[發明專利]一種導熱率可控的復合石墨導熱膜材料及其制備工藝

無效

• 申請號: 201310399555.3
• 申請日: 2013-09-05
• 公開（公告）號: CN103450857A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 崔光磊;張波;韓鵬獻;逄淑平;劉志宏;黃長水;姚建華;徐紅霞
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: C09K5/14
• 分類號: C09K5/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于導熱散熱材料技術領域，尤其涉及石墨導熱膜領域。

背景技術

電子工業、核工業、新能源、通信、化工等諸多領域中，設備運轉過程中產生的熱量如不能及時散失，則將會影響設備的穩定性、壽命及安全性。

目前傳統的散熱方式是在需散熱部件上裝上銅板或鋁板，進而采用葉片或風扇散熱。隨著工業設備向小型化、集成化發展，要求散熱系統要高效、小型、輕質、穩定。傳統以鋁、銅為代表的金屬導熱材料，已難以滿足現代工業的散熱要求。

碳材料時代的來臨,眾多碳材料的應用層出不窮，其中石墨膜材料憑借其極高的導熱率、輕薄等特點深受電子產品的青睞。隨著智能手機、平板電腦市場的推新換代，導熱石墨膜的市場需求逐步上升。

目前商業化應用的導熱石墨膜材料主要用兩種，一種是高分子膜經熱解石墨化后形成的高定向石墨膜；另一種是膨脹石墨碾壓后得到石墨膜。高溫熱解形成的高定向石墨膜，導熱率可達2000?W/m·K，但成本偏高且可加工性能也有待于提高，目前僅應用高端電子產品；膨脹石墨碾壓成的石墨膜，導熱率在500~800?W/m·K之間，其熱傳導性能低于高定向石墨膜，但比傳統鋁銅材料已有較大程度提升，由于其成本較低，已廣泛的應用于各類產品中。

目前，針對兩類石墨膜所存在問題已存在較多的有益嘗試。例如專利[CN101193837A]中在石墨膜表面涂覆有一層低于100nm的金屬層來增強石墨膜的表面，防止顆粒脫落；專利[CN202439289U]中采用石墨纖維織物來獲得大面積高導熱石墨膜，增強石墨膜的機械拉伸性能，這些專利均限于某類石墨膜的改性與提高工作，尚不能從根本上改變或解決導熱石墨膜行業中高導熱高成本、低成本低性能的產品局面。

兩類石墨膜性能與成本之間的兩極分化限定了其應用范圍，不利于導熱石墨膜產品在眾多行業中大規模、多層次的使用。如能結合兩類石墨膜的特點，取長補短，開發兼顧成本與性能之間的中間產品，可大大拓展導熱石墨膜在新的應用領域。

基于兩類石墨膜的特點，通過調配石墨膜的成分比例，實現石墨膜導熱性能與成本的調控，開發出可適應多種工狀條件的導熱石墨膜，是本專利解決的主要問題。

發明內容

本發明提供一種導熱率可控的復合石墨導熱膜材料及其制備工藝，提供一種將膨脹石墨與高定向熱解石墨兩者相結合的散熱膜材料，該材料具有熱導率可控、成本可控、易加工等特點，應用于導熱散熱領域。

一種導熱率可控的復合石墨導熱膜材料，其由特定類高分子材料石墨膜化形成的高定向石墨和膨脹石墨組成，導熱率在400~1200W/m·K之間可控。

高定向石墨膜由聚丙烯腈、聚苯、聚砜酰胺、聚酰亞胺、聚芳醚酮、中間相瀝青等易石墨化材料石墨化后制得。

膨脹石墨均勻分散于復合石墨膜中，其質量分數在30~80%之間，高定向石墨的質量分數在10~30%，膨脹石墨與高定向石墨的比例決定復合石墨膜的導熱率。

一種導熱率可控的復合石墨導熱膜材料，其導熱結構為高定向石墨充當平面導熱骨架，膨脹石墨填充其中提高薄膜的縱向傳熱性能。

一種導熱率可控的復合石墨導熱膜材料，其厚度在5微米到50微米之間，厚度優選為10微米到25微米之間。

一種導熱率可控的復合石墨導熱膜材料的制備工藝，按一定比例將膨脹石墨均勻分散于特定類高分子材料的聚合物中，經碾壓、烘干、石墨化、碾壓過程后制得具有高定向石墨與膨脹石墨復合結構的導熱石墨膜材料。其中特定類高分子材料是聚丙烯腈、聚苯、聚砜酰胺、聚酰亞胺、聚芳醚酮、中間相瀝青等易石墨化材料。

本發明的優點在于：將膨脹石墨與高定向石墨兩者復合，通過調配兩者在石墨膜中的比例，可獲得不同導熱率范圍的石墨膜，同時可以改善其機械加工性能，降低導熱石墨膜的成本。

附圖說明

?附圖1是本發明一種導熱率可控的復合石墨導熱膜的骨架結構示意圖。

附圖2是本發明一種導熱率可控的復合石墨導熱膜的制備工藝流程圖。

具體實施方式

在本發明中，利用高定向石墨與膨脹石墨的復合作用，實現石墨膜熱傳導性能的可控調節，同時消除石墨導熱膜的部分缺陷，降低石墨導熱膜的成本。下面結合具體實施例，對本發明做進一步的詳細介紹。