[發明專利]一種導熱石墨板及其制備方法

有效

• 申請號: 201611255237.X
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106626578B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 朱登偉;羅旺
• 申請（專利權）人: 株洲晨昕中高頻設備有限公司
• 主分類號: B32B7/12
• 分類號: B32B7/12;B32B9/00;B32B37/06;B32B37/10;B32B37/12;C09K5/14
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 盧宏;李發軍

本發明旨公開了一種導熱石墨板及其制備方法。所述導熱石墨板的制備方法其包括如下步驟：S1、將PI石墨膜的至少一面涂覆粘接劑；S2、將多片涂覆有粘接劑的PI石墨膜平鋪層疊至設計厚度形成石墨板坯；S3、將石墨板坯熱壓固化得板材，S4、進行降溫后的板材進行低溫熱處理，處理溫度為1200?1500℃，升溫速率為0.5?3℃/min，保溫0.5?3h后得導熱石墨板。本發明制得的石墨板具有高的導熱系數，高的石墨板強度，導熱板的使用溫度范圍可以高達1500℃，此外，石墨板的厚度可控。

技術領域

本發明涉及一種導熱石墨板及其制備方法，屬于導熱材料領域。

背景技術

一些特殊場合，如高溫(大于500℃)、酸堿腐蝕等場合的散熱是一件特別棘手的問題，它不僅需要散熱材料能夠承受如此高溫的環境，同時還需要其能在酸堿環境下不被腐蝕。

碳材料是一種耐酸耐堿的材料，它的石墨化形態具有較高的導熱系數，常用的石墨高導熱材料主要有一維的碳纖維、二維的石墨紙和三維的石墨塊。

碳纖維具極高的強度，同時在其軸線方向具有極高的導熱系數，但是其很難作為平面散熱材料。石墨紙通常為膨脹石墨壓制而成，由于其內部為不規則的石墨微晶排列，導熱性能較低，通常不超過400W/m·K。另一種新型的石墨紙是一種由聚酰亞胺高溫熱處理而來，聚酰亞胺是分子結構含有酰亞胺基鏈節的芳雜環高分子化合物，英文名Polyimide，簡稱PI。其內部為層面規則排列的石墨微晶，具有極高的導熱性能，但是其厚度往往不超過200μm，并且強度較低；石墨塊為石墨顆粒經過等靜壓及焙燒等工藝制備，內部結構同樣為不規則排列的石墨微晶，導熱性能通常不超過500W/m·K。

發明內容

本發明旨在提供一種導熱石墨板及其制備方法，通過該制備方法制得的石墨板具有高的導熱系數，高的石墨板強度，導熱板的使用溫度范圍可以高達1500℃，此外，石墨板的厚度可控。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種導熱石墨板的制備方法，其包括如下步驟：

S1、將PI石墨膜的至少一面涂覆粘接劑；

S2、將多片涂覆有粘接劑的PI石墨膜平鋪層疊至設計厚度形成石墨板坯；

S3、將石墨板坯熱壓固化得板材，其中熱壓固化為：

首先以0.5-3℃/min升溫至粘接劑軟化點溫度Tr，然后保溫0.5-3h，再以0.1-2℃/min升溫至1.2Tr-2Tr，保溫1-5h，并施加壓力20-80MPa，保壓1-5h，最后降溫得到板材；

S4、進行降溫后的板材進行低溫熱處理，處理溫度為1200-1500℃，升溫速率為0.5-3℃/min，保溫0.5-3h后得導熱石墨板。

優選所述PI石墨膜為經過2800℃-3000℃熱處理后的PI石墨膜。

優選地，在中間層的PI石墨膜的上下表面均涂覆有粘接劑。

根據本發明的實施例，還可以對本發明作進一步的優化，以下為優化后形成的技術方案：

為了進一步地提高石墨板的平面熱導率，在步驟S4之后進行高溫熱處理，以1-5℃/min升溫至2800-3000℃，保溫0.5-3h得到石墨板。令人驚訝的是，經過此步驟處理后的石墨板的熱導率達到了860W/m·K。

優選地，所述粘接劑包括瀝青和樹脂，其中瀝青和樹脂按如下質量份混合而成：

瀝青 1份；

樹脂 0.4-5份。

為了提高石墨板的結構強度，所述粘接劑包括瀝青、樹脂和提高石墨板強度的添加物，其中瀝青、樹脂和添加物按如下質量份混合而成：