CN104445174A - 一种超薄高导热石墨膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及散热技术领域，尤其涉及一种超薄高导热石墨膜，厚度为8-10微米，导热系数为1800-1900W/m·k。一种超薄高导热石墨膜的制备方法，包括如下步骤：1，采集用以进行碳化和石墨化处理的高分子薄膜材料，进行碳化处理；2，将碳化处理之后的碳化膜材料，进行升温处理，使其逐步达到石墨化温度；3，在石墨化温度范围内，在阈值范围为50-150℃的条件下，进行两次周期性振荡。本发明的一种超薄高导热石墨膜，在保证石墨膜的高的导热系数的同时，通过降低石墨的厚度，降低了石墨膜的使用成本。本发明提供的一种超薄高导热石墨膜的制备方法，通过对现有工艺的优化，大大节约了原材料，降低了生产成本，缩短了生产时间。
Description
技术领域
本发明涉及散热技术领域，尤其涉及一种超薄高导热石墨膜及其制备方法。
背景技术
目前，石墨膜材料因其优异的特性，包括高导热性、耐热、耐腐蚀以及高导电性，在目前的工业应用中，广泛应用在电子类产品散热、耐热密封材料、发热体等技术领域。
比如，目前广泛使用的手持终端中，智能手机因为自身的尺寸小、电子元件密集度高、发热量大等特点，需要通过高热导率、轻质、稳定的材料来实现散热功能。在实际应用中，具有高散热性能的石墨膜材料，是优良的解决方案。
石墨膜材料的制造方案，当前的典型实施方式，包括有膨胀石墨法，它是通过将天然石墨和浓酸相混合，使其膨胀生成人造石墨，去酸之后高压压挤生成石墨膜。需要指出的是，利用这种方法制造的人造石墨膜材料，在导热性能、导电性能以及强度方面，都不算是很理想。
另一典型实施方式，是选择有机的高分子薄膜材料直接进行热处理，进行石墨化。在进行石墨膜材料制备的过程中，不会混入酸成分等杂质，另一方面，所制造的石墨膜材料在耐弯曲性、导热性、导电性等方面，都有较大的优势。
中国专利CN102838107公开了一种高导热石墨膜的制造方法及系统，通过其公开的方法得知，其制备的高导热石墨膜的10-15微米，并且其热导率达到或超过1500 W/m·k。
发明内容
本发明的目的是提供一种超薄高导热石墨膜，在保证石墨膜的高的导热系数的同时，通过降低石墨的厚度，从而大大降低石墨膜的使用成本。本发明提供的一种超薄高导热石墨膜的制备方法，通过对现有工艺的优化，制备出了厚度为8-10微米，导热系数为1800-1900W/m·k的石墨膜，大大节约了原材料，降低了生产成本，缩短了生产时间；为了获得厚度为8-10微米，导热系数为1800-1900W/m·k的石墨膜，对到达石墨化温度的过程进行严格的控制，使升温速度保持在2℃/min。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种超薄高导热石墨膜，所述石墨膜厚度为8-10微米，导热系数为1800-1900W/m·k。
具体地，所述石墨膜外包覆有一层石墨膜包覆材料，所述石墨膜包覆材料的厚度为3-4微米。
具体地，包覆材料双侧都涂有压敏胶，其中一侧贴合石墨膜，另一侧贴合离型膜。
具体地，所述石墨膜包覆材料为：聚酯膜、聚氯乙烯膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜中的一种。
一种超薄高导热石墨膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，采集用以进行碳化和石墨化处理的高分子薄膜材料，进行碳化处理；
步骤2，将碳化处理之后的碳化膜材料，进行升温处理，使其逐步达到石墨化温度；
步骤3，在石墨化温度范围内，选择温度参考点，以温度参考点为参照温度，在阈值范围为50-150℃的条件下，进行两次周期性振荡。
其中，所述的温度参考点的温度设置范围，是在加上或减去阈值的情况下，仍处于石墨化温度范围内。
具体地，所述的石墨化温度，在2400℃-3300℃之间。
作为优选，所述的石墨化温度，在2600℃-3100℃之间。
具体地，所述的阈值范围，为80℃-100℃之间。
具体地，在石墨化温度范围内所进行的温度振荡周期为4-15 次。
具体地，所述的石墨化温度范围内的时间，对应在10-180分钟之间。
具体地，所述的高分子薄膜材料为聚酰亚胺、聚酰胺、聚噁二唑、聚苯并噁唑、聚苯并双噁唑、聚噻唑、聚苯并噻唑、聚苯并双噻唑、聚对亚苯基亚乙烯基、聚苯并咪唑、聚苯并双咪唑中的一种。
具体实施方式
一种超薄高导热石墨膜，石墨膜厚度为8-10微米，导热系数为1800-1900W/m·k。
一种超薄高导热石墨膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，采集用以进行碳化和石墨化处理的高分子薄膜材料，进行碳化处理；
步骤2，将碳化处理之后的碳化膜材料，进行升温处理，使其逐步达到石墨化温度；
步骤3，以2800℃为温度参考点，以温度参考点为参照温度，2850-2950℃的条件下，进行两次周期性振荡，温度振荡周期为4-15 次，进行石墨化温度的完成的时间为10-180分钟。
在本实施例中，所采用的高分子薄膜材料为聚酰亚胺(PI)薄膜，其薄膜的厚度，在8-20微米之间。作为举例而非限定，其中高分子薄膜材料也可以为聚酰胺、聚噁二唑、聚苯并噁唑、聚苯并双噁唑、聚噻唑、聚苯并噻唑、聚苯并双噻唑、聚对亚苯基亚乙烯基、聚苯并咪唑、聚苯并双咪唑中的一种。
在碳化炉中对高分子薄膜材料进行加热处理。在500-700℃之间高分子薄膜材料会进行分解，分解气体包括一氧化碳、二氧化碳、氮气、氨气，以及苯、苯胺、苯酚、苄腈等有机物；温度继续升高到1000℃左右，主要获得碳化后的薄膜结构。当然，在本实施例中，具体的温度变化过程以及工艺，不作具体限定，但可以有效地实现高分子薄膜材料的碳化操作。
经碳化后，获得的碳化膜材料转入到石墨化炉中进行石墨化处理，石墨化温度的过程中，升温速度保持在2℃/min进入石墨化处理的温度，通常在2400℃ -3300℃之间。在具体操作的时候，根据设备能够承受的温度，以及节能等角度的考量，所述的石墨化温度优选为2600℃ -3100℃之间。在本具体实施例中采用的是2800℃，在此温度参考点下，通过两次周期性震荡可以获得厚度为8-10微米，导热系数为1800-1900W/m·k的石墨膜。
石墨化处理完成之前所进行的温度振荡周期，在本发明中，选用两次温度震荡周期，可以将其取为4-15次；作为优选，该温度振荡周期，还可以优选为6-12 次。
在阈值范围的变化范围内，可以在同一温度参考点完成两次温度震荡周期，也可以在完成一次温度震荡周期后，对温度参考点进行升温或降温，在升温及降温的过程中，选择其他温度参考点进行第二次温度震荡周期。
在该实施例中，以2800℃为同一温度参考点，完成两次温度震荡周期。
利用本发明，作为举例而非限定，可以有效且地制作8-10μm 的超薄高导热石墨膜，在具体实验实施例中已得到厚度为8μm、9μm、10μm、8.5μm、9.8μm、9.5μm等厚度的石墨膜，其石墨膜包覆材料的厚度达到3-4μm，热导率达到1800-1900W/m·k的高导热石墨膜。
在一种具体实施方式中，包覆材料双侧都涂有压敏胶，其中一侧贴合石墨膜，另一侧贴合离型膜。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种超薄高导热石墨膜，其特征在于：所述石墨膜厚度为8-10微米，导热系数为1800-1900W/m·k。
2.根据权利要求1所述的一种超薄高导热石墨膜，其特征在于：所述石墨膜外包覆有一层石墨膜包覆材料，所述石墨膜包覆材料的厚度为3-4微米。
3.根据权利要求2所述的一种超薄高导热石墨膜，其特征在于：所述石墨膜包覆材料为:聚酯膜、聚氯乙烯膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜中的一种。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的超薄高导热石墨膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，采集用以进行碳化和石墨化处理的高分子薄膜材料，进行碳化处理；
步骤2，将碳化处理之后的碳化膜材料，进行升温处理，使其逐步达到石墨化温度；
步骤3，在石墨化温度范围内，选择温度参考点，以温度参考点为参照温度，在阈值范围为50-150℃的条件下，进行两次周期性振荡。
5.根据权利要求4所述的一种超薄高导热石墨膜的制备方法，其特征在于：所述的石墨化温度，在2400℃-3300℃之间。
6.根据权利要求5所述的一种超薄高导热石墨膜的制备方法，其特征在于：所述的石墨化温度，在2600℃-3100℃之间。
7.根据权利要求4所述的一种超薄高导热石墨膜的制备方法，其特征在于：所述的阈值范围，为80℃-100℃之间。
8.根据权利要求4所述的一种超薄高导热石墨膜的制备方法，其特征在于：在石墨化温度范围内所进行的温度振荡周期为4-15 次。
9.根据权利要求4所述的一种超薄高导热石墨膜的制备方法，其特征在于：所述的石墨化温度范围内的时间，对应在10-180分钟之间。
10.根据权利要求4所述的一种超薄高导热石墨膜的制备方法，其特征在于：所述的高分子薄膜材料为聚酰亚胺、聚酰胺、聚噁二唑、聚苯并噁唑、聚苯并双噁唑、聚噻唑、聚苯并噻唑、聚苯并双噻唑、聚对亚苯基亚乙烯基、聚苯并咪唑、聚苯并双咪唑中的一种。
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