專利名稱：一種高導(dǎo)熱石墨膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聞效導(dǎo)熱材料，具體 涉及一種聞導(dǎo)熱石墨I旲及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，散熱問題成為許多領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵。航天飛行器熱控系統(tǒng)的電子設(shè)備趨于小型化、輕量化、結(jié)構(gòu)緊湊化、運行高效化，運行過程中會產(chǎn)生和積累大量的熱量。大型計算機、筆記本電腦的CPU及許多民用電器裝置性能不斷提升、元器件集成度高，使系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量驟増。這些熱量若不能及時導(dǎo)出，電子器件的正常工作及系統(tǒng)的穩(wěn)定性就會受到嚴重影響。因而，對作為熱控重要組成部分的導(dǎo)熱材料提出更高的要求。然而，傳統(tǒng)的導(dǎo)熱件多是金屬，如鋁、銅，由于金屬本身密度較大、熱膨脹系數(shù)較高、導(dǎo)熱系數(shù)低等局限性，已經(jīng)很難滿足現(xiàn)有電器裝置的散熱需求。因此，迫切需要質(zhì)量輕、導(dǎo)熱率高的材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供ー種高導(dǎo)熱石墨膜，其具有質(zhì)輕、導(dǎo)熱系數(shù)高、耐彎曲的優(yōu)點，適用于散熱要求高的電子器件中，為電子產(chǎn)品的薄型化發(fā)展提供可能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
ー種高導(dǎo)熱石墨膜的制備方法，其按照以下制備方法制得
1)天然石墨提純
a)按質(zhì)量百分數(shù)計將天然石墨85%-95%、復(fù)合氧化劑2.5%_7. 5%、水2. 5%_7. 5%調(diào)制成稀糊狀；
b)在50-360°C條件下反應(yīng)1-18小時；
c)加入質(zhì)量為步驟b)反應(yīng)后的物料質(zhì)量的1%_5%的絡(luò)合劑；
d)加水洗滌至PH呈中性；
e)離心脫水、烘干，得到天然石墨粉；
2)天然石墨酸化將提純后的天然石墨粉放入酸處理液中酸化；
3)除雜質(zhì)酸化后的天然石墨粉放入氫氟酸溶液中浸泡；
4)水洗水洗溫度為了0-25°C ；
5)膨化水洗后的天然石墨粉放入石墨膨脹爐中進行高溫膨脹，而后進入冷卻器降
溫；
6)壓延成片7)碳化壓延成片的天然石墨膜放置于碳化爐中碳化；
8)石墨化將碳化后的天然石墨膜放置于石墨化爐中石墨化。優(yōu)選地，所述天然石墨的含碳量為95%以上，粒度為20目至80目。碳含量越高的天然石墨其純度越高，越有利于最終產(chǎn)品導(dǎo)熱系數(shù)的提高。采用20目至80目的天然石墨制作的高導(dǎo)熱石墨膜導(dǎo)熱系數(shù)最高，粒徑太小，膨化后膨脹石墨直徑比小，不利于壓延成片；粒徑太大，制作的產(chǎn)品強度不夠，晶型結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。優(yōu)選地，所述復(fù)合氧化劑為三氯化鐵和過硫酸銨按質(zhì)量比為I :3混合制得。優(yōu)選地，所述絡(luò)合劑為三こ醇胺、1，10-鄰ニ氮菲、EDTA、ニ巰基丙醇、ニ巰基丙烷磺酸鈉、巰基こ胺、巰基こ酸、硫脲、氟化氨、8-羥基喹啉、鉻酸鉀、硫化鈉、銅試劑、氰化物、こ酰丙酮、檸檬酸、酒石酸、草酸、磺基水楊酸、EGTA、こニ胺四丙酸、三こ撐四肢、磷酸鹽、醇 胺類、氨基羧酸鹽、羥基羧酸鹽、有機磷酸鹽、聚丙烯酸類中的ー種。優(yōu)選地，所述酸處理液為硫酸、過硫酸胺、鹽酸、硝酸中的ー種或兩種以上配制而成的溶液，酸處理液中氫離子的濃度為O. 2-0. 5mol/L，酸化處理的溫度為30°C _120°C，處理時間為O. 5-3小時。優(yōu)選地，所述氫氟酸溶液的質(zhì)量濃度為3%_5%，浸泡時間為O. 5-2小吋。優(yōu)選地，步驟5)膨化的溫度為800-1000°C，時間為3_20秒。優(yōu)選地，步驟6)壓延成片分三次壓延進行，且三次壓延中對輥的間距逐漸減小。t匕如要制得厚度為O. 2mm的產(chǎn)品，第一次壓延時對輥的間距為I. 0mm，第二次壓延時對輥的間距為O. 5mm，第三次壓延時對輥的間距為O. 2mm。壓延成片分三次進行，對輥的間距逐次遞減，保證了壓制的產(chǎn)品厚度均勻。優(yōu)選地，碳化溫度為1300°C，時間為10小時，消除了產(chǎn)品附著的雜質(zhì)；石墨化的溫度為2900°C，時間為10小時，使碳原子晶型結(jié)構(gòu)重排，由ニ維晶型重排為三維晶型結(jié)構(gòu)，大幅度提高導(dǎo)熱系數(shù)；碳化和石墨化均是在惰性氣體的保護下進行的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
1、本發(fā)明的方法所制得的高導(dǎo)熱石墨膜具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)在1900kW/m. k，是目前常用用的金屬導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)的4-5倍，可廣泛應(yīng)用于高功率LED、智能手機、液晶面板、平板電腦、筆記本電腦、飛行器等產(chǎn)品；
2、本發(fā)明的方法所制得的高導(dǎo)熱石墨膜在產(chǎn)品厚度低的同時具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，為電子產(chǎn)品的薄型化發(fā)展提供了可能。
具體實施例方式下面通過具體實施例子對本發(fā)明ー種高導(dǎo)熱石墨膜及其制備方法作進ー步詳細說明。實施例I
ー種高導(dǎo)熱石墨膜，其按以下步驟制得
I)天然石墨提純
a)按質(zhì)量百分數(shù)計將天然石墨95%、復(fù)合氧化劑2. 5%、水2. 5%調(diào)制成稀糊狀，所述天然石墨的含碳量為95%，粒度為20目至80目，所述復(fù)合氧化劑為三氯化鐵和過硫酸銨按質(zhì)量比為I :3混合制得；
b)在50°C條件下反應(yīng)18小時；
c)加入質(zhì)量為步驟b)反應(yīng)后的物料質(zhì)量的1%的絡(luò)合劑，所述絡(luò)合劑為三こ醇胺；
d)加水洗滌至PH呈中性；
e)離心脫水、烘干，得到天然石墨粉；
2)天然石墨酸化將提純后的天然石墨粉放入酸處理液中酸化，所述酸處理液為鹽酸和硝酸的混合溶液，酸處理液中氫離子的濃度為O. 2mol/L，酸化處理的溫度為30°C，處理時間為3小時；
3)除雜質(zhì)酸化后的天然石墨粉放入氫氟酸溶液中浸泡，所述氫氟酸溶液的質(zhì)量濃度 為5%，浸泡時間為O. 5小時；
4)水洗水洗溫度為了0-25°C ；
5)膨化水洗后的天然石墨粉放入石墨膨脹爐中進行高溫膨脹，膨化的溫度為800°C，時間為20秒，而后進入冷卻器降溫；
6)壓延成片第一次壓延時對輥的間距為I.0mm，第二次壓延時對輥的間距為O. 5mm,第三次壓延時對棍的間距為O. 2mm,制成厚度為O. 2mm的天然石黑膜；
7)碳化壓延成片的天然石墨膜放置于氮氣保護的碳化爐中碳化，碳化溫度為1300°C，時間為10小時；
8)石墨化將碳化后的天然石墨膜放置于氮氣保護的石墨化爐中石墨化，石墨化的溫度為2900°C，時間為10小時。按照標準《ASTM E1461-01用閃光法確定固體熱擴散率的試驗方法》測得上述方法制得的高導(dǎo)熱石墨膜的導(dǎo)熱系數(shù)為1950 kw/m. k。實施例2
ー種高導(dǎo)熱石墨膜，其按以下步驟制得
1)天然石墨提純
a)按質(zhì)量百分數(shù)計將天然石墨85%、復(fù)合氧化劑7.5%、水7. 5%調(diào)制成稀糊狀，所述天然石墨的含碳量為96%，粒度為20目至80目，所述復(fù)合氧化劑為三氯化鐵和過硫酸銨按質(zhì)量比為I :3混合制得；
b)在360°C條件下反應(yīng)I小時；
c)加入質(zhì)量為步驟b)反應(yīng)后的物料質(zhì)量的3%的絡(luò)合劑，所述絡(luò)合劑為こニ胺四丙
酸；
d)加水洗滌至PH呈中性；
e)離心脫水、烘干，得到天然石墨粉；
2)天然石墨酸化將提純后的天然石墨粉放入酸處理液中酸化，所述酸處理液為硫酸和過硫酸胺的混合溶液，酸處理液中氫離子的濃度為O. 5mol/L，酸化處理的溫度為80°C，處理時間為2小時；
3)除雜質(zhì)酸化后的天然石墨粉放入氫氟酸溶液中浸泡，所述氫氟酸溶液的質(zhì)量濃度為3%，浸泡時間為2小時；
4)水洗水洗溫度為了0-25°C ；
5)膨化水洗后的天然石墨粉放入石墨膨脹爐中進行高溫膨脹，膨化的溫度為1000°C，時間為3-10秒，而后進入冷卻器降溫；
6)壓延成片第一次壓延時對輥的間距為O.5mm，第二次壓延時對輥的間距為O. 2mm,第三次壓延時對棍的間距為O. Imm,制成厚度為O. Imm的天然石黑膜；
7)碳化壓延成片的天然石墨膜放置于氬氣保護的碳化爐中碳化，碳化溫度為1300°C，時間為10小時；
8)石墨化將碳化后的天然石墨膜放置于氬氣保護的石墨化爐中石墨化，石墨化的溫度為2900°C，時間為10小時。按照標準《ASTM E1461-01用閃光法確定固體熱擴散率的試驗方法》測得上述方法制得的高導(dǎo)熱石墨膜的導(dǎo)熱系數(shù)為1900 kw/m. k。
實施例3
ー種高導(dǎo)熱石墨膜，其按以下步驟制得
1)天然石墨提純
a)按質(zhì)量百分數(shù)計將天然石墨90%、復(fù)合氧化劑5%、水5%調(diào)制成稀糊狀，所述天然石墨的含碳量為96%，粒度為20目至80目，所述復(fù)合氧化劑為三氯化鐵和過硫酸銨按質(zhì)量比為I :3混合制得；
b)在200°C條件下反應(yīng)10小時；
c)加入質(zhì)量為步驟b)反應(yīng)后的物料質(zhì)量的5%的絡(luò)合劑，所述絡(luò)合劑為EDTA；
d)加水洗滌至PH呈中性；
e)離心脫水、烘干，得到天然石墨粉；
2)天然石墨酸化將提純后的天然石墨粉放入酸處理液中酸化，所述酸處理液為硝酸溶液，氫離子的濃度為O. 3mol/L，酸化處理的溫度為120°C，處理時間為O. 5小時；
3)除雜質(zhì)酸化后的天然石墨粉放入氫氟酸溶液中浸泡，所述氫氟酸溶液的質(zhì)量濃度為4%,浸泡時間為I小時；
4)水洗水洗溫度為了0-25°C ；
5)膨化水洗后的天然石墨粉放入石墨膨脹爐中進行高溫膨脹，膨化的溫度為900°C，時間為10-15秒，而后進入冷卻器降溫；
6)壓延成片第一次壓延時對輥的間距為O.5mm，第二次壓延時對輥的間距為O. 2mm,第三次壓延時對棍的間距為O. Imm,制成厚度為O. Imm的天然石黑膜；
7)碳化壓延成片的天然石墨膜放置于氬氣保護的碳化爐中碳化，碳化溫度為1300°C，時間為10小時；
8)石墨化將碳化后的天然石墨膜放置于氬氣保護的石墨化爐中石墨化，石墨化的溫度為2900°C，時間為10小時。按照標準《ASTM E1461-01用閃光法確定固體熱擴散率的試驗方法》測得上述方法制得的高導(dǎo)熱石墨膜的導(dǎo)熱系數(shù)為1940 kw/m. k。上述實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，不能以此來限定本發(fā)明的保護范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上所做的任何非實質(zhì)性的變化及替換均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種高導(dǎo)熱石墨膜的制備方法，其特征在于依次包括以下步驟 1)天然石墨提純 a)按質(zhì)量百分數(shù)計將天然石墨85%-95%、復(fù)合氧化劑2.5%_7. 5%、水2. 5%_7. 5%調(diào)制成稀糊狀； b)在50-360°C條件下反應(yīng)1-18小時； c)加入質(zhì)量為步驟b)反應(yīng)后的物料質(zhì)量的1%_5%的絡(luò)合劑； d)加水洗滌至PH呈中性； e)離心脫水、烘干，得到天然石墨粉； 2)天然石墨酸化將提純后的天然石墨粉放入酸處理液中酸化； 3)除雜質(zhì)酸化后的天然石墨粉放入氫氟酸溶液中浸泡； 4)水洗 5)膨化水洗后的天然石墨粉放入石墨膨脹爐中進行高溫膨脹，而后進入冷卻器降溫； 6)壓延成片 7)碳化壓延成片的天然石墨膜放置于碳化爐中碳化； 8)石墨化將碳化后的天然石墨膜放置于石墨化爐中石墨化。
2.如權(quán)利要求I所述的高導(dǎo)熱石墨膜的制備方法，其特征在于所述天然石墨的含碳量為95%以上，粒度為20目至80目。
3.如權(quán)利要求I所述的高導(dǎo)熱石墨膜的制備方法，其特征在于所述復(fù)合氧化劑為三氯化鐵和過硫酸銨按質(zhì)量比為I :3混合制得。
4.如權(quán)利要求I所述的高導(dǎo)熱石墨膜的制備方法，其特征在于所述絡(luò)合劑為三乙醇胺、1，10_鄰二氮菲、EDTA、二巰基丙醇、二巰基丙烷磺酸鈉、巰基乙胺、巰基乙酸、硫脲、氟化氨、8-羥基喹啉、鉻酸鉀、硫化鈉、銅試劑、氰化物、乙酰丙酮、檸檬酸、酒石酸、草酸、磺基水楊酸、EGTA、乙二胺四丙酸、三乙撐四胺、磷酸鹽、醇胺類、氨基羧酸鹽、羥基羧酸鹽、有機磷酸鹽、聚丙烯酸類中的一種。
5.如權(quán)利要求I所述的高導(dǎo)熱石墨膜的制備方法，其特征在于所述酸處理液為硫酸、過硫酸胺、鹽酸、硝酸中的一種或兩種以上配制而成的溶液，酸處理液中氫離子的濃度為O.2-0. 5mol/L。
6.如權(quán)利要求I所述的高導(dǎo)熱石墨膜的制備方法，其特征在于所述氫氟酸溶液的質(zhì)量濃度為3%-5%，浸泡時間為O. 5-2小時。
7.如權(quán)利要求I所述的高導(dǎo)熱石墨膜的制備方法，其特征在于步驟5)膨化的溫度為800-1000°C，時間為 3-20 秒。
8.如權(quán)利要求I所述的高導(dǎo)熱石墨膜的制備方法，其特征在于步驟6)壓延成片分三次壓延進行，且三次壓延中對輥的間距逐漸減小。
9.如權(quán)利要求I所述的高導(dǎo)熱石墨膜的制備方法，其特征在于碳化溫度為1300°C，時間為10小時；石墨化的溫度為2900°C，時間為10小時；碳化和石墨化均是在惰性氣體的保護下進行的。
10.一種高導(dǎo)熱石墨膜，其特征在于其是由權(quán)利要求I至9任意一項所述的制備方法制得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高導(dǎo)熱石墨膜，其是由按質(zhì)量百分數(shù)計將天然石墨85%-95%、復(fù)合氧化劑2.5%-7.5%、水2.5%-7.5%調(diào)制成稀糊狀,在50-360℃條件下反應(yīng)1-18小時后加入反應(yīng)后的物料質(zhì)量的1%-5%的絡(luò)合劑，再經(jīng)水洗滌至pH呈中性、離心脫水、烘干、酸化、除雜質(zhì)、水洗、膨化、壓延成片、碳化、石墨化制成的。本發(fā)明的高導(dǎo)熱石墨膜導(dǎo)熱系數(shù)高，能廣泛應(yīng)用于散熱要求高的電子產(chǎn)品中。
文檔編號C01B31/04GK102730675SQ20121024273
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者閆德才 申請人:深圳市鴻富誠屏蔽材料有限公司