一種石墨烯復(fù)合紅外輻射導(dǎo)熱膜及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高性能導(dǎo)熱材料，特別是一種石墨烯復(fù)合紅外輻射導(dǎo)熱膜及其制作方法。
技術(shù)背景
[0002]隨著電子產(chǎn)品的高度集成化，運(yùn)算速度和運(yùn)算頻率越來(lái)越高，電子器件往往會(huì)在局部產(chǎn)生大量的熱導(dǎo)致局部溫度過(guò)高，從而使電子器件功能失效甚至遭到損毀性破壞，縮短了電子器件使用壽命?，F(xiàn)代電子產(chǎn)品輕薄化則要求散熱裝置無(wú)法做的太大、太重，電子器件也往往由于結(jié)構(gòu)和形狀的限制，使得發(fā)熱器件與散熱器件之間常常無(wú)法直接接觸，嚴(yán)重影響了散熱速度和效率。另外，在傳統(tǒng)的制熱設(shè)備方面要求熱量要及時(shí)傳輸?shù)嚼硐氲奈恢?，而目前的制熱設(shè)備產(chǎn)生的熱量主要通過(guò)熱的接觸傳導(dǎo)和空氣對(duì)流導(dǎo)熱方式進(jìn)行熱量輸送，效率低下，溫度梯度大，熱量傳輸不均勻，急需提高熱量的傳導(dǎo)效率。
[0003]因此如何在利用好熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流進(jìn)行熱量傳遞效率最大化的同時(shí)，開(kāi)發(fā)熱輻射成為本領(lǐng)域技術(shù)人員努力的一個(gè)重要方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種石墨烯復(fù)合紅外輻射導(dǎo)熱膜及其制作方法，旨在使導(dǎo)熱膜具有優(yōu)異的紅外輻射性能和散熱性能。
[0005]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明石墨烯復(fù)合紅外輻射導(dǎo)熱膜，其特點(diǎn)在于:所述石墨烯復(fù)合紅外輻射導(dǎo)熱膜是在基底上設(shè)置有石墨烯復(fù)合紅外輻射涂層;所述石墨烯復(fù)合紅外輻射涂層是通過(guò)在基底上涂覆石墨烯復(fù)合紅外輻射涂料、然后固化形成;所述石墨烯復(fù)合紅外輻射涂料由作為紅外輻射材料的石墨烯和填料、分散劑、粘結(jié)劑及溶劑混合構(gòu)成。
[0007]具體的，構(gòu)成所述石墨烯復(fù)合紅外輻射涂料的各原料按質(zhì)量份的構(gòu)成為:
[0008]石墨烯5?60份；
[0009]填料O?50份；
[0010]分散劑I?10份；
[0011]粘結(jié)劑5?50份；
[0012]溶劑40?90份；
[0013]各原料的總質(zhì)量份為100份。
[0014]其中，所述填料為金剛石粉、氧化鋁、石墨、碳管、氧化鈦、氧化鉻、氧化鐵、氧化鋯、氧化硅、氮化鋯、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、硼化鋯和鋯英粉中的至少一種，優(yōu)選為金剛石粉。
[0015]所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、聚乙烯吡咯烷酮(如聚乙烯吡咯烷酮K30、聚乙烯吡咯烷酮K60、聚乙烯吡咯烷酮K90)、吐溫和羧甲基纖維素鈉中的至少一種，優(yōu)選為十二烷基苯硫酸鈉。
[0016]所述粘結(jié)劑為環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙烯醇、LA133、丁苯橡膠(SBR)、導(dǎo)熱硅膠、聚氨酯樹(shù)月旨、聚丙烯酸樹(shù)脂、磷酸鹽系無(wú)機(jī)黏結(jié)劑及硅酸鹽系有機(jī)粘結(jié)劑中的至少一種，優(yōu)選為環(huán)氧樹(shù)脂。
[0017]所述溶劑為水、N-甲基吡咯烷酮(匪P)、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酮、甲醇、乙醇、乙二醇及丙醇中的至少一種，優(yōu)選為水。
[0018]所述基底為鋁箔、銅箔、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、陶瓷、玻璃或硅片，優(yōu)選為銅箔或鋁箔。
[0019]上述石墨烯復(fù)合紅外輻射導(dǎo)熱膜的制作方法，包括如下步驟:
[0020](I)制備石墨烯復(fù)合紅外輻射涂料:按配比將石墨烯、填料、分散劑、粘結(jié)劑及溶劑混合并超聲分散I?5h，得混合漿料;然后使用高剪切對(duì)所述混合漿料進(jìn)行首次常溫乳化，乳化轉(zhuǎn)速為10000?26000rpm，時(shí)間為3?12h;再將首次乳化后楽料放入球形研磨機(jī)中濕磨3?30h，將研磨后漿料過(guò)150?300目篩;最后再使用高剪切對(duì)過(guò)篩后漿料進(jìn)行二次常溫乳化，乳化轉(zhuǎn)速為10000?26000rpm，時(shí)間為2?5h，即獲得石墨稀復(fù)合紅外福射涂料；
[0021](2)將步驟(I)所獲得的石墨烯復(fù)合紅外輻射涂料涂覆到基底上，在烘箱中60?200°C烘烤5?1min固化形成厚度在3?10ym的石墨稀復(fù)合紅外福射涂層，S卩獲得石墨稀復(fù)合紅外輻射導(dǎo)熱膜。
[0022]優(yōu)選的，步驟(I)中超聲分散的時(shí)間是2h、首次乳化時(shí)間為6h、乳化轉(zhuǎn)速為16000rpm、濕磨時(shí)間為24h、篩網(wǎng)目數(shù)為200目、二次乳化時(shí)間為3h、乳化轉(zhuǎn)速為16000rpm，步驟(2)中烘烤溫度是100°C、烘烤時(shí)間是8min、石墨烯復(fù)合紅外輻射涂層為ΙΟμπι。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0024]本發(fā)明利用石墨烯復(fù)合紅外輻射材料良好的紅外輻射能力和熱傳導(dǎo)能力，制得的薄膜在平行和垂直于基底的方向上均具有良好的熱傳導(dǎo)能力，使得熱量得以迅速的從發(fā)熱部位傳遞至散熱器件或環(huán)境中，提高了熱傳導(dǎo)效率，消除設(shè)備內(nèi)局部熱點(diǎn)，降低熱傳導(dǎo)路徑上的溫度梯度。本發(fā)明制作簡(jiǎn)易方便，對(duì)電子器件的高度集成化和制熱設(shè)備的快速熱傳導(dǎo)提供了有力支撐。
[0025]本發(fā)明所制作的石墨烯復(fù)合紅外輻射導(dǎo)熱膜不僅具有良好的熱傳導(dǎo)能力，而且具有良好的紅外熱輻射能力，從而具有熱傳導(dǎo)效率高、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明石墨烯復(fù)合紅外輻射導(dǎo)熱膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中標(biāo)號(hào):I為石墨烯復(fù)合紅外輻射涂層，2為基底。
【具體實(shí)施方式】
[0028]實(shí)施例1
[0029]本實(shí)施例按如下步驟制作石墨烯復(fù)合紅外輻射導(dǎo)熱膜:
[0030](I)取10份石墨烯、5份金剛石粉、2份十二烷基苯磺酸鈉、10份環(huán)氧樹(shù)脂和73份水混合，進(jìn)行超聲分散2h得混合漿料;然后使用高剪切對(duì)混合漿料進(jìn)行首次常溫乳化，乳化轉(zhuǎn)速為16000rpm，時(shí)間為6h;再將首次乳化后漿料放入球形研磨機(jī)中濕磨24h，將研磨后漿料過(guò)200目篩;最后再使用高剪切對(duì)過(guò)篩后漿料進(jìn)行二次常溫乳化，乳化轉(zhuǎn)速為16000rpm，時(shí)間為3h，即獲得石墨烯復(fù)合紅外輻射涂料；
[0031](2)將步驟(I)所獲得的石墨烯復(fù)合紅外輻射涂料涂覆到20μπι銅箔上，在烘箱中100°C烘烤8min，固化形成厚度在ΙΟμπι的石墨烯復(fù)合紅外輻射涂層，即獲得石墨烯復(fù)合紅外福射導(dǎo)熱膜。
[0032]經(jīng)測(cè)試，所得導(dǎo)熱膜的導(dǎo)熱系數(shù)(水平方向)為1940W/m.k，導(dǎo)熱系數(shù)(垂直方向)為580W/m.ko
[0033]實(shí)施例2
[0034]本實(shí)施例按如下步驟制作石墨烯復(fù)合紅外輻射導(dǎo)熱膜:
[0035](I)取20份石墨烯、8份氧化鋁、5份十二烷基苯磺酸鈉、15份環(huán)氧樹(shù)脂和52份水混合，進(jìn)行超聲分散2h得混合漿料;然后使用高剪切對(duì)混合漿料進(jìn)行首次常溫乳化，乳化轉(zhuǎn)速為16000rpm，時(shí)間為Sh;再將首次乳化后漿料放入球形研磨機(jī)中濕磨24h，將研磨后漿料過(guò)200目篩;最后再使用高剪切對(duì)過(guò)篩后漿料進(jìn)行二次常溫乳化，乳化轉(zhuǎn)速為16000rpm，時(shí)間為4h，即獲得石墨烯復(fù)合紅外輻射涂料；
[0036](2)將步驟(I)所獲得的石墨烯復(fù)合紅外輻射涂料涂覆到20μπι銅箔