一种石墨烯无机高导热散热涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于高导热散热材料技术领域，本发明专利技术提供了一种石墨烯无机高导热散热涂料，包含如下质量份的原料：石墨烯粉4～6份、单质硅体系无机浆料94～96份；单质硅体系无机浆料的制备原料包含纳米级单质硅、酒精、偶联剂和水。本发明专利技术还提供了一种石墨烯无机高导热散热涂料的制备方法和应用。本发明专利技术的石墨烯无机高导热散热涂层铝板系统的热交换效率高，热传导系数提高，凝缩机回收年限显著缩短，提高了设备稳定性，实现了节能减排。石墨烯无机高导热散热涂层铝板系统比原有节能系统的热交换效率提高了14～21％，石墨烯无机高导热散热涂层铝板系统的热传导系数为2.15～2.3

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯无机高导热散热涂料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高导热散热材料
,尤其涉及一种石墨烯无机高导热散热涂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，随着电子元器件的小型化、微小型化和集成技术的不断发展，在使用环境温度下要使电子元器件仍能高可靠性地正常工作，及时散热能力成为影响其使用寿命的重要限制因素，要求导热材料具备足够高的导热性能。常见的导热散热涂层多以高分子材料作为成膜物质，配以高导热性的填料，包括传统的金属填料和一些导热系数较高的非金属填料，来强化涂层的导热能力，以达到降温散热的目的。但是铜箔、铝箔这类散热材料价格昂贵，且散热效果也无法满足现有电子产品对导热散热的需求。
[0003]石墨烯是一个原子厚的sp2杂化碳层，紧密堆积成的二维蜂窝状结构，是一种二维材料。石墨烯具有独特的载流子特性，在室温条件下，电子迁移率高达200000cm2/V
·
S；经过试验研究表明单层石墨烯在室温下可拥有5300W/m
·
K的高热导率，同时石墨烯的比表面积很大，可充分填充于基材之中，增大其散热表面积，石墨烯在导热散热领域具有极大的发展潜力和极高的研究价值。然而，由于石墨烯片层之间的强相互作用力，石墨烯极易团聚，并且这种团聚是不可逆的，必须经过强大的外力作用才能再次分散。随着石墨烯发生团聚，石墨烯散热涂料的导热散热性能也会降低。分散石墨烯的做法一般是使用对石墨烯分散性好的溶剂，比如N
‑
甲基吡咯烷酮、N,N
‑
二甲基甲酰胺，但是这类溶剂的挥发速度极慢，适用范围较小。
[0004]因此，研究得到一种防止石墨烯团聚的，具有优异的导热散热效果，延长热交换设备使用寿命的石墨烯无机高导热散热涂料，具有重要的价值和意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种石墨烯无机高导热散热涂料及其制备方法和应用。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种石墨烯无机高导热散热涂料，包含如下质量份的原料：
[0008]石墨烯粉4～6份、单质硅体系无机浆料94～96份；
[0009]单质硅体系无机浆料的制备原料包含纳米级单质硅、酒精、偶联剂和水。
[0010]作为优选，所述石墨烯粉的粒径为6～80μm，石墨烯粉由石墨烯采用物理法剥离得到。
[0011]作为优选，石墨烯粉的纯度≥99.5％，含氧量≤1ppm。
[0012]作为优选，所述纳米级单质硅、酒精、偶联剂和水的质量比为83～88：4～8：0.3～0.8：6～10。
[0013]作为优选，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
[0014]作为优选，石墨烯无机高导热散热涂料的粒径为1～5μm。
[0015]本专利技术还提供了一种所述的石墨烯无机高导热散热涂料的制备方法，包含如下步骤：
[0016]将石墨烯粉和单质硅体系无机浆料混合后研磨，得到石墨烯无机高导热散热涂料。
[0017]本专利技术还提供了一种所述的石墨烯无机高导热散热涂料在热交换设备中的应用。
[0018]作为优选，石墨烯无机高导热散热涂料涂覆在热交换设备上的涂层厚度为8～12μm。
[0019]本专利技术的有益效果包括：
[0020]本专利技术的石墨烯无机高导热散热涂料通过合理选择组分，控制组分比例和粒径，能够有效防止石墨烯团聚，石墨烯无机高导热散热涂层铝板系统的热交换效率高，热传导系数提高，凝缩机回收年限显著缩短，提高了热交换设备的稳定性，延长设备的使用寿命，实现了节能减排。石墨烯无机高导热散热涂层铝板系统比原有节能系统的热交换效率提高了14～21％，石墨烯无机高导热散热涂层铝板系统的热传导系数为2.15～2.3
×
105W/m2·
K，是原有节能系统的两倍。
具体实施方式
[0021]本专利技术提供了一种石墨烯无机高导热散热涂料，包含如下质量份的原料：
[0022]石墨烯粉4～6份、单质硅体系无机浆料94～96份；
[0023]单质硅体系无机浆料的制备原料包含纳米级单质硅、酒精、偶联剂和水。
[0024]本专利技术的石墨烯无机高导热散热涂料包含4～6份石墨烯粉，优选为4.3～5.7份，进一步优选为4.8～5.2份。
[0025]本专利技术中，所述石墨烯粉的粒径优选为6～80μm，进一步优选为10～70μm，更优选为20～50μm；石墨烯粉优选由石墨烯采用物理法剥离得到，物理剥离法比化学法得到的石墨烯粉的粒径更加可控。
[0026]本专利技术中，石墨烯粉的纯度优选≥99.5％，进一步优选≥99.7％；石墨烯粉的含氧量优选≤1ppm。
[0027]本专利技术的石墨烯无机高导热散热涂料包含94～96份单质硅体系无机浆料，优选为94.3～95.7份，进一步优选为94.8～95.2份。
[0028]本专利技术所述纳米级单质硅、酒精、偶联剂和水的质量比优选为83～88：4～8：0.3～0.8：6～10，进一步优选为84～87：5～7：0.4～0.7：7～9，更优选为85～86：6：0.5～0.6：8。
[0029]本专利技术所述偶联剂优选为硅烷偶联剂。
[0030]本专利技术中，石墨烯无机高导热散热涂料的粒径优选为1～5μm，进一步优选为2～4μm，更优选为3μm。
[0031]本专利技术还提供了一种所述的石墨烯无机高导热散热涂料的制备方法，包含如下步骤：
[0032]将石墨烯粉和单质硅体系无机浆料混合后研磨，得到石墨烯无机高导热散热涂料。
[0033]本专利技术还提供了一种所述的石墨烯无机高导热散热涂料在热交换设备中的应用。
[0034]本专利技术的热交换设备优选为液体热交换机，液体热交换机中的液体介质优选为水或油，液体热交换机优选为冷凝热交换机或供暖系统。
[0035]本专利技术中，石墨烯无机高导热散热涂料涂覆在热交换设备上的涂层厚度优选为8～12μm，进一步优选为9～11μm，更优选为10μm。
[0036]下面结合实施例对本专利技术提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本专利技术保护范围的限定。
[0037]实施例1
[0038]将质量比为84：5：0.4：7的纳米级单质硅、酒精(乙醇浓度为80％)、硅烷偶联剂(型号为KH550)和水搅拌混合，得到均匀的单质硅体系无机浆料。将石墨烯采用物理法剥离，得到粒径为10～30μm、纯度为99.55％的石墨烯粉(氧含量为1ppm)。
[0039]将质量份为4份石墨烯粉和96份单质硅体系无机浆料混合均匀后研磨，得到粒径为2μm的石墨烯无机高导热散热涂料。
[0040]实施例2
[0041]将质量比为86：6.5：0.6：9的纳米级单质硅、酒精(乙醇浓度为70％)、硅烷偶联剂(型号为KH792)和水搅拌混合，得到均匀的单质硅体系无机浆料。将石墨烯采用物理法剥离，得到粒径为40～6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯无机高导热散热涂料，其特征在于，包含如下质量份的原料：石墨烯粉4～6份、单质硅体系无机浆料94～96份；单质硅体系无机浆料的制备原料包含纳米级单质硅、酒精、偶联剂和水。2.根据权利要求1所述的石墨烯无机高导热散热涂料，其特征在于，所述石墨烯粉的粒径为6～80μm，石墨烯粉由石墨烯采用物理法剥离得到。3.根据权利要求1或2所述的石墨烯无机高导热散热涂料，其特征在于，石墨烯粉的纯度≥99.5％，含氧量≤1ppm。4.根据权利要求3所述的石墨烯无机高导热散热涂料，其特征在于，所述纳米级单质硅、酒精、偶联剂和水的质量比为83～88：4～8：0.3～0.8：6...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖超英，
申请(专利权)人：赖超英，
类型：发明
国别省市：