[發(fā)明專利]高熱通量石墨烯-聚酰亞胺碳化膜及其制備方法和用途

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110307787.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112919452A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 藺洪振;李麟閣;程雙;李付錦;王健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州烯時(shí)代材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C01B32/184
• 分類號(hào): C01B32/184;C01B32/19;C01B32/05
• 代理公司: 蘇州市指南針專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32268
• 代理人: 王友生

1.一種高熱通量石墨烯-聚酰亞胺碳化膜的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟：

(1)將石墨烯粉體分散在極性有機(jī)溶劑中，并加入聚酰胺酸兩種單體中的一種充分混合得到漿料A，再將另一種單體溶解于極性有機(jī)溶劑得到漿料B；

(2)將所述漿料A和漿料B經(jīng)多層共擠方式流延成膜，經(jīng)反應(yīng)聚合，干燥，雙向拉伸，熱處理進(jìn)行亞胺化，制得石墨烯-聚酰亞胺復(fù)合膜；

(3)將所述石墨烯-聚酰亞胺復(fù)合膜轉(zhuǎn)移至碳化爐中，在氬氣保護(hù)下高溫碳化；再轉(zhuǎn)移至石墨爐中，經(jīng)高溫石墨化，制得石墨烯-聚酰亞胺碳化膜；

其中，兩種所述單體分別為二胺和二酐；

所述石墨烯的質(zhì)量占所述碳化膜總質(zhì)量的5～10％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熱通量石墨烯-聚酰亞胺碳化膜的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中，流延成膜厚度為200～800μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熱通量石墨烯-聚酰亞胺碳化膜的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中，雙向拉伸使拉伸后的薄膜縱向或橫向延伸至拉伸前的薄膜的1.5～3倍。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熱通量石墨烯-聚酰亞胺碳化膜的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中，亞胺化終點(diǎn)溫度為150～300℃，時(shí)間為2～6h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熱通量石墨烯-聚酰亞胺碳化膜的制備方法，其特征在于：所述石墨烯粉體的顆粒長(zhǎng)度和寬度均為0.2～30μm，厚度為1～20nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熱通量石墨烯-聚酰亞胺碳化膜的制備方法，其特征在于：所述石墨烯粉體中采用包括以下步驟制備得到的石墨烯：

a、將石墨和濃硫酸混合得到混合溶液，對(duì)所述混合溶液進(jìn)行超聲處理，使得化學(xué)插層和機(jī)械剝離同時(shí)進(jìn)行，超聲處理后所得溶液包括上層的石墨烯和下層的濃硫酸溶液；其中，所述濃硫酸的質(zhì)量濃度為75～98％；

b、分離所得的石墨烯和濃硫酸溶液；

c、用水洗滌步驟b中分離出的石墨烯，經(jīng)過(guò)濾、干燥得到最終石墨烯。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熱通量石墨烯-聚酰亞胺碳化膜的制備方法，其特征在于：所述二胺和二酐單體在惰性氣體保護(hù)和極性有機(jī)溶劑的存在下進(jìn)行縮聚反應(yīng)，極性有機(jī)溶劑的添加量使得聚酰胺酸溶液的固含量的為5～30％。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熱通量石墨烯-聚酰亞胺碳化膜的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中，碳化過(guò)程終點(diǎn)溫度為900～1200℃，石墨化過(guò)程終點(diǎn)溫度為2800～3000℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熱通量石墨烯-聚酰亞胺碳化膜的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，所述石墨烯-聚酰亞胺碳化膜厚度為50～150μm。

10.一種散熱元件，其特征在于，所述散熱元件用于柔性可穿戴設(shè)備、照明設(shè)備、電子器件或工業(yè)設(shè)備上散熱，散熱元件含有權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的一種高熱通量石墨烯-聚酰亞胺碳化膜的制備方法制備的石墨烯-聚酰亞胺碳化膜。