CN102601026A - 一种散热层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种散热层的制备方法，包括以下步骤：1）将石墨粉体、流延用胶置于有机流延溶剂中搅拌，制成浆料；2）在室温下，将所述浆料通过流延或涂布的方法直接涂覆在需要散热的平面上；3）自然干燥所述平面上的浆料，得到形成于所述平面上的散热层。本发明的散热层制备方法中，直接将原料石墨粉体制成浆料后通过流延或涂布的方法涂覆在需要散热的平面上，制备过程中不涉及制备石墨粉体的化学试剂处理过程和高温加热过程，可非常有效地节省成本，同时制备过程也无污染，制备工艺简单，制备得到的仍然是天然石墨散热层。本发明还公开一种散热层，其主体成分为未经膨化的天然石墨，且其制备成本较低。

Description

一种散热层及其制备方法

技术领域

本发明涉及散热层及其制备方法，特别涉及用于等离子体显示面板或发光二极管显示面板中的散热层。

背景技术

电致发光显示器，例如等离子体显示器、发光二极管显示器，其中发挥主要显示作用的显示面板由多个放电单元组成，通过施加电压在放电单元上，使得放电单元发光形成图像从而实现图像的显示。由于发光形成图像的各个放电单元会产生热量，因此各个放电单元构成热源。激活发光的放电单元的温度显著升高，而未激活的放电单元的温度较低，两者之间温差可能较高，即显示面板表面的局部区域的温度各不相同。这种局部温差会加速放电单元的老化，导致显示面板产生裂缝和破损，使用寿命缩短。

为了使热源产生的热量不影响到图像的显示以及确保面板的使用寿命，常需要在显示面板的背面粘附一层散热层，在均衡面板各区域温差的同时将热量散出去。由于石墨具有各向异性的结构，显示出高度定向的热传导性，因此常采用石墨为原料制成散热层。

现有制备石墨散热层的方法中，一般包括：将石墨薄片分散在强酸强氧化剂（如含硝酸和硫酸混合物的溶液）中进行插层处理之后，然后在900-1000℃的温度下加热膨化形成膨胀（层离）石墨，此时石墨已为膨胀石墨，再将制得的膨胀（层离）石墨压制得到一层柔性石墨的散热层。应用时将柔性石墨散热层通过粘结剂粘结在需要散热的电致发光显示面板的背面。有时为增强上述方法中石墨薄片插层和膨胀效果，还需在约3000℃或更高的石墨化温度下，对石墨薄片进行预处理。上述制备方法中，涉及插层，脱插层步骤，制备过程复杂。同时制备过程中涉及化学试剂的使用以及高温加热膨化，需要消耗大量能源，制备方法成本较高，最终制得的石墨散热层成本也较高。同时上述制备方法制备得到的都是柔性石墨散热层，现有技术中还未见有关天然石墨直接形成散热层的制备方法的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种散热层的制备方法，制备过程中方法简单，且成本较低，且制备得到的是未经膨化的天然石墨散热层。

本发明进一步所要解决的技术问题是：提出一种散热层，其为未经膨化的天然石墨散热层，且制备成本较低。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种散热层的制备方法，包括以下步骤：1）将石墨粉体、流延用胶置于有机流延溶剂中搅拌，制成浆料；2）在室温下，将所述浆料通过流延或涂布的方法直接涂覆在需要散热的平面上；3）自然干燥所述平面上的浆料，得到形成于所述平面上的散热层。 

本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决：

一种散热层，所述散热层是由浆料在室温下通过流延或涂布的方法直接涂覆在需要散热的平面上，经自然干燥后得到；所述浆料是由石墨粉体、流延用胶置于有机流延溶剂中搅拌而制成。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的散热层制备方法中，直接将原料石墨粉体制成浆料后通过流延或涂布的方法涂覆在需要散热的平面上，制备过程中不涉及制备石墨粉体的化学试剂处理过程，高温加热过程，可非常有效地节省制备成本，同时制备过程也无污染。制备过程中仅涉及制浆涂覆的过程，经自然干燥后即得到散热层，制备方法步骤也更简单。本发明的散热层制备方法，步骤简单，成本较低。依据上述制备方法制得的散热层，其制备成本也较低，同时制备过程中不涉及到高温加热膨化，使得最终制得的散热层包含的是未经膨化的天然石墨，即最终制得的散热层是天然石墨散热层，而不再是柔性石墨散热层。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的散热层的制备方法的流程图；

图2是本发明具体实施方式的散热层的制备方法中通过流延机实现流延涂覆的示意图；

图3是本发明具体实施方式中制得的散热层应用于电致发光显示器件上的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，为本发明中散热层的制备方法，包括以下步骤：

P1）将石墨粉体、流延用胶置于有机流延溶剂中搅拌，制成浆料。

其中，石墨粉体可为已有常用的天然鳞片石墨、球型石墨、微晶石墨或土状石墨等天然石墨粉体，也可为在上述天然石墨粉体的基础上添加有碳纳米管、碳纤维、纳米石墨片、石墨烯、炭黑等棒状、纤维状或片状的炭材料以及氧化铝、氧化硅、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氮化硼等高导热陶瓷粉体后得到的石墨粉体，还可为上述天然石墨粉体经粉碎、球化后得到的石墨粉体。流延用胶可为聚乙烯醇PVA、聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF或丁苯橡胶SBR。有机流延溶剂可为水、乙醇、丁酮或N-甲基吡咯烷酮NMP。本具体实施方式中，选取100克天然鳞片石墨，1~10克流延用胶PVB置于100~500毫升流延溶剂乙醇中均匀搅拌制成浆料。

优选地，可在制备浆料的过程中将分散剂或导热粉体作为填充物连同石墨粉体、流延用胶一起置于有机流延溶剂中搅拌制成浆料。这样，最终制备成的散热层中包含有分散剂，可使整个散热层的成型状态更好。分散剂可为蓖麻油，液体石蜡或羟甲基纤维素CMC。

P2）在室温下，将所述浆料通过流延或涂布的方法直接涂覆在需要散热的平面上。此处需要散热的平面也即发热器件的散热表面，例如可为电致发光显示面板的背面，具体如等离子体显示面板或发光二极管显示面板的背面。

本具体实施方式中，通过流延机实现流延涂覆。具体实现方式如图2所示，包括设置流延机的前刮刀1的高度H1，后刮刀2的高度H2，然后在室温下将步骤P1）制得的浆料3以5~20厘米/分钟的速度流过流延机刀口后按图中箭头所示流延方向流入涂覆在需要散热的平面上。图中标记4表示需要散热的平面的位置。其中，可根据用户对浆料流延的要求，设置流延机前刮刀1的高度H1为50～500微米，设置流延机的后刮刀2的高度H2为100～1000微米。流延机高度设置最终会影响制得的散热层的导热散热效果，设置得太高或太低会导致制得的散热层散热效果较差。

P3）自然干燥上述平面上的浆料，即得到形成于上述平面上的散热层。

本具体实施方式的散热层的制备方法中，直接将原料石墨粉体制成浆料后通过流延或涂布的方法涂覆在需要散热的平面上，从原料到产品，方法操作简单，不涉及化学试剂的嵌入处理，高温加热膨化处理，且制备过程无污染。同时，由于制备过程中不涉及上述步骤，也就省去了化学试剂，加热能耗的使用，制备成本也较低。即本具体实施方式的散热层的制备方法，步骤简单，成本较低。

本具体实施方式中还包括一种散热层。如图3所示，为根据上述制备方法得到的散热层应用于电致发光显示器件上构成电致发光显示器的结构示意图，包括电致发光显示面板5和黏附在电致发光显示面板5背面的散热层6，其中，散热层6是由浆料在室温下通过流延或涂布的方法直接涂覆在所述电致发光显示面板的背面上，经自然干燥后得到；所述浆料是由石墨粉体、流延用胶置于有机流延溶剂中搅拌而制成。

其中，石墨粉体可为已有常用的天然鳞片石墨、球型石墨、微晶石墨或土状石墨等天然石墨粉体，也可为在上述天然石墨粉体的基础上添加有碳纳米管、碳纤维、纳米石墨片、石墨烯、炭黑等其他炭材料以及氧化铝、氧化硅、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氮化硼等高导热陶瓷粉体后形成的石墨粉体。流延用胶可为聚乙烯醇PVA、聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF或丁苯橡胶SBR。有机流延溶剂可为水、乙醇、丁酮或N-甲基吡咯烷酮NMP。浆料中还可包括分散剂或导热粉体，分散剂可为蓖麻油，液体石蜡或羟甲基纤维素CMC。

从图2中示意图可知，浆料3中石墨粉体中的片状晶体301在通过流延刀口之前是杂乱排列的，快速通过流延刀口时，通过流延刀口对浆料的剪切力作用，使得浆料中的片状晶体沿剪切力方向定向排列，从而使得最终形成在电致发光显示面板背面的散热层中的石墨中的片状晶体是高度定向的，即石墨分子中沿碳层方向（即石墨碳原子层结构中a轴方向）的热导率大大高于垂直于碳层方向（即石墨碳原子层结构中c轴方向）。最终即图3中散热层6中平行于电致发光显示面板6表面的由长度a宽度b形成的平面方向上有高的面热导率，厚度d方向上是较低的热导率。这样，散热层高的面热导率，使发光显示面板6局部的热量可通过散热层快速传递至整个平面方向，发挥散热层均热加散热的作用，平衡面板各区域的温差，减小发光显示面板受到的热应力，使发光显示器不易于裂缝和破损。借助玻璃面板代替电致发光显示面板进行试验验证，通过本具体实施方式中制备方法制成的包含有散热层的玻璃面板，均热效果良好，最高点温度可下降1~5℃。

本具体实施方式的散热层，根据上述制备方法制得，制备过程中不涉及到高温加热膨化，使得最终制得的散热层中的主体成分为未经膨化的天然石墨，散热层为天然石墨散热层，且散热层的制备成本也较低。将其与电致发光显示器结合应用，适于包含散热层的电致发光显示器的大批量生产。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种散热层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）将石墨粉体、流延用胶置于有机流延溶剂中搅拌，制成浆料；2）在室温下，将所述浆料通过流延或涂布的方法直接涂覆在需要散热的平面上；3）自然干燥所述平面上的浆料，得到形成于所述平面上的散热层。

2.根据权利要求1所述的散热层的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中还包括将分散剂置于所述有机流延溶剂中搅拌得到浆料。

3.根据权利要求1所述的散热层的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中通过流延方法直接涂覆具体包括：设置流延机的前刮刀高度和后刮刀高度，在室温下将所述浆料以5~20厘米/分钟的速度流过所述流延机刀口后流入涂覆在所述平面上。

4.根据权利要求3所述的散热层的制备方法，其特征在于：设置所述流延机的前刮刀高度为50～500微米，设置所述流延机的后刮刀高度为100～1000微米。

5.根据权利要求1所述的散热层的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中石墨粉体为天然石墨粉体，或天然石墨粉体经粉碎、球化后得到的石墨粉体，或在天然石墨粉体的基础上添加炭材料或陶瓷粉体得到的石墨粉体。

6.根据权利要求1所述的散热层的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中需要散热的平面为等离子体显示面板的背面或发光二极管显示面板的背面。

7.一种散热层，其特征在于：所述散热层是由浆料在室温下通过流延或涂布的方法直接涂覆在需要散热的平面上，经自然干燥后得到；所述浆料是由石墨粉体、流延用胶置于有机流延溶剂中搅拌而制成。

8.根据权利要求7所述的散热层，其特征在于：所述石墨粉体为天然石墨粉体，或天然石墨粉体经粉碎、球化后得到的石墨粉体，或在天然石墨粉体的基础上添加有棒状、纤维状或片状的炭材料、陶瓷粉体得到的石墨粉体。

9.根据权利要求7所述的散热层，其特征在于：所述浆料中还包括分散剂或导热粉体。

10.根据权利要求9所述的散热层，其特征在于：所述分散剂为蓖麻油，液体石蜡或羟甲基纤维素。

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