石墨烯基散热涂料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种石墨烯基散热涂料，其包括下列重量份的组分：水性聚酯树脂30～50份、水性氨基树脂5～10份、石墨烯复合粉末5～30份、纳米级六方氮化硼5～10份、气相二氧化硅3～10份、偶联剂1～5份、流平剂0.1～2份、消泡剂0.1～3份、催化剂0.1～3份、水10～50份。本发明专利技术还提供石墨烯基散热涂料的制备方法。

Graphene based heat radiation coating and its preparation method

The invention provides a graphene based thermal coating, which comprises the following components by weight: waterborne polyester resin 30~50 and 5~10, soluble amino resin graphite composite powder 5~30, six nanometer boron nitride, fumed silica 5~10 copies of 3~10 copies, 1~5 copies of coupling agent and flatting agent 0.1 - 2, defoaming agent 0.1 ~ 3, 0.1 ~ 3 catalyst and water 10~50. The invention also provides the preparation method of the graphene base heat radiation coating.

【技术实现步骤摘要】
石墨烯基散热涂料及其制备方法
本专利技术涉及散热涂料
，尤其涉及一种耐候性能优良以及导热性能优异的石墨烯基散热涂料及其制备方法。
技术介绍
随着电子元器件技术趋于集成化、小型化发展，电子元器件运行中产生的热量快速散发尤为重要。现有的应用于电子元器件的散热涂层存在散热效果不佳、粘结力不强、耐候性差等问题。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构，其具有强度高、比表面积大、高红外发射率的特性。同时，石墨烯的导热系数高达5300w/m·K，是目前所有发现的材料中导热系数最高的材料，因此其在散热领域具有广阔的应用前景。但由于其高比表面积导致的团聚和高导电的特性使其在一般的散热涂料中散热效果不好，并且应用范围也受到限制。纳米级六方氮化硼(h-BN)是一种具有类似于石墨烯的层状结构特征和晶格参数的材料，由于其呈现白色，又称为“白色石墨烯”。在氮化硼的结构中，层与层之间六元环正对，上一层的B对应下一层的N，B带正电N带负电，层内的共轭π电子不能够完全离域形成大π键，因此h-BN具有良好的绝缘性。同时h-BN还具有诸多优异的性能，比如高机械性能、高热导率、高耐热性、低热膨胀系数、耐化学腐蚀、低摩擦系数等，因此可在热学和电学方向有广阔应用。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种石墨烯基散热涂料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。本专利技术提供一种石墨烯基散热涂料，其包括下列重量份的组分：水性聚酯树脂30～50份、水性氨基树脂5～10份、石墨烯复合粉末5～30份、纳米级六方氮化硼5～10份、气相二氧化硅3～10份、偶联剂1～5份、流平剂0.1～2份、消泡剂0.1～3份、催化剂0.1～3份、水10～50份。本专利技术还提供一种上述石墨烯基散热涂料的制备方法，其包括以下步骤：(a)将石墨烯复合粉末、纳米级六方氮化硼、气相二氧化硅、适量的水与助剂混合，以3000转/分～5000转/分的转速分散40分钟～60分钟，得到石墨烯预混料，其中助剂包括偶联剂、流平剂、消泡剂；(b)将水性聚酯树脂、水性氨基树脂、催化剂及步骤(a)等量的水混合，以300转/分～500转/分的转速分散20分钟～30分钟，得到树脂预制液；以及(c)将石墨烯预混料加入到树脂预制液中，以300转/分～500转/分的转速分散10分钟～20分钟，得到所述石墨烯基散热涂料。本专利技术所述石墨烯基散热涂料具有以下优点：第一，所述石墨烯基散热涂料包括石墨烯复合粉末、纳米级六方氮化硼微片、以及气相二氧化硅，所述石墨烯复合粉末、纳米级六方氮化硼微片、以及气相二氧化硅具有良好的导热性能，在所述石墨烯基散热涂料中可形成点-线-面相互搭接的导热网络，该导热网络的存在使得所述石墨烯基散热涂料具有优异的导热特性；第二，所述六方氮化硼的结构与石墨烯相似，因此，与石墨烯复合粉末混合时，二者具有良好的相容性，这也更利于所述导热网络的形成，当将所述石墨烯基散热涂料形成涂层使用时，涂层的热辐射发射率达到0.95以上，该涂层具备超强的散热性能；第三，通过加入纳米级六方氮化硼以及气相二氧化硅，纳米级六方氮化硼以及气相二氧化硅具有良好的绝缘性能，因而可阻断了石墨烯的导电路径，降低了导电性，并且，水性聚酯树脂以及水性氨基树脂也进一步赋予所述石墨烯基散热涂料具有良好的绝缘性；第四，采用水性聚酯和水性氨基树脂，以及采用去离子水作为分散介质，因此，得到的石墨烯基散热涂料在后续应用无挥发性气体排放，环保无污染。所述石墨烯基散热涂料后续应用得到的涂层具有高硬度，高耐候性的特性。所述石墨烯基散热涂料不仅可应用于室内，也可应用于室外，拓宽了所述石墨烯基散热涂料的应用领域和适用范围。所述石墨烯基散热涂料的制备方法具有工艺简单、对操作者要求低的优点，易于产业化。具体实施方式下面将对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种石墨烯基散热涂料。所述石墨烯基散热涂料包括下列重量份的组分：水性聚酯树脂30～50份、水性氨基树脂5～10份、石墨烯复合粉末5～30份、纳米级六方氮化硼5～10份、气相二氧化硅3～10份、偶联剂1～5份、流平剂0.1～2份、消泡剂0.1～3份、催化剂0.1～3份、水10～50份。考虑到实际应用时得到耐候性能更好、导热性能更优异、绝缘性能更好的石墨烯基散热涂料，优选的，所述水性聚酯树脂33～45份、水性氨基树脂5～10份、石墨烯复合粉末5～10份、纳米级六方氮化硼5～10份、气相二氧化硅3～5份、偶联剂1～5份、流平剂0.1～1份、消泡剂0.1～1份、催化剂0.1～1份、水25～50份。所述石墨烯复合粉末包括石墨烯材料和添加剂。所述添加剂为纳米炭黑、纳米石墨微片、纳米碳管、纳米金刚石、纳米碳球中的至少一种。所述添加剂的目的在于将石墨烯进行预先分散，相当于在石墨烯之间形成阻隔，而避免严重的团聚。所述石墨烯复合粉末可通过如下方法制备：首先，将石墨烯材料、添加剂加入至一溶剂并混合，得到一混合物；再将所述混合物超声分散，干燥后得到所述石墨烯复合粉末。其中，所述溶剂优选为沸点较低的有机溶剂，具体的，可为N-甲基吡咯烷酮、二丙二醇、异丙醇、N,N-二甲基乙醇胺、丙二醇丁醚、二甲苯、二氯甲烷中的至少一种。所述石墨烯与添加剂的质量比为1:0.1～1:0.5，优选为，1:0.1～1:0.3。所述石墨烯与所述溶剂的比例为(1g～2g):100mL，优选为，(1g～1.5g):100mL。所述干燥的方式可包括流化床干燥、喷雾干燥、或烘烤干燥。所述石墨烯材料为单层或层数在2层-50层的石墨烯。所述石墨烯材料为氧化石墨烯或带有官能团的石墨烯，所述官能团为羟基、羧基、羰基、氨基、巯基中的至少一种。所述纳米级六方氮化硼为单层或层数为2层～50层的氮化硼微片。所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种，所述的流平剂为水性丙烯酸酯型流平剂或水性有机硅流平剂，所述消泡剂为水性聚醚改性有机硅类消泡剂和高碳醇非硅类消泡剂，所述催化剂为二壬基萘二磺酸盐、二壬基萘磺酸盐、十二烷基苯磺酸盐和对甲基苯磺酸盐中的至少一种。本专利技术还提供一种石墨烯基散热涂料的制备方法。所述石墨烯基散热涂料的制备方法包括以下步骤：(a)将石墨烯复合粉末、纳米级六方氮化硼、气相二氧化硅、适量的水与助剂混合，以3000转/分～5000转/分的转速分散40分钟～60分钟，得到石墨烯预混料，其中助剂包括偶联剂、流平剂、消泡剂；(b)将水性聚酯树脂、水性氨基树脂、催化剂及步骤(a)等量的水混合，以300转/分～500转/分的转速分散20分钟～30分钟，得到树脂预制液；以及(c)将石墨烯预混料加入到树脂预制液中，以300转/分～500转/分的转速分散10分钟～20分钟，得到所述石墨烯基散热涂料。在上述制备方法中各原料的比例参见上述石墨烯基散热涂料中各组分的配比。在此不做赘述。以下将进一步通过多个实施例进行说明。实施例1：一种石墨烯基散热涂料，其包括下列重量份的组分：水性聚酯树脂33份、水性氨基树脂5份、石墨烯复合粉末7份、纳米级六方氮化硼5份、气相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯基散热涂料，其特征在于，其包括下列重量份的组分：水性聚酯树脂30～50份、水性氨基树脂5～10份、石墨烯复合粉末5～30份、纳米级六方氮化硼5～10份、气相二氧化硅3～10份、偶联剂1～5份、流平剂0.1～2份、消泡剂0.1～3份、催化剂0.1～3份、水10～50份。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯基散热涂料，其特征在于，其包括下列重量份的组分：水性聚酯树脂30～50份、水性氨基树脂5～10份、石墨烯复合粉末5～30份、纳米级六方氮化硼5～10份、气相二氧化硅3～10份、偶联剂1～5份、流平剂0.1～2份、消泡剂0.1～3份、催化剂0.1～3份、水10～50份。2.一种如权利要求1所述的石墨烯基散热涂料，其特征在于，其包括下列重量份的组分：所述水性聚酯树脂33～45份、水性氨基树脂5～10份、石墨烯复合粉末5～10份、纳米级六方氮化硼5～10份、气相二氧化硅3～5份、偶联剂1～5份、流平剂0.1～1份、消泡剂0.1～1份、催化剂0.1～1份、水25～50份。3.一种如权利要求1所述的石墨烯基散热涂料，其特征在于，所述石墨烯复合粉末包括石墨烯材料和添加剂，所述添加剂为纳米炭黑、纳米石墨微片、纳米碳管、纳米金刚石、纳米碳球中的至少一种。4.一种如权利要求3所述的石墨烯基散热涂料，其特征在于，所述石墨烯复合粉末通过如下方法制备：首先，将石墨烯材料、添加剂加入至一溶剂并混合，得到一混合物；再将所述混合物超声分散，干燥后得到所述石墨烯复合粉末，其中，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二丙二醇、异丙醇、N,N-二甲基乙醇胺、丙二醇丁醚、二甲苯、二氯甲烷中的至少一种，所述石墨烯与添加剂的质量比为1:0.1～1:0.5，所述石墨烯与所述溶剂的比例为(1g～2g):100mL。5.一种如权利要求3所述的石墨烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张羽，马智勇，吴欢，
申请(专利权)人：宁波墨西科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33