氨基化石墨烯水性散热涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术是关于一种氨基化石墨烯水性散热涂料及其制备方法和应用，所述氨基化石墨烯水性散热涂料，以质量百分比计，包括如下组分：水性树脂18

【技术实现步骤摘要】
氨基化石墨烯水性散热涂料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于散热涂料领域，具体涉及一种氨基化石墨烯水性散热涂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]散热涂料常用于散热元器件、高功率元器件、高集成化元件等设备的表面，提高元件的散热能力，增加元件的使用寿命，据统计相关统计数据显示，当电子元件工作温度每升高2℃，其可靠性就会下降10％，50℃时的寿命只有25℃时的1/6，所以元器件热管理对设备的使用寿命至关重要。传统的散热涂料都是溶剂型，不仅会排放大量的挥发性有机物(VOC)，还会伤害工人的身体，所以水性散热涂料是当下热门研究课题。
[0003]大多数涂料导热率低，是热的不良导体。散热涂料需要向基体中加入高导热粒子，提高复合材料的导热率，单层石墨烯导热率5300W/m
·
k，是碳材料中导热率最高的材料之一。但是无机填料粒子与有机基体存在界面相容性问题，直接将填料粒子加入有机基体中，并不能明显提高复合材料的导热性能，需要对填料粒子进行改性，提高两相界面相容性，让填料粒子在基体中形成导热通路。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种氨基化石墨烯水性散热涂料及其制备方法和应用，所要解决的技术问题是，采用氨基化石墨烯作为散热填料，将氨基化石墨烯制备成水性散热涂料，进而提高涂料的散热效率。
[0005]本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出的一种氨基化石墨烯水性散热涂料，以质量百分比计，包括如下组分：水性树脂18
‑
62％，水性氨基树脂5
‑
17％，石墨烯分散浆料20
‑
65％，去离子水2
‑
10％，第二助剂3
‑
8％。
[0006]进一步地，前述的氨基化石墨烯水性散热涂料中，其中所述水性树脂选自水性羟基丙烯酸树脂、水性有机硅改性丙烯酸树脂中的至少一种；所述水性氨基树脂为氰特氨基树脂303或者氰特氨基树脂325。
[0007]进一步地，前述的氨基化石墨烯水性散热涂料中，其中所述石墨烯分散浆料以质量百分比计包括如下组分：氨基化石墨烯5
‑
15％，丙烯酸乳液10
‑
15％，第一助剂3
‑
10％，研磨介质25
‑
50％，改性碳纳米管粒子2
‑
5％，导电碳黑2
‑
5％，余量为去离子水。
[0008]进一步地，前述的氨基化石墨烯水性散热涂料中，其中所述第一助剂选自分散剂、润湿剂、消泡剂和偶联剂中的至少一种。
[0009]进一步地，前述的氨基化石墨烯水性散热涂料中，其中所述第二助剂选自消泡剂、附着力促进剂、流平剂和成膜助剂中的至少一种。
[0010]进一步地，前述的氨基化石墨烯水性散热涂料中，其中所述分散剂为高分子聚合物、丙烯酸酯类聚体铵盐、共聚体之烷醇铵盐、改性聚氨酯和嵌段共聚物类分散剂中的至少一种。
[0011]进一步地，前述的氨基化石墨烯水性散热涂料中，其中所述润湿剂为有机硅类表面助剂。
[0012]进一步地，前述的氨基化石墨烯水性散热涂料中，其中所述消泡剂为有机硅类消泡剂和聚醚硅氧烷类消泡剂中的至少一种。
[0013]进一步地，前述的氨基化石墨烯水性散热涂料中，其中所述偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的至少一种。
[0014]进一步地，前述的氨基化石墨烯水性散热涂料中，其中所述成膜剂为醇酯类、醇醚类中的至少一种。
[0015]进一步地，前述的氨基化石墨烯水性散热涂料中，其中所述附着力促进剂为环氧改性的小分子有机硅化合物。
[0016]进一步地，前述的氨基化石墨烯水性散热涂料中，其中所述流平剂为有机改性硅氧烷、丙烯酸酯共聚体、硅酮类流平剂、高分子量聚二甲基硅氧烷和氟碳高分子化合物类中的至少一种。
[0017]进一步地，前述的氨基化石墨烯水性散热涂料中，其中所述成膜助剂为醇酯类和醇醚类中的至少一种。
[0018]本专利技术的目的及解决其技术问题还可以采用以下技术方案来实现。本专利技术提出的一种氨基化石墨烯水性散热涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0019]S1石墨烯分散浆料的制备
[0020]1)改性石墨烯的制备
[0021]氧化石墨烯制备：将蓬松鳞片石墨与浓硫酸、浓磷酸、KMnO4置于超声水浴中，机械搅拌下反应，待反应结束后，用过氧化氢还原其中未反应的氧化物，再用盐酸、去离子水依次离心洗涤至pH为6.5
‑
7，再用无水乙醇洗涤，将滤饼在60
‑
80℃干燥18
‑
28h，得到的褐色产物为氧化石墨烯；
[0022]氧化石墨烯改性：将氧化石墨烯与γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、三氯甲烷、甲苯在机械搅拌下发生反应，用三氯甲烷洗涤多余的γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷，将固体物质于50
‑
70℃充分干燥18
‑
28h，得到氨基化氧化石墨烯；
[0023]氨基化氧化石墨烯还原：将氨基化氧化石墨烯与还原剂水合肼进行反应，使得氨基化氧化石墨烯被还原，待反应结束之后多次用无水乙醇与去离子水洗涤多次，将产物在60
‑
100℃干燥18
‑
28小时，得到氨基化石墨烯；
[0024]2)改性碳纳米管粒子的制备
[0025]将硅烷偶联剂与无水乙醇按体积比为1：18
‑
25混合，加入碳纳米管粒子，在超声和机械搅拌下将其分散，并控制pH值为3
‑
4，反应结束后，真空抽滤，滤饼用无水乙醇超声
‑
过滤洗涤多次，除去多余的硅烷偶联剂，60
‑
80℃真空干燥18
‑
24h，得到改性碳纳米管；
[0026]3)石墨烯分散浆料的制备
[0027]以石墨烯分散浆料的质量计，将5
‑
15％的氨基化石墨烯、10
‑
15％的水性丙烯酸乳液、2
‑
5％的改性碳纳米管粒子、2
‑
5％的导电炭黑、3
‑
10％的第一助剂、25
‑
50％球磨介质及余量的去离子水以1500
‑
3000rpm的搅拌速率球磨6
‑
18h，过滤得到石墨烯分散浆料；
[0028]S2氨基化石墨烯水性散热涂料的制备
[0029]将配方量的水性树脂、水性氨基树脂、去离子水和第二助剂加入得到的石墨烯分
散浆料中，分散搅拌均匀后得到水性石墨烯散热涂料。
[0030]进一步地，前述的氨基化石墨烯水性散热涂料的制备方法中，其中步骤S1的石墨烯制备中，所述蓬松鳞片石墨与浓硫酸、浓磷酸、KMnO4四者的比例为(1g)：(110
‑
120ml)：(13
‑
1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨基化石墨烯水性散热涂料，其特征在于，以质量百分比计，包括如下组分：水性树脂18
‑
62％，水性氨基树脂5
‑
17％，石墨烯分散浆料20
‑
65％，去离子水2
‑
10％，第二助剂3
‑
8％。2.如权利要求1所述的氨基化石墨烯水性散热涂料，其特征在于，所述水性树脂选自水性羟基丙烯酸树脂、水性有机硅改性丙烯酸树脂中的至少一种；所述水性氨基树脂为氰特氨基树脂303或者氰特氨基树脂325；所述石墨烯分散浆料以质量百分比计包括如下组分：氨基化石墨烯5
‑
15％，丙烯酸乳液10
‑
15％，第一助剂3
‑
10％，研磨介质25
‑
50％，改性碳纳米管粒子2
‑
5％，导电碳黑2
‑
5％，余量为去离子水。3.如权利要求2所述的氨基化石墨烯水性散热涂料，其特征在于，所述改性碳纳米管粒子的质量与导电炭黑和氨基化石墨烯总质量的比例为1：(5
‑
8)。4.如权利要求3所述的氨基化石墨烯水性散热涂料，其特征在于，所述改性碳纳米管粒子的管长为3
‑
15μm，管外径为10
‑
20nm。5.如权利要求2所述的氨基化石墨烯水性散热涂料，其特征在于，所述第一助剂选自分散剂、润湿剂、消泡剂和偶联剂中的至少一种；所述第二助剂选自消泡剂、附着力促进剂、流平剂和成膜助剂中的至少一种。6.如权利要求5所述的氨基化石墨烯水性散热涂料，其特征在于，所述分散剂为高分子聚合物、丙烯酸酯类聚体铵盐、共聚体之烷醇铵盐、改性聚氨酯和嵌段共聚物类分散剂中的至少一种；所述润湿剂为有机硅类表面助剂；所述消泡剂为有机硅类消泡剂和聚醚硅氧烷类消泡剂中的至少一种；所述偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的至少一种；所述成膜剂为醇酯类、醇醚类中的至少一种；所述附着力促进剂为环氧改性的小分子有机硅化合物；所述流平剂为有机改性硅氧烷、丙烯酸酯共聚体、硅酮类流平剂、高分子量聚二甲基硅氧烷和氟碳高分子化合物类中的至少一种；所述成膜助剂为醇酯类和醇醚类中的至少一种。7.一种权利要求1
‑
6任一项所述的氨基化石墨烯水性散热涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1石墨烯分散浆料的制备1)改性石墨烯的制备氧化石墨烯制备：将蓬松鳞片石墨与浓硫酸、浓磷酸、KMnO4置于超声水浴中，机械搅拌下反应，待反应结束后，用过氧化氢还原其中未反应的氧化物，再用盐酸、去离子水离心洗涤至pH为6.5
‑
7，再用无水乙醇洗涤，将滤饼在60
‑
80℃干燥18
‑
28h，得到的褐色产物为氧化石墨烯；氧化石墨烯改性：将氧化石墨烯与γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、三氯甲烷、甲苯在机械搅拌下发生反应，用三氯甲烷洗涤多余的γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷，将固体物质于50
‑
70℃充分干燥18
‑
28h，得到氨基化氧化石墨烯；氨基化氧化石墨烯还原：将氨基化氧化石墨烯与还原剂水合肼进行反应，使得氨基化氧化石墨烯被还原，待反应结束之后多次用无水乙醇与去离子水洗涤多次，将产物在60
‑
100℃干燥18
‑
28小时，得到氨基化石墨烯；2)改性碳纳米管粒子的制备将硅烷偶联剂与无水乙醇按体积比为1：18
‑
25混合，加入碳纳米管粒子，在超声和机械
搅拌下将其分散，并控制pH值为3
‑
4，反应结束后，真空抽滤，滤饼用无水乙醇超声
‑
过滤洗涤多次...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖倩，孙金梅，
申请(专利权)人：东旭科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：