一种亲疏水混合蜂窝状导热涂料制造技术

本发明专利技术属于化工涂料领域，具体涉及一种亲疏水混合蜂窝状导热涂料。具体包括一种导热涂料，由二氧化硅溶胶、氧化石墨烯分散液和聚苯乙烯乳液，二氧化硅溶胶与氧化石墨烯分散液等体积。利用该导热涂料制备导热涂层的方法为：将待散热的载体浸入所述涂料中，2min后缓慢取出，取出速度为8～12cm/min，在室温下干燥；重复上述操作3次，干燥后在300℃下进行热处理，即得导热涂层。本发明专利技术制备的导热涂层中，氧化石墨烯和二氧化硅均匀分布形成蜂窝状结构，比于平滑的表面具有更大的比表面积，更利于导热通路的形成和热量的传递。且该涂层是超亲水‑超疏水混合表面，相对于普通单一疏水表面或者亲水表面，具有更好的池沸腾传热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种亲疏水混合蜂窝状导热涂料
本专利技术属于化工涂料领域，具体涉及一种亲疏水混合蜂窝状导热涂料。
技术介绍
现在，电子产品或机械设备因其功率等问题，往往会产生过多热量，为了避免设备在运行过程中产生的废热堆积从而损伤设备，一般会采用具有较高热传导率的材料将废热导出。散热单元与外界的接触面积大小是影响其散热性能的重要因素，因此，在不改变设备原油结构的情况下，一般会追求散热单元的面积越大越好。但一般高热传导率的材料表面都是平滑疏水状态，与外界接触面积小；同时，现在的电子产品、机械设备都逐渐往轻薄短小化设计，传统过大的传热材料已不再适用。因此，开发一种非平滑态、散热性能优异的导热涂料，符合当今发展的趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种亲疏水混合蜂窝状导热涂料。为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种涂料，按溶液体积份数，由13～30％的二氧化硅溶胶、13～30％的氧化石墨烯分散液、40～75％的聚苯乙烯乳液组成，且所述二氧化硅溶胶与氧化石墨烯分散液等体积；所述二氧化硅溶胶的制备方法为：将正硅酸己酯加入无水乙醇中，搅拌均匀，加入浓氨水，45℃下搅拌12h，再加入乙烯基三乙氧基硅烷，即得二氧化硅溶胶；其中，按体积份数，正硅酸己酯：无水乙醇：浓氨水：A-151＝10：50～120：2～5:1；所述氧化石墨烯分散液的制备方法为：按重量，将1份氧化石墨烯加入20～30份去离子水中，功率60W超声处理3h，即得氧化石墨烯分散液；所述聚苯乙烯乳液的制备方法为：将苯乙烯单体加入去离子水中，再加入失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚，充分搅拌形成乳液，所得乳液在70℃下通入氮气，再加入浓度为3％的过硫酸铵水溶液，聚合反应7h，得到聚苯乙烯乳液；其中，按重量份数，苯乙烯单体：去离子水：Tween80：过硫酸铵水溶液＝1:3～7：0.05～0.10：0.1～0.3。优选的，按溶液体积份数，由22％的二氧化硅溶胶、56％的氧化石墨烯分散液、22％的聚苯乙烯乳液组成。相应的，所述涂料在制备导热涂层中的应用。相应的，利用所述涂料制备导热涂层的方法：将待散热的载体浸入所述涂料中，8～10min后取出，取出时间≤10s，在室温下干燥；重复上述操作3次，干燥后在300℃下进行热处理，即得导热涂层。优选的，取出时间为10min。本专利技术具有以下有益效果：1、石墨烯的导热系数高，比表面积大，能显著提升涂料的导热性能，被广泛的应用于各种涂料中，但石墨烯极易团聚，破坏了材料分散的均匀性，导致涂料的综合导热性能降低。本专利技术将二氧化硅溶胶和氧化石墨烯分散液一起加入聚苯乙烯乳液，一部分的二氧化硅和氧化石墨烯通过静电作用力吸附到聚苯乙烯乳胶粒表面；另一部分则分散在乳液的水相中；并最终通过浸渍提拉法，形成氧化石墨烯和二氧化硅都分布均匀的表面结构，极利于导热通路的形成。2、提高涂料的导热系数并不能完全提高其导热性能，还需要提高涂料与界面之间的导热性能才能更快地将热量传递出去。通过热处理分解有机组分(聚苯乙烯)，涂层表面呈现多孔蜂窝状，相比于平滑的表面具有更大的比表面积，更利于热量的传递。3、本专利技术制备的涂层表面不同于常规的单一疏水结构表面，而是呈现亲水-疏水混合表面，并且通过蜂窝表面结构，达到了超亲水-超疏水混合表面的效果。针对水冷散热器，水达到一定温度后，在涂层表面形成气泡，涂层表面的疏水区作为气泡成核点，有效促进气泡成核，提高传热量；亲水区则限制了气泡在加热面上的铺展，提高了临界热流密度。这种混合表面相对于普通单一疏水表面或者亲水表面具有更好的池沸腾传热性能。附图说明图1为本专利技术蜂窝状涂层形成前后结构示意图。具体实施方式本专利技术涂料/涂层的制备方法如下：1、制备二氧化硅溶胶：将正硅酸己酯加入无水乙醇中，搅拌均匀后再加入浓氨水，45℃下搅拌12h，再加入乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)，即得具有疏水性能的二氧化硅溶胶；其中，按体积份数，正硅酸己酯：无水乙醇：浓氨水：A-151＝10：50～120：2～5:1。2、制备氧化石墨烯分散液：将由Hummers法制备的氧化石墨烯加入到去离子水中，超声处理3h(功率60W)，即得氧化石墨烯分散液；其中，按重量份数，氧化石墨烯：去离子水＝1:20～30。3、制备聚苯乙烯乳液：将苯乙烯单体加入去离子水中，再加入失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚(Tween80)，充分搅拌形成乳液，所得乳液在70℃下通入氮气，再加入浓度为3％的过硫酸铵水溶液，聚合反应7h，得到聚苯乙烯乳液；其中，按重量份数，苯乙烯单体：去离子水：Tween80：过硫酸铵水溶液＝1:3～7：0.05～0.10：0.1～0.3。4、将上述二氧化硅溶胶、氧化石墨烯分散液、聚苯乙烯乳液混合形成涂料胶体，将待散热的载体(如散热器)浸入涂料胶体溶液中，8～10min后取出，取出时间≤10s，以保证载体上涂层的均匀性，在室温下干燥；重复上述操作3次，干燥后在300℃下进行热处理，即得具有亲疏水性混合蜂窝状导热涂层；其中，按溶液体积份数比，二氧化硅溶胶：聚苯乙烯乳液：氧化石墨烯分散液＝13～30％:40～75％：13～30％；且二氧化硅溶胶与氧化石墨烯分散液等体积。如图1所示，图1左图示意为：聚苯乙烯形成气泡，帮助二氧化硅与氧化石墨烯形成蜂窝状结构；图1右图示意为：经300℃热处理后，聚苯乙烯分解，留下蜂窝状涂层结构，为后续帮助载体导热散热做准备。下面结合具体实施例对本专利技术进一步阐释。另外，使用上述范围内的技术方案制备的氧化石墨烯分散液制备导热涂料/涂层，最终导热性能相当，故未在实施例中展示制备氧化石墨烯分散液的参数。下述实施例中为方便操作，均采用氧化石墨烯：去离子水＝1:25。对比例按上述方法，制备氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯：去离子水＝1:25。制备聚苯乙烯乳液，苯乙烯单体：去离子水：Tween80：过硫酸铵水溶液＝1:5：0.07：0.25。不添加二氧化硅溶胶，氧化石墨烯分散液：聚苯乙烯乳液＝44％：56％。提拉速度为10cm/min，制备涂层，作为对比例。实施例一：优选二氧化硅溶胶的制备参数1、按上述方法，制备二氧化硅溶胶10组，具体参数如表所示。制备氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯：去离子水＝1:25。制备聚苯乙烯乳液，苯乙烯单体：去离子水：Tween80：过硫酸铵水溶液＝1:5：0.07：0.25。二氧化硅溶胶：聚苯乙烯乳液：氧化石墨烯分散液＝22％：56％：22％。提拉速度10cm/min，制备涂层10组。表1二氧化硅溶胶具体参数2、导热系数测试：采用C-THERMTCI导热系数测量仪，测试温度为20℃，对上述10组涂层进行导热系数测试。结果如表2所示。表2导热系数展示组别导热系数(W/(m*K))组125.6组225.7组325.6组425.8组525.7组625.7组725.6组825.7组925.7组1025.7对比例39.83、冷热循环升降温速度测试：将散热器内部通入50％的乙二醇和50％的水(体积比)。施加100kPa±20kPa的压力，以10℃到90℃进行温度循环，记录各涂层材料10℃到90℃升温过程所需时间，以及90℃到10℃降温过程所需时间。结果如表3所示。表3冷热循环升降温效果展示组别升温时间(min)降温时间(min)组115.65.4组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涂料，其特征在于：按溶液体积份数，由13～30％的二氧化硅溶胶、13～30％的氧化石墨烯分散液、40～75％的聚苯乙烯乳液组成，且所述二氧化硅溶胶与氧化石墨烯分散液等体积；所述二氧化硅溶胶的制备方法为：将正硅酸己酯加入无水乙醇中，搅拌均匀，加入浓氨水，45℃下搅拌12h，再加入乙烯基三乙氧基硅烷，即得二氧化硅溶胶；其中，按体积份数，正硅酸己酯：无水乙醇：浓氨水：A‑151＝10：50～120：2～5:1；所述氧化石墨烯分散液的制备方法为：按重量，将1份氧化石墨烯加入20～30份去离子水中，功率60W超声处理3h，即得氧化石墨烯分散液；所述聚苯乙烯乳液的制备方法为：将苯乙烯单体加入去离子水中，再加入失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚，充分搅拌形成乳液，所得乳液在70℃下通入氮气，再加入浓度为3％的过硫酸铵水溶液，聚合反应7h，得到聚苯乙烯乳液；其中，按重量份数，苯乙烯单体：去离子水：Tween80：过硫酸铵水溶液＝1:3～7：0.05～0.10：0.1～0.3。

【技术特征摘要】
1.一种涂料，其特征在于：按溶液体积份数，由13～30％的二氧化硅溶胶、13～30％的氧化石墨烯分散液、40～75％的聚苯乙烯乳液组成，且所述二氧化硅溶胶与氧化石墨烯分散液等体积；所述二氧化硅溶胶的制备方法为：将正硅酸己酯加入无水乙醇中，搅拌均匀，加入浓氨水，45℃下搅拌12h，再加入乙烯基三乙氧基硅烷，即得二氧化硅溶胶；其中，按体积份数，正硅酸己酯：无水乙醇：浓氨水：A-151＝10：50～120：2～5:1；所述氧化石墨烯分散液的制备方法为：按重量，将1份氧化石墨烯加入20～30份去离子水中，功率60W超声处理3h，即得氧化石墨烯分散液；所述聚苯乙烯乳液的制备方法为：将苯乙烯单体加入去离子水中，再加入失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚，充分搅拌形成乳液，所得乳液在7...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：成都兰腾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51