本发明涉及电子产品散热
技术领域：
，特别涉及一种导热涂料和导热膜的制备方法及制得的导热涂料和导热膜。
背景技术：
：随着高功率微纳电子器件、半导体激光显示以及多核智能手机及移动设备的快速发展，设备电子元件在使用过程中产生的热量需要及时疏散以保证其能高效、可靠地工作，因此散热能力成为器件使用寿命的首要影响因素。目前，市场上的散热主流产品为碳纳米管/石墨类导热膜。然而，在制备该类产品时，存在碳纳米管与石墨烯团聚难分散的问题，且为提高与石墨烯/碳纳米管的相容性，通常采用n,n～二甲基甲酰胺、n～甲基～2～吡咯烷酮、二甲亚砜等有毒有机溶剂进行制备。技术实现要素：基于以上现有技术的不足，本发明旨在于提供一种分散均匀且环保的导热涂料和导热膜的制备方法及导热涂料和导热膜。本申请实施例提供一种导热涂料的制备方法，其包括以下步骤：将碳纳米管、氧化石墨烯分散在水中，形成氧化石墨烯/碳纳米管复合分散液；将树脂粘结剂加入所述复合分散液中进行搅拌得到第一浆料；在所述第一浆料中加入光引发剂、附着力促进剂及还原剂进行搅拌得到第二浆料；过滤所述第二浆料得到所述导热涂料，其中，所述导热涂料包括：10～30重量份的所述氧化石墨烯、5～15重量份的所述碳纳米管、30～50重量份的所述树脂粘结剂、0.3～4重量份的所述光引发剂、0.2～10重量份的所述附着力促进剂、0.5～3重量份的所述还原剂以及可接受量的所述水。在一些实施例中，将碳纳米管、氧化石墨烯分散在水中的分散时间为2～2.5h。在一些实施例中，采用包括机械搅拌、超声波及球磨的至少一种分散方式将碳纳米管、氧化石墨烯分散在水中。在一些实施例中，所述树脂粘结剂为丙烯酸树脂、聚氨酯、环氧树脂、有机硅改性树脂中的一种或几种；所述光引发剂为芳酮类光引发剂；所述附着力促进剂为含有环氧官能团的有机硅聚合物。在一些实施例中，所述还原剂为葡萄糖、柠檬酸、羧甲基纤维素的一种或多种。在一些实施例中，在过滤所述第二浆料得到所述导热涂料之前还包括以下步骤：在第二浆料中加入消泡剂及/或流平剂。本申请还提供一种导热膜的制备方法，其包括以下步骤：采用上述任一种制备方法制得所述导热涂料；将所述导热涂料涂布在一基材上；采用紫外光照射固化所述导热涂料，以形成所述导热膜。本申请还提供一种导热涂料，包括以下重量份的原料：氧化石墨烯10～30重量份、碳纳米管5～15重量份、树脂粘结剂30～50重量份、光引发剂0.3～4重量份、附着力促进剂0.2～10重量份、还原剂0.5-3重量份以及可接受量的水。在一些实施例中，所述树脂粘结剂为丙烯酸树脂、聚氨酯、环氧树脂、有机硅改性树脂中的一种或几种；所述光引发剂为芳酮类光引发剂；所述附着力促进剂为含有环氧官能团的有机硅聚合物；所述还原剂为葡萄糖、柠檬酸、羧甲基纤维素的一种或多种。本申请还提供一种导热膜，其采用上述导热涂料通过紫外光固化制得。本发明提供的的导热涂料及导热膜的制备方法中，采用氧化石墨烯作为碳纳米管的分散剂，碳纳米管附着在氧化石墨烯的表面并通过侧壁上的π～π键与石墨烯共轭搭接，碳纳米管和氧化石墨烯可均匀分散于导热涂料中，进而避免碳纳米管和氧化石墨烯出现团聚现象。本申请提供的导热涂料及导热膜具有优异力学性能和良好的散热效果。具体实施方式下面将结合实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的
技术领域：
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本发明提供一种导热涂料的制备方法，所述导热涂料用于涂覆在基材上通过紫外光固化形成导热膜。该制备方法包括以下步骤：s1：将碳纳米管、氧化石墨烯分散在水中，形成氧化石墨烯/碳纳米管复合分散液。所述氧化石墨烯含有亲水基团，例如羟基、羧基等，其在水中具有良好的溶解性，从其边缘到中央表现出亲水到疏水的性质分布。所述氧化石墨烯用作碳纳米管的分散剂，用于分散碳纳米管。所述碳纳米管附着在所述氧化石墨烯表面并通过其侧壁上的π～π键与所述氧化石墨烯共轭搭接，形成氧化石墨烯～碳纳米管杂化结构并能稳定的分散在所述水溶液中。所述氧化石墨烯可为单层或多层石墨烯，其重量份为10～30份。可选的，所述氧化石墨烯的片径为100nm～1μm，在此尺寸下的氧化石墨烯能够达到均匀分散碳纳米管的最佳效果，形成三维导热通道，提升产品的导热性能。可选的，所述碳纳米管的直径为20nm～50nm，其长度为15μm，其重量份为5～15份。步骤s1中，水作为分散介质，其用量没有具体限制，只要足够导热涂料配方体系分散均匀，且符合所需粘度即可。所述碳纳米管包括功能化碳纳米管，例如羟基化碳纳米管、羧基化碳纳米管等。本申请中“功能化碳纳米管”是指经过表面改性的碳纳米管。步骤s1中，可采用机械搅拌、超声波、球磨等至少一种分散方式将碳纳米管、氧化石墨烯分散在水中，分散时间为2～2.5h。s2：将树脂粘结剂加入所述复合分散液中进行搅拌得到第一浆料。树脂粘结剂加入复合分散液中进行搅拌的时间为1～3h。所述树脂粘结剂作为成膜物质，其具有较低的玻璃化转变温度及优异的抗弯折性能。所述树脂粘结剂可为丙烯酸树脂、聚氨酯、环氧树脂、有机硅改性树脂中的一种或几种，其重量份为30～50份。s3：在所述第一浆料中加入光引发剂、附着力促进剂及还原剂进行搅拌得到第二浆料。在所述第一浆料中加入光引发剂、附着力促进剂及还原剂进行搅拌的时间为20min-1h。所述光引发剂用作固化剂，用于提高所述树脂粘结剂的固化，促使碳纳米管与氧化石墨烯复合。复合时，碳纳米管形成连续网络，氧化石墨烯二维片层填补空隙优化网络，碳纳米管和氧化石墨烯二者协同形成三维网状结构。获得的涂层具备良好的耐候性、耐高温性等机械性能。可选的，所述光引发剂为芳酮类光引发剂，例如为darocur2959，1173，184，651。所述光引发剂的重量占所述树脂粘结剂的重量的1～8％，即所述光引发剂的重量份为0.3～4份。所述附着力促进剂用于提高所述导热涂料与基材的附着力。所述附着力促进剂为含有环氧官能团的有机硅聚合物，其重量份为0.2～10份。所述附着力促进剂可为烷基硅氧烷。所述导热涂料在进行紫外光固化时，紫外光照射所述导热涂料，水发生电离，产生水合离子，促使所述氧化石墨烯被还原为石墨烯。所述还原剂用于在进行紫外光固化时，辅助氧化石墨烯在水溶液中的紫外还原，进一步促使所述氧化石墨烯被还原为石墨烯。所述还原剂可为葡萄糖、柠檬酸、羧甲基纤维素的一种或多种，其重量份为0.5～3份。s4：过滤所述第二浆料得到所述导热涂料。在步骤s4中，可采用本领域常规的过滤方式，例如滤网过滤等，对所述第二浆料进行过滤。可选的，在步骤s3及步骤s4之间还包括以下步骤：在第二浆料中加入消泡剂、流平剂等至少一种助剂。所述消泡剂可采用本领域常规的消泡剂，所述消泡剂可选为聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的一种或多种，所述消泡剂的重量份数为0.3～1份。所述流平剂可采用本领域常规的消泡剂，所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中一种或多种，所述流平剂的重量份数为0.2～1份。本申请还提供一种导热膜的制备方法，其包括以下步骤：采用上述导热涂料的制备方法制得导热涂料；将所述导热涂料涂布在一基材上；采用紫外光照射固化所述导热涂料，以形成所述导热膜。所述导热涂料可采用辊涂/喷涂等常用涂布方式涂布在基材上。紫外光照射固化导热涂料的时间为20～40s。所述基材可为pet膜、pi膜、铝板等。本申请提供的导热涂料及导热膜的制备方法中，采用氧化石墨烯作为碳纳米管的分散剂，碳纳米管附着在氧化石墨烯的表面并通过侧壁上的π～π键与石墨烯共轭搭接，碳纳米管和氧化石墨烯可均匀分散于导热涂料中，进而避免碳纳米管和氧化石墨烯出现团聚现象。另外，本申请提供的制备方法中，未使用任何有毒试剂，可满足环保要求。本申请还提供一种采用上述制备方法制备的导热涂料。所述导热涂料包括以下重量份的原料：树脂粘结剂30～50重量份、光引发剂0.3～4重量份、还原剂0.5～3重量份、附着力促进剂0.2～10重量份以及可接受量的水。本申请中“可接受量的水”是指，作为分散介质的水，其用量没有具体限制，足够配方体系分散均匀，且符合所需粘度即可。本申请还提供一种导热膜，所述导热膜通过上述导热涂料通过紫外光固化制得。本申请提供的导热涂料及导热膜具有良好的力学性能和散热效果。下面通过实施例对本发明进行具体说明。实施例1将10重量份氧化石墨烯和5重量份碳纳米管加入到100重量份水中，其中，氧化石墨烯的片径为100nm，碳纳米管的直径为20nm、长度为15μm；进行机械搅拌、超声波分散2.5h得到氧化石/碳纳米管复合分散液，其中，机械搅拌转速为1000rpm，超声波频率为25hz，超声波功率为300w。将30重量份环氧改性树脂加入复合分散液中搅拌得到第一浆料，其中，机械搅拌转速2000rpm，搅拌时间为1h；在第一浆料中加入2.4重量份darocur2959、0.2重量份烷基硅氧烷和0.6重量份羧甲基纤维素搅拌得到第二浆料，其中，机械搅转速为1000rpm，搅拌时间为20min；将0.05重量份消泡剂9205加入第二浆料中搅拌，搅拌转速为1000rpm，搅拌时间为20min；过滤上述浆料得到导热涂料。采用辊涂将导热涂料涂覆在pet膜上，采用波长为254nm的紫外光照射导热涂料40s得到石墨烯/碳纳米管复合导热膜。实施例2将15重量份氧化石墨烯和10重量份碳纳米管加入到80重量份水中，其中，氧化石墨烯的片径为500nm，碳纳米管的直径为50nm、长度为15μm；进行机械搅拌、球磨分散2h得到氧化石/碳纳米管复合分散液，其中，机械搅拌转速为1000rpm，球磨转速为900r/min。将40重量份环氧改性聚氨酯加入复合分散液中搅拌得到第一浆料，其中，机械搅拌转速为2000rpm，搅拌时间为1.5h；在第一浆料中加入1.6重量份darocur1173、0.8重量份烷基硅氧烷和0.8重量份葡萄糖搅拌得到第二浆料，其中，机械搅拌转速为1200rpm，搅拌时间为30min；将0.2重量份流平剂450加入第二浆料中搅拌，搅拌转速为1000rpm，搅拌时间为30min；过滤上述浆料得到导热涂料。采用辊涂将导热涂料涂覆在pet膜上，采用波长为254nm的紫外光照射导热涂料30s得到石墨烯/碳纳米管复合导热膜。实施例3将30重量份氧化石墨烯和10重量份碳纳米管加入到80重量份水中，其中，氧化石墨烯的片径为500nm，碳纳米管的直径为50nm、长度为15μm；进行机械搅拌、球磨分散1h得到氧化石/碳纳米管复合分散液，其中，机械搅拌转速为1000rpm，球磨转速为900r/min。将40重量份环氧改性聚氨酯加入复合分散液中搅拌得到第一浆料，其中，机械搅拌转速为2000rpm，搅拌时间为1.5h；在第一浆料中加入1.6重量份darocur1173、0.8重量份烷基硅氧烷和1重量份柠檬酸搅拌得到第二浆料，其中，机械搅拌转速为1200rpm，搅拌时间为30min；将0.2重量份流平剂450加入第二浆料中搅拌，搅拌转速为1000rpm，搅拌时间为30min；过滤上述浆料得到导热涂料。采用辊涂将导热涂料涂覆在pet膜上，采用波长为254nm的紫外光照射导热涂料30s得到石墨烯/碳纳米管复合导热膜。将实施例1-3中制得的导热涂料涂覆在铝板上，采用254nm的紫外光照射导热涂料30s进行固化。将上述涂覆有导热涂料的铝板和未涂覆导热涂料的铝板(对比例1)进行散热测试实验。实验条件如下，将铝板裁切为20mm*20mm的样品，将样品贴于加热平台上(加热功率为4w)，样品加热预定时间后采集铝板的温度。测试条件及结果如表1。表1如表1所示，相较未涂覆导热涂料的铝板，涂覆有本申请制得的导热涂料的铝板在加热后温度均有较大幅度下降，表明本申请制得的导热涂料具有良好的散热效果。比较实施例1至实施例3可知，当氧化石墨烯和碳纳米管的分散时间过短时，会造成石墨烯与碳纳米管分散不均匀，导热效果相对较差。将实施例1-3制得的复合导热膜贴覆在手机的壳体上，分别采集手机屏幕中心和手机背盖中心的温度。手机播放60min视频后，测试贴覆有导热膜的手机的屏幕中心及背盖中心相较未贴覆有导热膜的手机的屏幕中心及背盖中心的温度差。测试结果如表2。表2屏幕中心温度差背盖中心温度差实施例13.1°2.8°实施例22.9°2.7°实施例31.5°1.0°如表2所示，相较未贴覆有导热膜的手机，贴覆有本申请制得的导热膜的手机在工作后，其屏幕中心温度及背盖中心温度均有较大幅度下降，表明本申请制得的导热膜具有良好的散热效果。比较实施例1至实施例3可知，当氧化石墨烯和碳纳米管的分散时间过短时，会造成石墨烯与碳纳米管分散不均匀，导热效果相对较差。另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。当前第1页12