一种提高电泳漆涂层散热性的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高电泳漆涂层散热性的方法。本发明专利技术方法是将石墨烯分散液加入电泳漆中，混合均匀作为槽液对金属表面进行涂装，涂装过程中施加磁场，使石墨烯平面垂直于金属基体定向排列，提高金属表面涂层的散热性。其中，石墨烯分散液制备方法：将石墨烯纳米片和分散剂加入溶剂中，常温下利用高剪切设备搅拌均匀，得到石墨烯分散液。涂装时，将待涂装的平面金属板竖直置于槽液中，在电泳槽的工件一侧外部放置厚向磁铁，对槽液施加0.1～1.0特斯拉的磁场。本发明专利技术方法可以实现石墨烯平面垂直于基体工件的定向排列，另一方面纳米尺寸的石墨烯可以有效提高涂层的致密度，最大化利用石墨烯的面内热导率，提高电泳复合涂层的散热能力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种提高电泳漆涂层散热性的方法


[0001]本专利技术属于金属表面涂层
，涉及一种提高电泳漆涂层散热性的方法。

技术介绍

[0002]目前，电力电子、通讯、运输和电动汽车行业发展迅速，产品功率越做越大，频率越做越高，产生了大量的热量。因此，设备的高效散热吸引了人们广泛的关注。近年来，一些复合导热涂层由于高效、成本低、耐腐性强等优点被广泛应用于器件及设备外表面。石墨烯是一种具有sp2杂化结构的新型材料，单层石墨烯面内热导率理论上可达5300W/(m
·
K)左右，高热导率的石墨烯作为一种添加剂，广泛应用于环氧复合涂层的制备。公开的复合导热涂层专利大多以氧化石墨烯GO或还原氧化石墨烯rGO作为添加剂，由于G0有较多的羟基、羧基、环氧基；rGO一方面存在未被还原的官能团，另一方面，氧化过程会导致永久性孔洞损伤。因此，在许多应用中，最终石墨烯基复合涂层的导热系数小于10W/(m
·
K)。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种提高电泳漆涂层散热性的方法。
[0004]本专利技术方法是将石墨烯分散液加入电泳漆中，混合均匀作为槽液对金属表面进行涂装，涂装过程中施加磁场，使石墨烯平面垂直于金属基体定向排列，提高金属表面涂层的散热性。每千克电泳漆中加入1～100克石墨烯分散液；优选为5～50克。
[0005]其中，石墨烯分散液按照以下方法制备得到：
[0006]将石墨烯纳米片GNP和分散剂加入溶剂中，常温下利用高剪切设备搅拌均匀，得到石墨烯分散液。
[0007]所述的石墨烯纳米片GNP的横向尺寸0.1～1.0μm，层数为11～200层。经高剪切设备搅拌后，石墨烯纳米片GNP进一步被剥离，石墨烯纳米片GNP的层数减少，部分石墨烯纳米片GNP转化为层数小于等于10层的少层石墨烯FLG，FLG/GNP均匀分散，且在空间静电斥力的作用下无团聚。石墨烯层数越少则热导率越高。
[0008]所述的溶剂为水、乙二醇丁醚BCS、甲基异丁基酮MIBK、乙二醇叔丁醚ETB、异丙醇IPA、N
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甲基吡咯烷酮NMP中的一种。所述的分散剂为高分子表面活性剂。
[0009]每升溶剂加入2.0～20.0g石墨烯纳米片GNP，优选为5.0～10.0g。每克石墨烯纳米片GNP对应加入0.02～0.5g分散剂，优选为0.05～0.2g。
[0010]高剪切设备搅拌时间5～10小时，转速为5000～10000转/小时。
[0011]将加入石墨烯分散液的电泳漆作为槽液，对金属表面进行涂装。涂装时，将待涂装的平面金属板竖直置于槽液中，在电泳槽的工件一侧外部放置厚向磁铁，对槽液施加磁场，使金属板电泳涂层中的石墨烯平面垂直于工件表面平面，提高金属表面涂层的散热性，磁场的强度为0.1～1.0特斯拉。
[0012]相比于GO和rGO，少层石墨烯FLG/石墨烯纳米片GNP拥有较高的热导率(石墨烯高的热导率是基于碳原子的sp2杂化结构，然而，GO和rG0由于有较多的含氧基团，导致其部分
碳原子的sp2杂化结构被破坏)。本专利技术方法使用的石墨烯纳米片GNP采用成熟现有产品。石墨烯的热导率与声子的运动有关，由于石墨烯层与层之间存在范德华力，纵向上通过低频声子导热，导致了多层石墨烯热传导各向异性，面内热导率比垂直热导率高3
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4个数量级。将高热导率的GNP/FLG作为添加剂加入电泳漆中进行电泳沉积，一方面电泳沉积方法可以实现部分GNP/FLG垂直于基体工件的定向排列，另一方面纳米尺寸的GNP/FLG可以有效提高涂层的致密度。
[0013]根据左手定则，将左手的食指，中指和拇指伸直，使其在空间内相互垂直，食指方向代表磁场的方向，中指代表电流从正极到负极的方向，拇指所指的方向就是受力的方向。在电泳沉积过程中对工件一侧施加磁场，可以进一步强化GNP/FLG垂直于基体工件的定向排列，最终可最大化利用石墨烯的面内热导率，大大提高电泳复合涂层的散热能力。
具体实施方式
[0014]以下通过具体实施例对本专利技术做进一步说明。以下各实施例中使用的石墨烯纳米片GNP的横向尺寸0.1～1.0μm，层数为11～200层。
[0015]实施例1.
[0016]首先制备石墨烯分散液：将2.0g石墨烯纳米片GNP和1.0g分散剂BYK
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3560加入1升水中，常温下利用高剪切设备搅拌5小时，转速为10000转/小时，得到石墨烯分散液。
[0017]按照每千克加入5克的比例将石墨烯分散液加入环氧树脂电泳漆中，混合均匀作为槽液，对金属表面进行涂装。
[0018]涂装时，将待涂装的平面金属板竖直置于槽液中，电泳槽工件一侧的外部放置厚向磁铁，对槽液施加磁场，使金属板电泳涂层中的石墨烯平面垂直于工件表面平面，提高金属表面涂层的散热性，磁场的强度为0.5特斯拉。
[0019]电泳涂装工艺参数：电泳电压为40V的直流电压或脉冲电压，电泳时间为4min，槽液温度为30℃，电泳漆复合涂层膜厚为20μm。
[0020]实施例2.
[0021]首先制备石墨烯分散液：将5.0g石墨烯纳米片GNP和1.5g分散剂BYK
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4509加入1升乙二醇丁醚溶剂中，常温下利用高剪切设备搅拌6小时，转速为9000转/小时，得到石墨烯分散液。
[0022]按照每千克加入20克的比例将石墨烯分散液加入丙烯酸树脂电泳漆中，混合均匀作为槽液，对金属表面进行涂装。
[0023]涂装时，将待涂装的平面金属板竖直置于槽液中，电泳槽工件一侧的外部放置厚向磁铁，对槽液施加磁场，使金属板电泳涂层中的石墨烯平面垂直于工件表面平面，提高金属表面涂层的散热性，磁场的强度为0.3特斯拉。
[0024]电泳涂装工艺参数：电泳电压为60V的直流电压或脉冲电压，电泳时间为200s，槽液温度为25℃，电泳漆复合涂层膜厚为18μm。
[0025]实施例3.
[0026]首先制备石墨烯分散液：将8.0g石墨烯纳米片GNP和0.8g分散剂BYK
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4510加入1升甲基异丁基酮溶剂中，常温下利用高剪切设备搅拌7小时，转速为8000转/小时，得到石墨烯分散液。
[0027]按照每千克加入50克的比例将石墨烯分散液加入聚酯树脂电泳漆中，混合均匀作为槽液，对金属表面进行涂装。
[0028]涂装时，将待涂装的平面金属板竖直置于槽液中，电泳槽工件一侧的外部放置厚向磁铁，对槽液施加磁场，使金属板电泳涂层中的石墨烯平面垂直于工件表面平面，提高金属表面涂层的散热性，磁场的强度为1.0特斯拉。
[0029]电泳涂装工艺参数：电泳电压为80V的直流电压或脉冲电压，电泳时间为3min，槽液温度为28℃，电泳漆复合涂层膜厚为19μm。
[0030]实施例4.
[0031]首先制备石墨烯分散液：将10.0g石墨烯纳米片GNP和0.5g分散剂BYK
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高电泳漆涂层散热性的方法，其特征在于：将石墨烯分散液加入电泳漆中，混合均匀作为槽液对金属表面进行涂装，涂装过程中施加磁场，使石墨烯平面垂直于金属基体定向排列，提高金属表面涂层的散热性；其中，石墨烯分散液按照以下方法制备得到：将石墨烯纳米片GNP和分散剂加入溶剂中，常温下利用高剪切设备搅拌均匀，得到石墨烯分散液。2.如权利要求1所述的一种提高电泳漆涂层散热性的方法，其特征在于：所述的槽液中，每千克电泳漆中加入1～100克石墨烯分散液。3.如权利要求1所述的一种提高电泳漆涂层散热性的方法，其特征在于：所述的槽液中，每千克电泳漆中加入5～50克石墨烯分散液。4.如权利要求1所述的一种提高电泳漆涂层散热性的方法，其特征在于：所述的石墨烯纳米片GNP的横向尺寸0.1～1.0μm，层数为11～200层。5.如权利要求1所述的一种提高电泳漆涂层散热性的方法，其特征在于：制备石墨烯分散液中，每升溶剂加入2.0～20.0g石墨烯纳米片GNP，每克石墨烯纳米片GNP对应加入0.02～0.5g分散剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯登华，郝美娟，郭洪良，肖翡，刘诗卉，西瓦桑布，
申请(专利权)人：湖州市吴兴区核源金属新材研究院，
类型：发明
国别省市：