一种三维石墨烯水性导热防腐涂料的应用制造技术

一种三维石墨烯水性导热防腐涂料的应用，涉及金属表面处理技术领域。采用喷枪在铝箔基板表面喷涂三维石墨烯水性导热防腐涂料，然后置于常温环境中固化；三维石墨烯水性导热防腐涂料由组分Ⅰ和组分Ⅱ组成；组分Ⅰ由脂肪醇、助剂、三维石墨烯分散液和填料组成；组分Ⅱ为双酚A环氧树脂乳液。本发明专利技术利用比表面积较大的三维石墨烯制备水性导热防腐涂料，该涂料可用于生产高耐腐散热铝箔，经处理后的铝箔材料在中性盐雾模拟加速腐蚀下可以在500h后保持底材不腐蚀，并且热导率达到2.2W/(m·K)以上，实现了石墨烯在耐腐散热铝箔中的跨界应用。

【技术实现步骤摘要】
一种三维石墨烯水性导热防腐涂料的应用
本专利技术涉及金属表面处理

技术介绍
导热防腐涂料是一种被广泛应用于热交换器等工业设备中的金属表面涂料，主要功能是在提供一定腐蚀防护能力的同时具有良好的导热和散热性，将被涂覆铝材的热量导出以保证设备正常工作温度，具有广泛的用途。涂料大部分是以有机高分子为成膜物的混合体系，涂覆成膜后的涂层以有机物为主，热导率较低，主要依靠其中的无机填料发挥导热作用。石墨烯是近年来研究进展较快的一种材料，由于其优异的结构稳定性和电学、热学、力学等方面的特殊性能，已经广泛应用于防腐领域和制备导热涂料。但是目前市售的品质较好的二维石墨烯仅价格昂贵，而且极易团聚，影响了其实际效果，很难实现产业化应用。三维石墨烯材料是一种由二维片层石墨烯交织形成的三维空间网状多孔材料，与片层结构的二维石墨烯相比，三维石墨烯具有更高的机械强度和导热导电性能。更为重要的是，三维石墨烯的多孔结构很好地避免了石墨烯的团聚和堆积，其次三维泡沫结构可以形成更加连续的互穿导热网络，可作为导热聚合物基体理想的改性材料。孙颖颖等报道，三维石墨烯改性环氧树脂复合材料的导热性能是环氧树脂的7倍。这表明三维石墨烯改性环氧树脂是增强涂层导热性能的有效手段。如采用CN105110322A的方法可获得具有孔洞较大且彼此连通，由碳骨架自支撑的三维石墨烯。再如由CN109336092A的方法可获得孔径在2nm以下的孔容体积为0.01～0.035cm3/g；三维石墨烯材料由于具有大量的微孔，比表面积较大。r>
技术实现思路
针对现有铝箔板材表面热导率较低、防腐强度低的缺陷，本专利技术提出一种三维石墨烯水性导热防腐涂料的应用。本专利技术采用喷枪在铝箔基板表面喷涂三维石墨烯水性导热防腐涂料，然后置于常温环境中固化；所述三维石墨烯水性导热防腐涂料由组分Ⅰ和组分Ⅱ组成；所述组分Ⅰ为由脂肪醇、助剂、三维石墨烯分散液和填料组成的混合物；所述三维石墨烯分散液由三维石墨烯、去离子水和聚乙烯醇组成；所述三维石墨烯在三维石墨烯分散液中的浓度为2g/L～10g/L；所述组分Ⅱ为双酚A环氧树脂乳液；将组分Ⅰ和组分Ⅱ以100∶55～62的重量比混合后于6h内喷涂，可防止高分子聚合影响涂覆效果。本专利技术利用比表面积较大的三维石墨烯制备水性导热防腐涂料，该涂料可用于生产高耐腐散热铝箔，经处理后的铝箔材料在中性盐雾模拟加速腐蚀下可以在500h后保持底材不腐蚀，并且热导率达到2.2W/(m·K)以上，实现了石墨烯在耐腐散热铝箔中的跨界应用。该技术可应用于双烘热风循环自动化涂层装置中对铝箔表面进行涂覆，从而制备出具有高导热、防重腐的铝膜，此用于导热耐腐铝箔中，可避免涂料对环境造成的污染，提高了腐蚀防护性能，可大大提高5G基站散热性能，降低基站能耗，对于石墨烯在5G领域的跨界应用，推进5G基站的建设。进一步地，本专利技术采用表面清洗剂及去离子水清洗铝箔基板，经干燥后喷涂三维石墨烯水性导热防腐涂料。涂覆厚度为0.1～0.5mm，控制涂覆厚度主要是为了减少涂料用量，有利于于涂布机等自动化涂覆设备加工。所述固化时间为5～7天，可保证涂层干化，也可以快速烘干。再有，本专利技术所述三维石墨烯为3～7层结构，三维石墨烯的比表面积≥600m2/g。三维石墨烯结构可以有效防止石墨烯的团聚，有利于在涂层中形成三维互穿网络结构，实现其良好的导热性能；足够的比表面积可以保证其石墨烯的少层结构，确保涂料的热传导效果。所述脂肪醇、助剂、三维石墨烯分散液分别占组分Ⅰ的重量百分数为30％、1％～3％、30％～40％，其余为填料。该石墨烯不仅表面积大，而且因为其三维互穿网络结构，石墨烯不易团聚、在涂料中的分散性和稳定性好，而且增加了涂料表层与基材之间热传导性。但三维石墨烯因为比表面积大，吸油值高，需要调整石墨烯、填料以及组分I和组分II的比例。所述脂肪醇、助剂、三维石墨烯分散液分别占组分Ⅰ的重量百分数为30％、1％～3％、30％～40％，其余为填料。脂肪醇为亲水性溶剂，用于替代挥发性有机溶剂，有效降低了VOCs排放，保护环境。所述助剂为聚硅氧烷消泡剂、丙烯酸润湿剂、聚氨酯增稠剂各类别的至少任意一种。这三类助剂主要为了优化水性涂料的性能，改善涂料的流平性、附着力和粘稠度。所述填料由绢云母、滑石粉和碱式磷酸锌混合物组成，绢云母、滑石粉和碱式磷酸锌的重量比为4～5∶2∶1，其中绢云母用于提高涂膜的耐候性，滑石粉，可改进涂料的沉淀性、涂膜的机械力以及再涂覆性；碱式磷酸锌具有优异的防锈性能及耐水性。具体实施方式实施例11、制备三维石墨烯分散液：分别称取2g三维石墨烯和1000g去离子水及0.2g聚乙烯醇，混合后在100W功率下超声波分散60min，得到浓度为2g/L的三维石墨烯分散液。以上三维石墨烯具有3层结构，比表面积为720m2/g。2、配料：分别称取脂肪醇30g、聚硅氧烷消泡剂0.3g、丙烯酸润湿剂0.3g、聚氨酯增稠剂0.4g、三维石墨烯分散液40g、绢云母17g、滑石粉8g和碱式磷酸锌4g。3、制备组分Ⅰ：向脂肪醇中加入聚硅氧烷消泡剂、丙烯酸润湿剂、聚氨酯增稠剂、三维石墨烯分散液、绢云母、滑石粉和碱式磷酸锌，手工搅拌5min，然后放入砂磨机研磨至细度达到40μm出料，得到组分Ⅰ。4、制备组分Ⅱ：取双酚A环氧树脂乳液，即得组分Ⅱ。5、制备三维石墨烯水性导热防腐涂料：称取100g组分I和55g组分Ⅱ，混合，手工搅拌2min，得到三维石墨烯水性导热防腐涂料A。6、应用：1）基板预处理：用表面清洗剂及去离子水分别清洗铝箔表面并晾干，得到洁净的铝箔基板。2）涂覆：以上混合形成的三维石墨烯水性导热防腐涂料A应在6h内实施涂覆。使用喷枪在基板表面喷涂三维石墨烯水性导热防腐涂料A，涂覆厚度0.1mm。3）固化：将涂覆有三维石墨烯水性导热防腐涂料的板材放置于常温环境中，经过5天后涂层即固化。4）涂层性能：取得的涂覆有三维石墨烯水性导热防腐涂料的铝箔具有优异的耐腐蚀性能，在中性盐雾模拟加速腐蚀下可以在500h后保持铝箔不腐蚀，热导率达到2.2W/(m·K)，具有较好的导热性。实施例21、制备三维石墨烯分散液：分别称取5g三维石墨烯和1000g去离子水及0.5g聚乙烯醇，混合后在150W功率下超声波分散30min，得到浓度为5g/L的三维石墨烯分散液。以上三维石墨烯具有5层结构，比表面积为655m2/g。2、配料：分别称取脂肪醇30g、聚硅氧烷消泡剂0.3g、丙烯酸润湿剂0.2g、聚氨酯增稠剂1g、三维石墨烯分散液35g、绢云母20.3g、滑石粉8.8g和碱式磷酸锌4.4g。3、制备组分Ⅰ：向脂肪醇中加入聚硅氧烷消泡剂、丙烯酸润湿剂、聚氨酯增稠剂、三维石墨烯分散液、绢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维石墨烯水性导热防腐涂料的应用，其特征在于：采用喷枪在铝箔基板表面喷涂三维石墨烯水性导热防腐涂料，然后置于常温环境中固化；/n所述三维石墨烯水性导热防腐涂料由组分Ⅰ和组分Ⅱ组成；/n所述组分Ⅰ为由脂肪醇、助剂、三维石墨烯分散液和填料组成的混合物；所述三维石墨烯分散液由三维石墨烯、去离子水和聚乙烯醇组成；所述三维石墨烯在三维石墨烯分散液中的浓度为2g/L～10g/L；/n所述组分Ⅱ为双酚A环氧树脂乳液；/n将组分Ⅰ和组分Ⅱ以100∶55～62的重量比混合后于6h内喷涂。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维石墨烯水性导热防腐涂料的应用，其特征在于：采用喷枪在铝箔基板表面喷涂三维石墨烯水性导热防腐涂料，然后置于常温环境中固化；
所述三维石墨烯水性导热防腐涂料由组分Ⅰ和组分Ⅱ组成；
所述组分Ⅰ为由脂肪醇、助剂、三维石墨烯分散液和填料组成的混合物；所述三维石墨烯分散液由三维石墨烯、去离子水和聚乙烯醇组成；所述三维石墨烯在三维石墨烯分散液中的浓度为2g/L～10g/L；
所述组分Ⅱ为双酚A环氧树脂乳液；
将组分Ⅰ和组分Ⅱ以100∶55～62的重量比混合后于6h内喷涂。


2.根据权利要求1所述三维石墨烯水性导热防腐涂料的应用，其特征在于：采用表面清洗剂及去离子水清洗铝箔基板，经干燥后再喷涂三维石墨烯水性导热防腐涂料。


3.根据权利要求1所述三维石墨烯水性导热防腐涂料的应用，其特征在于：涂覆厚度为0.1～0.5mm。

【专利技术属性】
技术研发人员：李永明，谢吉民，徐远国，刘润兴，周敏婧，翟云鹏，宋群，
申请(专利权)人：江苏金天辰新材料有限公司，江苏大学，江苏江科石墨烯研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32