一种石墨烯基薄涂高效散热涂料及其制备方法与流程

本发明涉及散热涂料领域，具体涉及一种石墨烯基薄涂高效散热涂料及其制备方法。

背景技术：

近年来，随着工业技术的进步，对电子设备的使用寿命要求日益严苛，而电子设备的高效散热是影响其使用寿命的重要因素之一，尤其是精密电子器件的散热引起了越来越多的关注。传统的散热方式包括热传导、热辐射和热对流，在狭小空间里热传导尤其关键，传统涂料多数不具备散热功能，或者散热效率较低。导热性能的提高将大大增加电子设备的性能与使用寿命。

传统的导热涂料包括有机硅树脂、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸、聚氨酯等添加，诸如：氧化铝、氧化镁、氮化硼、氧化铍等无机填料，其具有良好的导热效果，但多数需要厚涂约100μm。石墨烯作为新型导热材料，具有良好的导热效果和优异的化学稳定性，其颗粒小，遮盖力强的特点被广泛关注。因此开发具有高效的散热效率的石墨烯基薄涂散热涂料尤为重要。

技术实现要素：

为弥补现有技术的不足，本发明提供一种石墨烯基薄涂高效散热涂料及其制备方法，具有水溶、薄涂、高效散热的特点。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种石墨烯基薄涂高效散热涂料，其特殊之处在于：包括以下重量份数的原料：单层石墨稀0.3-3，主体树脂30-70，成膜助剂3-20，分散剂0.1-1，消泡剂0.1-1，偶联剂0.1-1，无机填料3-30，水性稀释剂5-20；所述主体树脂为丙烯酸乳液与有机硅改性树脂的混合物，丙烯酸乳液与有机硅改性树脂的质量比为（20-40）：（10-30）；主体树脂的粘性使涂布时更加稳定、牢固，丙烯酸乳液与有机硅改性树脂的混合物是良好的导热涂料。

优选地，所述成膜助剂包括乙二醇、丙三醇、丙二醇丁醚、十二醇酯中的一种或几种；乙二醇、丙三醇、丙二醇丁醚、十二醇酯能改变涂料的表面张力，使之具有很好的附着力。

本发明的一种石墨烯基薄涂高效散热涂料，还包括有机硅氧烷流平剂。

进一步的，所述有机硅氧烷流平剂为byk370-375。

优选地，所述分散剂为byk180-185；所述偶联剂为kh560，石墨烯在kh560中的分散性较好，有利于材料散热均匀。

优选地，所述消泡剂包括有机硅消泡剂和聚醚消泡剂，其中，有机硅消泡剂为byk021-027，聚醚消泡剂为byk011。

优选地，所述单层石墨烯的厚度小于10nm，径厚比大于1000:1，石墨烯的厚度与径厚比会严重影响其在涂料中的分散效果，在该选择下，石墨烯能较好的分散在树脂及其他助剂中。

优选地，所述无机填料为氧化铍、氮化硼、铝粉、硫酸钡、硅藻土中的一种或几种的混合物，均具有良好的无机材料的导热效果。

优选地，所述水性稀释剂为水、乙醇、异丙醇、n-甲基吡咯烷酮、环氧活性稀释剂中的一种或几种的混合溶剂；所述环氧活性稀释剂为碳十二至十四烷基缩水甘油醚；将石墨烯分散在水性溶剂中避免使用苯类有机溶剂，减少有毒物质的使用。

本发明的一种石墨烯基薄涂高效散热涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将主体树脂与分散剂、消泡剂混合，机械分散10-20min，得组分a；

（2）向组分a中加入无机填料，机械分散10-20min，得组分b；

（3）将石墨烯与水性稀释剂、偶联剂及成膜助剂混合超声分散1-3h制得石墨烯浆料，得组分c；

（4）将组分c加入到组分b中，分散均匀，过滤出料即可。

本发明的有益效果是：本发明采用高导热系数的纳米石墨烯，通过薄涂的散热涂料依然能够保持良好的遮盖力，能够显著改善漆膜附着力，提升导热能力，水性溶剂无刺激性气味排放，能够显著减少voc排放，具有良好的环保效果，经久耐用。

附图说明

附图1是实施例1中的喷涂不同厚度的散热涂料的热辐射效率对比图；

附图2是实施例2中的喷涂不同厚度的散热涂料的热辐射效率对比图；

附图3是实施例1中的喷涂不同厚度的散热涂料漆膜对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，本发明的保护范围包括但不限于以下实施例，在不偏离本申请的精神和范围的前提下任何对本发明的技术方案的细节和形式所做出的修改均落入本发明的保护范围内。

实施例1

本实施例的石墨烯基薄涂高效散热涂料，包括以下重量百分比的原料：丙烯酸乳液20%、有机硅改性环氧树脂30%、分散剂（byk180-185）0.7%、消泡剂（byk021-027、byk011）0.8%、氧化铍15%、铝粉3%、单层石墨烯1%、kh5600.1%、n-甲基吡咯烷酮2.5%、乙二醇18%、水8.9%。

该石墨烯基薄涂高效散热涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将丙烯酸乳液、有机硅改性环氧树脂与分散剂、消泡剂混合，按照400-1000转/分机械分散10-20min，得组分a；

（2）向组分a中加入氧化铍、铝粉，按照600-1500转/分继续机械分散10-20min，得组分b；

（3）将单层石墨烯与kh560、n-甲基吡咯烷酮、乙二醇、水超声分散2h制得石墨烯浆料，得组分c；

（4）将组分c加入到组分b中，继续高速分散1h，大于1000转/分，补加水，调节粘度过滤出料即可。

测试试验：将涂料喷涂在马口铁上，分别涂膜20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm，测热辐射效率，并与空白实验对比，结果如附图1所示，不同涂膜厚度的漆膜图如附图3所示；其中涂膜30μm，表干3-5分钟，105℃固化2h，常温养护24h，测试耐盐雾＞96h，附着力＞1级，硬度4h，热传导效率提升503％。

实施例2

本实施例的石墨烯基薄涂高效散热涂料，包括以下重量百分比的原料：丙烯酸乳液30%、有机硅改性环氧树脂20%、分散剂0.7%、消泡剂0.8%、氧化铍10%、铝粉5%、单层石墨烯1.2%、kh5600.1%、n-甲基吡咯烷酮2.5%、乙二醇18%、水11.7%。

该石墨烯基薄涂高效散热涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将丙烯酸乳液、有机硅改性环氧树脂与分散剂、消泡剂混合，按照400-1000转/分机械分散10-20min，得组分a；

（2）向组分a中加入氧化铍、铝粉，按照600-1500转/分继续机械分散10-20min，得组分b；

（3）将单层石墨烯与kh560、n-甲基吡咯烷酮、乙二醇、水超声分散2h制得石墨烯浆料，得组分c；

（4）将组分c加入到组分b中，继续高速分散1h，大于1000转/分，补加水，调节粘度过滤出料即可。

测试试验：将涂料喷涂在马口铁上，分别涂膜20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm，测热辐射效率，并与空白实验对比，结果如附图1所示；其中涂膜30μm，表干3-5分钟，105℃固化2h，常温养护24h，测试耐盐雾＞96h，附着力＞1级，硬度4h，热传导效率提升423％。