一种石墨烯导热油及其制备方法技术

本发明专利技术涉及到化工领域，具体涉及到一种石墨烯导热油及其制备方法。一种石墨烯导热油，按照重量份，其制备原料包括80～90份基础油、3～8份石墨烯、2～5份分散剂和1～5份助剂；其中石墨烯包括10～20wt％改性石墨烯，所述分散剂包括糖酯和磺酸，二者的重量比为(0.05～0.2)：1，将基础油、石墨烯和分散剂混合，在40～60℃超声1～2h，加入助剂，搅拌得到所述导热油。本发明专利技术所提供的石墨烯导热油具有良好的热传导性和热稳定性，可在常温或高温条件下长期稳定存放，具有较好的流变性能和换热性能。

A graphene heat conducting oil and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯导热油及其制备方法
本专利技术涉及到化工领域，具体涉及到一种石墨烯导热油及其制备方法。
技术介绍
导热油又称有机热载体，是一种热量的传递介质，由于其具有加热均匀，控温准确，传热效果好，节能，输送和操作方便等优点，被广泛应用于石油化工、化纤工业、多晶硅、航空航天等领域，且应用范围逐渐增加。导热油作为传热介质，目前存在升温速度慢、热惯性大的缺点。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是为止导热系数最高的碳材料，另外，石墨烯纳米材料的准二维效应,也使得所制复合材料热稳定性显著提高。将石墨烯应用到导热油中，将进一步增加导热油的热传导和热稳定性。但是，石墨烯表面又呈惰性状态，与其他介质的界面相容性较差，且石墨烯层与层之间有较强的范德华力，相互间容易产生聚集，所以石墨烯难于分散于基础油等油相中，且石墨烯颗粒的加入也会导致导热油粘度的增加，这会对导热油的换热系数和流变性能降低，提高对导热泵等设备的要求。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的第一个方面提供了一种石墨烯导热油，按照重量份，所述导热油的制备原料包括80～90份基础油、3～8份石墨烯、2～5份分散剂和1～5份助剂；所述基础油为合成油或矿物油。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述石墨烯包括10～20wt％改性石墨烯。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述改性石墨烯的制备方法包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯加入溶剂中，混合，并加入改性剂，在氮气氛围、70～80℃下反应1～1.5天，洗涤、干燥，得到改性氧化石墨烯；(2)将步骤(1)所述改性氧化石墨烯在200～300℃保温2～3h，得到改性石墨烯。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述改性剂和氧化石墨烯的重量比为(0.2～0.3)：1。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述改性剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂包括氨基硅烷偶联剂。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述改性剂还包括烷基硅烷偶联剂，所述烷基硅烷偶联剂和氨基硅烷偶联剂的摩尔比为(0.2～0.4)：1。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述分散剂为磺酸、脂肪酸、脂肪胺或糖酯中的一种或多种。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述分散剂包括磺酸，所述磺酸为酰基烷基磺酸和芳基磺酸，二者的重量比为(2～3)：1。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述酰基烷基磺酸为C12～C26酰基烷基磺酸。本专利技术第二方面提供了所述石墨烯导热油的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将基础油、石墨烯和分散剂混合，并在40～60℃超声1～2h，加入助剂，搅拌得到所述导热油。有益效果：本专利技术提供了一种石墨烯导热油，通过将含有改性石墨烯的石墨烯材料加入合成油中，显著提高了导热油的热传导性，并且通过引入磺酸类分散剂，增加了石墨烯材料在导热油中的分散性，同时降低了导热油的粘度，使导热油具有较好的流变性能和换热性能；此外，通过引入糖酯类分散剂，进一步增强了导热油在高温下的长期分散稳定性。具体实施方式参选以下本专利技术的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本专利技术的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本专利技术所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。此外，本专利技术要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。为解决上述技术问题，本专利技术的第一个方面提供了一种石墨烯导热油，按照重量份，所述导热油的制备原料包括80～90份基础油、3～8份石墨烯、2～5份分散剂和1～5份助剂；所述基础油为合成油或矿物油。在一种优选的实施方式中，按照重量份，所述导热油的制备原料包括85份基础油、5份石墨烯、3份分散剂和3份助剂；所述基础油为合成油，所述合成选自联苯-联苯醚、氢化三联苯、单苄基甲苯、二苄基甲苯、二芳基烷或二甲基苯醚中的一种或多种。石墨烯在一些实施方式中，所述石墨烯包括10～20wt％改性石墨烯。在一些实施方式中，所述改性石墨烯的制备方法包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯加入溶剂中，混合，并加入改性剂，在氮气氛围、70～80℃下反应1～1.5天，洗涤、干燥，得到改性氧化石墨烯；(2)将步骤(1)所述改性氧化石墨烯在200～300℃保温2～3h，得到改性石墨烯。本专利技术所述溶剂为乙醇；所述洗涤为使用乙醇和去离子水洗涤。在一种优选的实施方式中，所述改性剂和氧化石墨烯的重量比为(0.2～0.3)：1；更优选地，所述改性剂和氧化石墨烯的重量比为0.25：1。本专利技术中所述石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，可以通过商购得到，例如可商购得到的石墨烯包括但不限于购买于南京先丰纳米科技有限公司，编号为XF001H的产品；所述氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，可以通过商购得到，例如可商购得到的氧化石墨烯包括但不限于购买于南京先丰纳米科技有限公司，编号为XF002-2的产品。在一些实施方式中，所述改性剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂包括氨基硅烷偶联剂。在一种优选的实施方式中，所述改性剂还包括烷基硅烷偶联剂，所述烷基硅烷偶联剂和氨基硅烷偶联剂的摩尔比为(0.2～0.4)：1；更优选地，所述烷基硅烷偶联剂为C12～C18烷基硅烷偶联剂，二者的摩尔比为0.3：1。作为氨基硅烷偶联剂的实例，包括但不限于，N-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷(CAS号：70240-34-5)、γ-氨丙基三甲氧基硅烷(CAS号：13822-56-5)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(CAS号：3069-29-2)、N-正丁基-3-氨丙基三甲氧基硅烷(CAS号：31024-56-3)、双-[3-(三乙氧基硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯导热油，其特征在于，按照重量份，所述导热油的制备原料包括80～90份基础油、3～8份石墨烯、2～5份分散剂和1～5份助剂；所述基础油为合成油或矿物油。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯导热油，其特征在于，按照重量份，所述导热油的制备原料包括80～90份基础油、3～8份石墨烯、2～5份分散剂和1～5份助剂；所述基础油为合成油或矿物油。


2.根据权利要求1所述的石墨烯导热油，其特征在于，所述石墨烯包括10～20wt％改性石墨烯。


3.根据权利要求2所述的石墨烯导热油，其特征在于，所述改性石墨烯的制备方法包括以下步骤：
(1)将氧化石墨烯加入溶剂中，混合，并加入改性剂，在氮气氛围、70～80℃下反应1～1.5天，洗涤、干燥，得到改性氧化石墨烯；
(2)将步骤(1)所述改性氧化石墨烯在200～300℃保温2～3h，得到改性石墨烯。


4.根据权利要求3所述的石墨烯导热油，其特征在于，所述改性剂和氧化石墨烯的重量比为(0.2～0.3)：1。


5.根据权利要求4所述的石墨烯导热油，其特征在于，所述改性剂为硅烷偶联剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡水平，魏妃，
申请(专利权)人：东莞市登喜达表面处理科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44