利用三种填料协同作用的导热涂料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了利用三种填料协同作用的导热涂料及其制备方法与应用。导热涂料由分散液A和分散液B混合形成，以质量份数计，分散液A由20～35份氮化硼、2～3份改性剂、30～50份水搅拌混合，过滤洗涤；滤渣重新分散在第一有机溶剂中，加入50～150份环氧树脂搅拌均匀得到；分散液B由5～9份石墨烯、0.6～3份碳管和15～40份第二有机溶剂混合，超声处理得到。本发明专利技术所得的导热涂层热导率≥2.5W

【技术实现步骤摘要】
利用三种填料协同作用的导热涂料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种导热涂料，特别是涉及一种利用三种填料协同作用的导热涂料及其制备方法与应用；属于材料科学和表面


技术介绍

[0002]核电站是一种常见的发电设施，在发电过程中，核反应堆直接加热液态钠，液态钠在吸收反应堆的热量后再通过蒸汽发生器将热量传导给汽水系统，产生的蒸汽推动汽轮机发电。其中作为中间换热设备的蒸汽发生器在反应过程中会产生大量热量，达到极高的温度，这些热量需要及时排散，同时发生器产生大量蒸汽，水蒸气长时间接触管道壁，容易对管道壁造成破坏，目前尚没有一种涂层可以同时满足蒸汽发生器快速散热、耐高温以及耐水的需求。
[0003]目前，国内外制备填充型导热涂层多数只对涂层的导热性能做出提升，无法同时满足蒸汽发生器的多种需求，同时涂层多数借助热压等手段辅助成膜，工艺较复杂，处理时间长，耗能大，应用范围因技术手段不同而受到限制，影响着涂装生产的质量、产量和成本。由此可见，以往制备导热涂层工艺十分耗时、耗能，且应用范围受到成膜工艺手段的限制。
[0004]中国专利技术专利申请CN202010350768.7公开了一种取GO水分散液与六方氮化硼水分散液混合制备复合导热薄膜的方法，薄膜虽然导热效果良好，但制备却需要经过800～3000℃退火2h，且薄膜应用范围不如涂层广泛，制备工艺流程复杂，比较耗能。
[0005]中国专利技术专利申请CN201810830682.7公开了一种以聚氨酯胶等成膜剂为涂料基质，石墨烯等为填料，结合氧化石墨烯与一维的碳管以及弥散分布的无机金属化合物导热剂等，然而制备过程中需要高速搅拌及球磨处理，较为耗能，且使用的填料价格较为昂贵。
[0006]中国专利技术专利申请CN201911152581.X公开了一种高导热氮化硼/环氧树脂复合材料的制备方法，虽然填料使用的是成本较低的氮化硼，但氮化硼硅烷化时间却要5～10小时，较为耗时，且材料制备需要借助热压工艺，应用范围有限。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种同时满足高效散热、耐高温及耐水的利用三种填料协同作用的导热涂料及其制备方法，该涂料形成涂层的热导率≥2.5W
·
(m
‑1K
‑1)，可达到5.65W
·
(m
‑1K
‑1)，耐高温可达到1000℃，耐水长达30天，同时具备良好的硬度、附着力，耐酸碱性能良好。
[0008]本专利技术另一个所要解决的问题在于提供所述利用三种填料协同作用的导热涂料在蒸汽发生器上的应用。
[0009]本专利技术目的通过如下技术方案实现：
[0010]一种利用三种填料协同作用的导热涂料，由分散液A和分散液B混合形成，使用时加入固化剂混合均匀涂在金属导热器件表面；以质量份数计，所述的分散液A由20～35份氮化硼、2～3份改性剂、30～50份水搅拌混合，过滤洗涤；滤渣重新分散在第一有机溶剂中，加
入50～150份环氧树脂搅拌均匀得到；所述的分散液B由5～9份石墨烯、0.6～3份碳管和15～40份第二有机溶剂混合，超声处理得到；所述的氮化硼为六方氮化硼，长轴长度为150～450nm，形状为椭圆盘状；当六方氮化硼长轴长度为150
‑
250nm时，石墨烯粒径为2.5
‑
2.7微米，碳管长度为0.5
‑
1微米；六方氮化硼长轴长度为250
‑
350nm时，石墨烯粒径为2.7
‑
3.0微米，碳管长度为1
‑
2.5微米；六方氮化硼长轴长度为350
‑
450nm时，石墨烯粒径为3.0
‑
3.5微米，碳管长度为2.3
‑
3.5微米。
[0011]为进一步实现本专利技术目的，优选地，当氮化硼长轴长度在150
‑
250nm间，第一溶剂为四氢呋喃、乙酸乙酯和异丙醇中的一种；当氮化硼长轴长度在250
‑
350nm间，第一溶剂为丙酮、乙酸、乙腈和DMF中的一种；当氮化硼长轴长度在350
‑
450nm间，第一溶剂为二甲基亚砜、甲醇和乙二醇中的一种。
[0012]优选地，所述的氮化硼80wt％以上的颗粒包含在长轴长度
±
30％范围内，形状为椭圆盘状，并且短轴La、长轴Lb以及厚度t满足下式：150nm≤La≤Lb≤450nm，30nm≤t≤200nm，t≤La，0.5≤La/Lb≤1.0。
[0013]优选地，所述的石墨烯为膨胀石墨，长轴长度为2.5
‑
3.5微米，80wt％以上的颗粒包含在长轴长度
±
30％范围内。
[0014]优选地，所述的碳管为多壁碳管和单壁碳管一种或多种，平均直径2
‑
2.2nm，长度为0.5
‑
3.5微米。
[0015]优选地，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、溴化双酚A型环氧树脂或氢化双酚A型环氧树脂中的一种或多种；所述的改性剂为单宁酸、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种。
[0016]优选地，所述的第二有机溶剂为乙酸乙酯、丙酮、DMF、DMSO和异丙醇中的一种或多种。
[0017]优选地，所述的固化剂为甲基六氢酸酐、甲基四氢酸酐、邻苯二甲酸酐，六甲氧基甲基三聚氰胺和月桂酸中的一种；以质量份数计，固化剂加入量为50～150份；加入固化剂后控制搅拌速度在300～400转/分钟，机械搅拌5～10分钟后停止搅拌。
[0018]所述的利用三种填料协同作用的导热涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0019]1)分散液A的配制：将氮化硼、改性剂、水搅拌混合，过滤洗涤；滤渣重新分散在第一有机溶剂中，再加入环氧树脂，搅拌得到分散液A；
[0020]2)分散液B的配制：将石墨烯、碳管、第二有机溶剂混合，超声处理，得分散液B；
[0021]3)低速搅拌下将分散液B加入分散液A中，得到导热涂料。
[0022]所述的利用三种填料协同作用的导热涂料在蒸汽发生器上的应用。
[0023]本专利技术改性后的六方氮化硼表面存在羟基，羟基可以与环氧树脂发生开环反应，使得氮化硼在环氧树脂中分散性大幅提高。需要说明的是，随着氮化硼尺寸的增大，所需要的溶剂极性也随之增大，当氮化硼尺寸与溶剂极性相适应时，氮化硼才在环氧树脂会中形成一种分散均匀，稳定存在的“氮化硼
‑
环氧树脂”体系，该体系中氮化硼呈现均匀、稳定的分布状态。
[0024]本专利技术将比氮化硼更大更薄的石墨烯与具有长高长径比的碳管加入该体系，新加入的填料即可在氮化硼分布的基础上进行二次分布，该次分布可以避免石墨烯与碳管在树脂中分散时常出现的团聚现象，实现三种填料相互交叠，都在树脂中均匀稳定分散的状态。
当该含有填料的树脂在金属基材上成膜时，其中的氮化硼片由于密度大于环氧树脂，且自身为薄片状结构，会在重力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用三种填料协同作用的导热涂料，其特征在于，由分散液A和分散液B混合形成，使用时加入固化剂混合均匀涂在金属导热器件表面；以质量份数计，所述的分散液A由20～35份氮化硼、2～3份改性剂、30～50份水搅拌混合，过滤洗涤；滤渣重新分散在第一有机溶剂中，加入50～150份环氧树脂搅拌均匀得到；所述的分散液B由5～9份石墨烯、0.6～3份碳管和15～40份第二有机溶剂混合，超声处理得到；所述的氮化硼为六方氮化硼，长轴长度为150～450nm，形状为椭圆盘状；当六方氮化硼长轴长度为150
‑
250nm时，石墨烯粒径为2.5
‑
2.7微米，碳管长度为0.5
‑
1微米；六方氮化硼长轴长度为250
‑
350nm时，石墨烯粒径为2.7
‑
3.0微米，碳管长度为1
‑
2.5微米；六方氮化硼长轴长度为350
‑
450nm时，石墨烯粒径为3.0
‑
3.5微米，碳管长度为2.3
‑
3.5微米。2.根据权利要求1所述的利用三种填料协同作用的导热涂料，其特征在于，当氮化硼长轴长度在150
‑
250nm间，第一溶剂为四氢呋喃、乙酸乙酯和异丙醇中的一种；当氮化硼长轴长度在250
‑
350nm间，第一溶剂为丙酮、乙酸、乙腈和DMF中的一种；当氮化硼长轴长度在350
‑
450nm间，第一溶剂为二甲基亚砜、甲醇和乙二醇中的一种。3.根据权利要求1所述的利用三种填料协同作用的导热涂料，其特征在于，所述的氮化硼80wt％以上的颗粒包含在长轴长度
±
30％范围内，形状为椭圆盘状，并且短轴La、长轴Lb以及厚度t满足下式：150nm≤La≤Lb≤4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张心亚，李欣玉，王健强，田玉琴，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：