k，但因其在纵向上的分子间结构较少，导致纵向导热率较低，一般只有10-20w/m·k；如何提升石墨烯导热膜的纵向导热率一直是行业内被研究的热点。
2、现有技术中会采用cvd法在基体表面制备出垂直取向的石墨烯以增加纵向导热率，但是这种方法对设备的要求高，制备条件苛刻，不能大规模工业化应用。中国专利cn115092915b公开了一种纤维阵列增强的石墨烯产品、装置、制备方法；该专利先将纤维阵列垂直排列在基材上，再在基材上涂布氧化石墨烯浆料，通过热处理制成纤维阵列增强的石墨烯导热垫片，提高了垫片的纵向导热性能。但是，该专利中纵向导热率的大小取决于纤维的纵向排布状态，纵向导热率稳定性难以控制，且纤维和石墨烯间容易出现开裂，导致纵向导热率降低。中国专利cn113148986a公开了一种高导热自支撑垂直取向石墨烯薄膜的制备方法，该专利将氧化石墨烯和改性单壁碳纳米管混合后进行电化学沉积和石墨化处理，得到垂直取向的石墨烯膜，提升了石墨烯膜的导热性；但是其纵向导热系数仅为2.214-5.729w/m·k，仍然处于很低的水平。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题
2、s1、将氧化石墨溶液和添加剂溶液按照一定质量比混合，制成混合浆料；将混合浆料涂布在基材上干燥后得到膜片，对其进行切割；
3、s2、根据导热膜厚度将规定数量切割后的膜片进行堆叠；
4、s3、将堆叠好的膜片置于50-250℃下预处理30-100h；
5、s4、对膜片碳化处理；
6、s5、对膜片石墨化处理；
7、s6、压延成成品。
8、进一步地，所述s1中氧化石墨溶液的质量分数为1-15％，优选为2-10％，更优选为3-8％。若无特别说明，本申请中所述的溶液均为水溶液，下同。
9、进一步地，所述氧化石墨溶液的ph值为5.5-9。
10、优选地，所述氧化石墨溶液的ph值为6-8。
11、进一步地，所述添加剂选自短切碳纤维、碳纳米管、石墨烯、富勒烯中的至少一种。
12、进一步地，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、双壁碳纳米管中的至少一种。
13、进一步地，所述添加剂溶液中添加剂的质量分数为20-70wt％。
14、优选地，所述添加剂溶液中添加剂的质量分数为30-50wt％。
15、进一步地，所述s1的混合浆料中氧化石墨和添加剂的质量比为100：5-30。本申请利用添加剂和氧化石墨混合，在横向热传导更加优异的石墨层中穿插分布一定量的添加剂等以增加石墨烯膜中纵向分布的分子结构，此类添加剂如碳纳米管可通过其独特的结构进行弹道运输和扩散运输，提升导热膜的纵向导热率，但是需要控制添加剂的用量，以避免其影响石墨烯二维层状结构的连续性而导致横向导热率下降的情况。
16、优选地，所述s1的混合浆料中氧化石墨和添加剂的质量比为100：5-20。
17、在一种优选的实施方式中，所述s1的混合浆料中氧化石墨和添加剂的质量比为100：5-15。
18、进一步地，所述s1中涂布的湿膜厚度为1-10mm，优选为2-8mm，更优选为2-6mm。
19、进一步地，所述s1中切割后膜片的长×宽规格为10-50cm×10-50cm。本申请膜片的规格并无严格规定，可根据实际导热膜需要进行调整。
20、在一种实施方式中，所述s1中切割后膜片的长×宽规格为30×30cm。
21、进一步地，本申请对所述导热膜的厚度并无严格规定，可根据需要进行调整。
22、在一种实施方式中，所述导热膜的厚度为20-1500μm。
23、进一步地，所述s2中膜片堆叠时相邻膜片之间需要预留一定间隙。
24、进一步地，所述s2中膜片的总厚度和预留总间隙的比例为100：20-90，优选为100：30-80。
25、进一步地，所述s3中预处理为：50-65℃烧结3-8h，70-90℃烧结6-15h，100-160℃烧结30-60h，210-270℃烧结5-15h。
26、进一步地，所述s3中预处理为：50-65℃烧结3-8h，70-90℃烧结6-15h，100-140℃烧结40-60h，230-260℃烧结5-15h。
27、优选地，所述s3中预处理为：50-60℃烧结4-6h，75-85℃烧结8-12h，110-130℃烧结40-60h，240-255℃烧结8-15h。
28、进一步地，所述碳化处理为：300-600℃烧结1-5h，650-1100℃烧结2-6h，1300-1700℃烧结1-6h。
29、进一步地，所述碳化处理为：400-600℃烧结1-3h，700-1000℃烧结3-6h，1400-1600℃烧结3-5h。
30、在一种优选的实施方式中，所述碳化处理为：500℃烧结1-3h，800℃烧结3-5h，1500℃烧结3-5h。
31、进一步地，所述石墨化处理的处理温度设置为：1-3h内由室温升温至1000℃，4-7h内由1000℃升温至2000℃，5-8h内升温由2000℃升温至2800℃，保温2-10h。
32、本申请根据膜片原料种类针对性优化预处理的温度条件，不仅使膜片膨胀后将间隙填满，还保证该温度下可以产生排列分布更加规整的微晶，保证预处理过程和碳化过程中微晶的生长尺寸更加合适，从而提高导热膜的导热性能；当预处理温度过高时会导致导热膜中石墨产生晶间缺陷而使导热性能下降，甚至还会使膜片在石墨化过程中开裂，或者制备的膜片表面不平整等不良现象；此外，合适的石墨化温度可进一步优化微晶的发育，提高导热膜的导热率。
33、其次，本申请还提供了所述强化纵向导热率的导热膜在散热装置上的应用。
34、进一步地，所述强化纵向导热率的导热膜用于pad、igbt、笔记本电脑喇叭、工矿led灯或无人机激光定位器上的散热装置。
35、有益效果
36、1、本申请在氧化石墨烯中加入添加剂并同时进行预处理、碳化、石墨化等操作，使添加剂的纵向分布和石墨的横向生成同时进行并共存，提升了两者的相容性，避免了传统方案中材料不兼容导致的膜开裂或性能不稳定的现象；
37、2、本申请优化添加剂的种类和相对用量，可保证导热膜横向导热率不下降的同时，还能具有优异的纵向导热率，其纵向导热率高达30w/m·k，远优于行业一般水平；...
【技术保护点】
1.一种强化纵向导热率的导热膜，其特征在于，所述导热膜的制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的导热膜，其特征在于，所述添加剂选自短切碳纤维、碳纳米管、石墨烯、富勒烯中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的导热膜，其特征在于，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、双壁碳纳米管中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的导热膜，其特征在于，所述S1的混合浆料中氧化石墨和添加剂的质量比为100：5-30。
5.根据权利要求1所述的导热膜，其特征在于，所述S2中膜片堆叠时相邻膜片之间需要预留一定间隙。
6.根据权利要求5所述的导热膜，其特征在于，S2中膜片的总厚度和预留总间隙的比例为100：20-90。
7.根据权利要求1所述的导热膜，其特征在于，所述S3中预处理为：50-65℃烧结3-8h，70-90℃烧结6-15h，100-160℃烧结30-60h，210-270℃烧结5-15h。
8.根据权利要求1所述的导热膜，其特征在于，所述碳化处理为：300-600℃烧结1-5h，650-1100℃
9.根据权利要求1所述的导热膜，其特征在于，所述石墨化处理的处理温度设置为：1-3h内由室温升温至1000℃，4-7h内由1000℃升温至2000℃，5-8h内升温由2000℃升温至2800℃，保温2-10h。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的导热膜在散热装置上的应用，其特征在于，所述强化纵向导热率的导热膜用于pad、IGBT、笔记本电脑喇叭、工矿LED灯或无人机激光定位器上的散热装置。
...【技术特征摘要】
1.一种强化纵向导热率的导热膜，其特征在于，所述导热膜的制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的导热膜，其特征在于，所述添加剂选自短切碳纤维、碳纳米管、石墨烯、富勒烯中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的导热膜，其特征在于，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、双壁碳纳米管中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的导热膜，其特征在于，所述s1的混合浆料中氧化石墨和添加剂的质量比为100：5-30。
5.根据权利要求1所述的导热膜，其特征在于，所述s2中膜片堆叠时相邻膜片之间需要预留一定间隙。
6.根据权利要求5所述的导热膜，其特征在于，s2中膜片的总厚度和预留总间隙的比例为100：20-90。
7.根据权利要求1所述的导热膜，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：焦岩岩，邓子明，张志旭，
申请(专利权)人：星途常州碳材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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