[發明專利]一種高效石墨烯散熱材料的制備方法與應用

在審

• 申請號: 201510348784.1
• 申請日: 2015-06-24
• 公開（公告）號: CN105084350A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 靳濤;孔作萬;簡瑜
• 申請（專利權）人: 東莞市普萬光電散熱科技有限公司
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及石墨烯技術領域，具體是一種高效石墨烯散熱材料的制備方法與應用。

背景技術

石墨烯是一種最堅硬和耐磨耐化學及耐腐蝕的材料，綜合性能優于所有金屬材料，在制備工藝方法優化成超細納米級材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；導熱系數高達5300W/m·K，高于納米碳管和金剛石及金屬，因此在全世界核發電站中的反應堆作為核心棒被稱為高散熱材料。與此同時也可應用于LED燈具，因其散熱功能優越及使用壽命延長、符合國家節能節排及綠色環保等優點：得到行業越來越廣泛的應用。但LED燈具在結構設計和封裝過程中發光二極管屬于冷光源瞬間發熱量高達130度的臨界點、在沒有散熱器的緊密支配下：導致而影響其壽命，LED燈具的散熱問題是全世界人研究的熱點。石墨烯作為高效散熱材料，用于LED燈具，能夠提高LED燈具的散熱能力。為了提高石墨烯散熱材料的散熱性能，需要使用純度高且分散性好的石墨烯。但制作高效石墨烯散熱材料的制備方法及工藝技術是一大難點。

目前已有較多文獻公開報道利用液相法在純水溶液、DMF或者和水的混合液、碳酸乙烯酯等溶劑中制備石墨烯。液相法被認為是規模化低成本制備石墨烯材料的最有前景的方法。在這些極性溶劑中，氧化石墨在水溶液中易于剝離分散形成膠體溶液，但還原制備石墨烯時易于團聚結塊，并且難于洗滌分離出產物。

食品抗氧化劑通常用在食品等產品中，用來延長食品的保質期或者保持其營養。常用的食品抗氧化劑主要有3-叔丁基-4-羥基苯甲醚(BHA)、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)、叔丁基對苯二酚(THBQ)、沒食子酸正丙酯(PG)、沒食子酸正辛酯(OG)和沒食子酸十二丙酯(DG)，這些食品抗氧化劑可以防止活潑性的氧(氮或氯)自由基對食品造成的氧化損傷，已經被很多國家允許作為食品添加劑在食品中使用。食品抗氧化劑是一類具有還原性的、生物相容性的化合物，因此，是一種綠色的還原氧化石墨烯的物質。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高效石墨烯散熱材料的制備方法與應用，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種高效石墨烯散熱材料的制備方法與應用，其步驟如下：1、配置食品抗氧化劑溶液，以BHA、BHT、THBQ、PG、OG和DG食品抗氧化劑中的一種或幾種為溶質，以甲醇、乙醇、乙腈或異丙醇溶液中的一種或幾種為溶劑，配制含檸檬酸的食品抗氧化劑溶液；2、制備氧化石墨烯的膠體溶液；3、向所述膠體溶液中加入中性鹽，混勻后得到氧化石墨烯中性鹽溶液中，中性鹽為氯化鉀、氯化鈉、硫酸鉀及硫酸鈉中的至少一種；4、向所述氧化石墨烯中性鹽溶液中加入食品抗氧化劑溶液，加熱還原得到石墨烯。

作為本發明進一步的方案：制備氧化石墨烯的膠體溶液包括以下步驟：將氧化石墨與溶劑在研缽中混合，研碎得到膠狀物；將所述膠狀物加入到溶劑中進行超聲剝離得到所述氧化石墨烯的膠體溶液。

作為本發明再進一步的方案：制備氧化石墨烯的膠體溶液中，所述溶劑為水、醇或者水與醇的混合物。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：1、通過向氧化石墨烯的膠體溶液中加入中性鹽，中性鹽電離出來的正離子可以與氧化石墨烯表層的氧作用，形成化合共扼兀鍵的結構，進而成為絮狀或電子網狀的聚合物，還原時由于正負離子的存在，氧化石墨烯片層相互排斥引成空氣對流，聚合而得到穩定的片狀石墨烯；2、添加中性鹽后，溶液的浮力大大增加，也有利于還原后得到的石墨烯在溶液中漂浮，而難以沉降形成塊狀，從而還原后可以得到具有良好分散性、不結塊的石墨烯，；3、采用食品抗氧化劑作為還原劑，食品抗氧化劑本身及其氧化產物均是對人體無毒無害的物質，且在制備過程中不產生對人體有害的副產物；4、可以通過簡單的清洗，將食品抗氧化劑本身及其氧化產物與石墨烯分離，可以得到高純度的石墨烯；5、該石墨烯散熱材料的制備方法能夠制備出純度高且分散性好的石墨烯，作為散熱材料，應用于LED燈具，能夠大大提高LED燈具散熱性能，解決了LED燈具散熱之關鍵難題。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。

一種高效石墨烯散熱材料的制備方法與應用，其步驟如下：

1、配置食品抗氧化劑溶液，以BHA、BHT、THBQ、PG、OG和DG食品抗氧化劑中的一種或幾種為溶質，以甲醇、乙醇、乙腈或異丙醇溶液中的一種或幾種為溶劑，配制含檸檬酸的食品抗氧化劑溶液；