一种石墨烯碳纳米管高温散热涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯碳纳米管高温散热涂料，包括以重量份计的石墨烯碳纳米管复合浆料30～40份，水性氟碳树脂或者氟碳树脂乳液：28～45份，水：15～30份，消泡剂：0.1～0.3份，流平剂：0.1～0.3份，增稠剂：0.1～0.3份，二丙二醇甲醚2～5份。制作时将石墨烯碳纳米管复合浆料研磨至细度≤30um；然后磁场诱导；再依次加入水、消泡剂、水性氟碳树脂或者氟碳树脂乳液、加流平剂，增稠剂和二丙二醇甲醚，低速搅拌。本发明专利技术通过改善碳纳米管管径的取向，再通过化学手段掺入适量的石墨烯，进一步改善碳纳米管和石墨烯的热传导率和发射性，从而使散热效果更理想，也通过更换成膜基料，使用耐候性和耐高温性更好的水性氟碳树脂或者氟碳树脂乳液，来扩张散热涂料使用的领域。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯碳纳米管高温散热涂料及其制备方法
本专利技术涉及物体散热
，特别涉及一种石墨烯碳纳米管高温散热涂料及其制备方法。
技术介绍
物体散热的方式有辐射散热、传导散热、对流散热、蒸发散热。高温物体的散热几乎包含所有的散热方式，但空气的导热性较小，在空气中通过直接传导散热量极小，传热效率极低。物体通过气体流动进行热量交换的对流散热由于高温物体周围空气流动性差，带走的热量也不高，散热效果也不明显，蒸发散热靠带动周围介质的温度升高改变物质形态而带走热量，这种散热方式有一定的局限性。因而改善高温物体散热效率最直观有效的散热途径为辐射散热。辐射散热降温涂料是一种辐射走物体热量并隔热的涂料，涂料直接涂刷在要散热降温的物体表面，散热涂料能够以1-13.5μm红外波长向大气空间自动辐射走被涂刷物体上的热量，降低物体表面和内部温度，散热降温明显。专利CN101659829A(2010年)提供了一种红外线辐射复合散热涂料及涂料的制备和喷涂方法，该散热涂料以纳米二氧化硅和2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维为填料，以炭黑涂料为底层涂料，该方法制备的散热涂料红外发射率高，可达96％以上，且辐射波长宽，从近红外、中红外到远红外都有涉及，但制备工艺复杂，成本高。专利CN102618141A(2012年)提供了一种改性丙烯酸散热粉末涂料及制备方法，该材料由80～90％碳纤维和10～20％纳米材料组成散热剂，采用溶液原位聚合法将散热及均匀分散在树脂基体中。该散热涂层可涂覆于LED液晶模组背板表面，具有较高的散热效率，但是其成本较高。专利CN101353553A(2009年)提供了一种散热涂料及其制备方法，该材料采用氧化锌、碳化硅和铝粉等作为散热涂料填料，阻燃性好、导热系数高；使用方法简单，可直接涂布于散热装置上，使散热装置的表面形成不规则的凹凸面，增加了散热装置的散热面积，提升了散热效果，但当散热颗粒直径较小时，粒子会由于“团簇”而难以均匀分散在树脂中。目前市场主流散热涂料一般为添加型散热涂料，即在成膜基料中加入碳纳米管，经过物理性高速剪切搅拌而形成的纳米功能性涂料，但散热效果不是很理想，并没有发挥纳米功能性散热涂料散热的极致。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有的散热涂料散热效果不理想的缺陷，提供一种石墨烯碳纳米管高温散热涂料及其制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：一种石墨烯碳纳米管高温散热涂料，包括以下重量份数的各组分：石墨烯碳纳米管复合浆料30～40份，水性氟碳树脂或者氟碳树脂乳液：28～45份，水：15～30份，消泡剂：0.1～0.3份，流平剂：0.1～0.3份，增稠剂：0.1～0.3份，二丙二醇甲醚2～5份。优选的，所述水性氟碳树脂或者氟碳树脂乳液的摩擦系数为0.15～0.17，最大吸水率小于5％。进一步的，所述的石墨烯碳纳米管复合浆料包括以重量百分比计的碳纳米管1.5％～3％，石墨烯：1％～2.5％，消泡剂：0.1％～0.3％，润湿剂：0.1％～0.3％，其余为水。进一步的，包括以下重量份数的各组分：石墨烯碳纳米管复合浆料36份，水性氟碳树脂或者氟碳树脂乳液：36份，水：22份，消泡剂：0.2份，流平剂：0.2份，增稠剂：0.2份，二丙二醇甲醚4份。一种石墨烯碳纳米管高温散热涂料的制备方法，包括以下步骤：1)、将石墨烯和碳纳米管放入水中，加润湿剂润湿；加入消泡剂，研磨，研磨至细度≤30um；2)、磁场诱导；3)、把浆料放入定量的水中，并加入消泡剂；4)、缓慢加入水性氟碳树脂或者氟碳树脂乳液，快速搅拌；5)、加二丙二醇甲醚、流平剂和增稠剂，低速搅拌。6)、静止，质检。本专利技术选择水性氟碳树脂或者氟碳树脂乳液材料的理论依据：水性氟碳树脂或者氟碳树脂乳液材料具有独特优异的耐热(180℃-260℃)、耐低温(-200℃)、耐化学腐蚀，强附着力性、超长耐候性。氟碳涂层有极低的表面能、表面灰尘可通过雨水自洁，极好的疏水性(最大吸水率小于5％)且斥油、极小的摩擦系数(0.15—0.17)，不会粘尘结垢，防污性好。涂层中含有大量的F--C键，决定了其超强的稳定性，不粉化、不褪色，使用寿命长达20年，具有比任何其他类涂料更为优异的使用性能。本专利技术选择碳纳米管的理论依据：碳纳米管具有良好的传热性能，CNTs具有非常大的长径比，因而其沿着长度方向的热交换性能很高，相对的其垂直方向的热交换性能较低，通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。另外，碳纳米管有着较高的热导率，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管，该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。这为本专利技术高温散热涂料提供了理论支持。本专利技术选择石墨烯的理论依据：石墨烯由单层碳原子组成，具有蜂窝状二维晶体结构，是目前世界上已知的最薄材料。石墨烯具有较高的比表面积(2600m2/g)，突出的导热性能(3500W/m·K)和极限强度(1100GPa)、室温下具备高速的电子迁移率(15000cm2·V-1·K-1)，在纳米仪器、复合材料、储氢材料等领域得到广泛研究与应用。石墨烯电子迁移率可达到2×105cm2/V·s，约为硅中电子迁移率的140倍，砷化镓的20倍，温度稳定性高，电导率可达108Ω/m，面电阻约为31Ω/sq(310Ω/m2)，比铜或银更低，是室温下导电最好的材料。其次，比表面积大(2630m2/g)，热导率(室温下是5000W·m-1·K-1)是硅的36倍，砷化镓的20倍，是铜(室温下401W·m·K)的十倍多，而且其抗拉强度和弹性模量分别为125GPa和1.1TPa，杨氏模量约为42N/m2，面积为1m2的石墨烯层片可承受4kg的质量，因此，加入石墨烯使涂层导电率得到很大提高，而且石墨烯在涂层中会形成一层致密的薄膜，增强涂层表面的硬度和耐划伤性能。简单的物理性搅拌或者通过加入分散剂使碳纳米管分散，虽然在涂料成膜后能形成一定的网状结构，但碳纳米管管无规则分布，导致涂料成膜后的导热性一般较低，本专利技术在碳纳米管加入成膜基料后再经过磁场诱导来提高碳管在成膜后膜中的XY方向的取向度，提高碳管在X方向的取向，放大碳管本身的导热性。而石墨烯的加入可显著增加涂料涂层的防腐性能。本专利技术选择二丙二醇二甲醚的理论依据：二丙二醇二甲醚是一种多用途环保型溶剂，有微弱的醚类气味，适当的挥发速度，化学上优异的稳定性，极优异的溶解性能，对人体有较高的安全性。本专利技术通过改善碳纳米管管径的取向，再通过化学手段掺入适量的石墨烯，进一步改善碳纳米管和石墨烯的热传导率和发射性，从而使散热效果更理想，也通过更换成膜基料，使用耐候性和耐高温性更好的水性氟碳树脂或者氟碳树脂乳液，来扩张散热涂料使用的领域。具体实施方式以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1一种石墨烯碳纳米管高温散热涂料，包括以下重量份数的各组分：石墨烯碳纳米管复合浆料30份，水性氟碳树脂或者氟碳树脂乳液：28份，水：15份，消泡剂：0.1份，流平剂：0.1份，增稠剂：0.1份，二丙二醇甲醚2份。所述的石墨烯碳纳米管复合浆料包括以重量百分比计的碳纳米管1.5％，石墨烯：2.5％，消泡剂：0.1％，润湿剂：0.3％，其余为水。一种石墨烯碳纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯碳纳米管高温散热涂料，其特征在于，包括以下重量份数的各组分：石墨烯碳纳米管复合浆料30～40份，水性氟碳树脂或者氟碳树脂乳液：28～45份，水：15～30份，消泡剂：0.1～0.3份，流平剂：0.1～0.3份，增稠剂：0.1～0.3份，二丙二醇甲醚2～5份。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯碳纳米管高温散热涂料，其特征在于，包括以下重量份数的各组分：石墨烯碳纳米管复合浆料30～40份，水性氟碳树脂或者氟碳树脂乳液：28～45份，水：15～30份，消泡剂：0.1～0.3份，流平剂：0.1～0.3份，增稠剂：0.1～0.3份，二丙二醇甲醚2～5份。2.如权利要求1所述的石墨烯碳纳米管高温散热涂料，其特征在于，所述水性氟碳树脂或者氟碳树脂乳液的摩擦系数为0.15～0.17，最大吸水率小于5％。3.如权利要求1所述的石墨烯碳纳米管高温散热涂料，其特征在于，所述的石墨烯碳纳米管复合浆料包括以重量百分比计的碳纳米管1.5％～3％，石墨烯：1％～2.5％，消泡剂：0.1％～0.3％，润湿剂：0.1％～0....

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪锋，李贺，
申请(专利权)人：苏州碳丰石墨烯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32