一种石墨烯远红外辐射涂料及其制备方法和用途与流程

本公开属于远红外辐射涂料领域，具体涉及一种石墨烯远红外辐射涂料及其制备方法和用途。

背景技术：

1、随着电子电路和通信技术的发展，电子器件、高性能芯片不断向小型化、轻量化、高效化方向发展。器件的体积逐渐缩小，散热不良产生的高温不仅导致设备运行不稳，使用寿命缩短，甚至使某些部件烧毁。因此，散热问题是限制轻量化高性能器件发展的一个瓶颈。当前市场主要以翅片散热解决电子元件散热问题，但是翅片散热器受体积、质量的限制，散热效率有限，也难以满足大功率电子元件的散热要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种石墨烯远红外辐射涂料及其制备方法和用途，本发明制备的石墨烯远红外辐射涂料具备三维空间导热网络结构，能够有效的将热量以高远红外辐射的方式辐射至环境中，能够有效提升加热器件的热传递效率以及提升散热器件的散热效果，具备良好的抗氧化性和耐化学性，硬度高且具备优异的机械性能，在长期使用过程中，具有长期稳定性。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种石墨烯远红外辐射涂料，其中，所述石墨烯远红外辐射涂料包括导电填料、无机填料、高分子粘结填料、分散剂、溶剂和助剂，所述导电填料选自碳系导电填料，所述无机填料选自无机硅系填料；

3、相对于100重量份的溶剂，所述石墨烯远红外辐射涂料中碳系导电填料的含量为0.5～10重量份，无机填料的含量为3～15重量份，高分子粘结填料的含量为10～45重量份，分散剂的含量为1～5重量份，助剂的含量为0.1～10重量份；

4、其中，所述导电填料与所述无机填料的质量比为(0.03～3)：1。

5、可选地，所述无机填料选自蒙脱土、麦饭石、硅藻土、电气石和陶瓷微粉中的一种或几种。

6、可选地，所述碳系导电填料包括石墨烯粉体、碳纳米管和导电碳黑中的一种或几种；

7、其中，以所述碳系导电填料的总质量计，所述碳系导电填料中石墨烯粉体、碳纳米管和导电碳黑的质量比为(0.5～10)：1：(5～30)。

8、可选地，所述石墨烯粉体选自二维石墨烯粉体或三维石墨烯粉体中的一种或几种；

9、其中，所述石墨烯粉体的片径为5～25μm，层数为3～10层，比表面积为100～600m2/g。

10、可选地，所述碳纳米管选自缠绕式碳纳米管和阵列式碳纳米管中的一种或几种；所述碳纳米管的直径为5～10nm，长度为5～20μm，比表面积为50～200m2/g。

11、可选地，所述高分子粘结剂选自淀粉、乳胶、硅胶树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯和聚乙烯醇一种或几种；

12、所述溶剂选自水、乙二醇、异丙醇和二元酸酯中的一种或几种；

13、所述分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和羧甲基纤维素钠中的一种或几种；

14、所述助剂包括消泡剂、流平剂、附着力助剂、增稠剂、润湿剂、偶联剂和碳材料润湿剂中的一种或几种。

15、本发明第二方面提供一种采用本发明第一方面提供的石墨烯远红外辐射涂料制备石墨烯远红外辐射涂层的方法，其中，该方法包括：

16、s1、将导电填料、高分子粘结填料、分散剂和溶剂混合分散，得到分散浆料；

17、s2、将步骤s1的分散浆料与无机填料混合后进行研磨，得到d50粒径为5～15μm的石墨烯远红外辐射涂料；

18、s3、将步骤s2的石墨烯远红外辐射涂料涂布于基材表面，形成石墨烯远红外辐射涂层。

19、可选地，步骤s1中，所述分散的条件包括：转速为300～2500rpm/min，时间为0.2～4h；

20、其中，步骤s2中，所述研磨的条件包括：设备为工业级研磨机，研磨介质为氧化锆和玻璃珠中的一种或几种，研磨介质的直径为0.6～1.8mm，研磨介质的填充率为70％以上，转速为300～2500rpm/min，研磨时间为0.5～5h，温度为10℃以下；

21、步骤s3中，所述石墨烯远红外辐射涂料在25℃下的粘度为200～2000cp。

22、本发明第三方面提供一种采用本发明第二方面提供的方法制备的石墨烯远红外辐射涂层，其中，所述石墨烯远红外辐射涂层的厚度为15～25μm；所述石墨烯远红外辐射涂层的硬度为1～5h；所述石墨烯远红外辐射涂层的热辐射系数为0.9以上，导热系数为600w/(m·k)以上；所述石墨烯远红外辐射涂层的方阻为10～300ω/sq。

23、本发明第四方面提供本发明第一方面提供的石墨烯远红外辐射涂料在采暖器、电热墙画、卷轴画或散热器中的用途。

24、通过上述技术方案，本发明提供的制备方法以碳系导电材料作为导电填料，在碳系导电填料中填充无机填料，以物理化学液相共混的方式，使制备出的石墨烯远红外辐射涂料具备三维空间导热网络的结构，将本发明制备的石墨烯远红外辐射涂料应用于加热器件或散热器等设备中，能够有效的将热量以高远红外辐射的方式辐射至环境中，能够有效提升加热器件的热传递效率以及提升散热器件的散热效果，具备良好的抗氧化性和耐化学性，硬度高且具备优异的机械性能，能够适用于多种涂覆工艺，应用范围广，稳定性高，附着力高；同时制备工艺简单，设备要求低，材料环保无污染，成本低，易于批量化生产。

25、本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种石墨烯远红外辐射涂料，其中，所述石墨烯远红外辐射涂料包括导电填料、无机填料、高分子粘结剂、分散剂、溶剂和助剂，所述导电填料选自碳系导电填料，所述无机填料选自无机硅系填料；

2.根据权利要求1所述的石墨烯远红外辐射涂料，其中，所述无机填料选自蒙脱土、麦饭石、硅藻土、电气石和陶瓷微粉中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的石墨烯远红外辐射涂料，其中，所述碳系导电填料包括石墨烯粉体、碳纳米管和导电碳黑中的一种或几种；

4.根据权利要求1所述的石墨烯远红外辐射涂料，其中，所述石墨烯粉体选自二维石墨烯粉体或三维石墨烯粉体中的一种或几种；

5.根据权利要求1所述的石墨烯远红外辐射涂料，其中，所述碳纳米管选自缠绕式碳纳米管和阵列式碳纳米管中的一种或几种；所述碳纳米管的直径为5～10nm，长度为5～20μm，比表面积为50～200m2/g。

6.根据权利要求1所述的石墨烯远红外辐射涂料，其中，所述高分子粘结剂选自淀粉、乳胶、硅胶树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯和聚乙烯醇一种或几种；

7.采用权利要求1～6中任意一项所述的石墨烯远红外辐射涂料制备石墨烯远红外辐射涂层的方法，其中，该方法包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其中，步骤s1中，所述分散的条件包括：转速为300～2500rpm/min，时间为0.2～4h；

9.采用权利要求7所述的方法制备的石墨烯远红外辐射涂层，其中，所述石墨烯远红外辐射涂层的厚度为15～25μm；所述石墨烯远红外辐射涂层的硬度为1～5h；所述石墨烯远红外辐射涂层的热辐射系数为0.9以上，导热系数为600w/(m·k)以上；所述石墨烯远红外辐射涂层的方阻为10～300ω/sq。

10.权利要求1～6中任意一项所述的石墨烯远红外辐射涂料在采暖器、电热墙画、卷轴画或散热器中的用途。

技术总结
本公开涉及一种石墨烯远红外辐射涂料，其中，石墨烯远红外辐射涂料包括导电填料、无机填料、高分子粘结填料、分散剂、溶剂和助剂，所述导电填料选自碳系导电填料，所述无机填料选自无机硅系填料；相对于100重量份的溶剂，所述石墨烯远红外辐射涂料中碳系导电填料的含量为0.5～10重量份，无机填料的含量为3～15重量份，高分子粘结填料的含量为10～45重量份，分散剂的含量为1～5重量份，助剂的含量为0.1～10重量份。本发明制备的石墨烯远红外辐射涂料具备三维空间导热网络结构，能够有效的将热量以高远红外辐射的方式辐射至环境中，能够有效提升加热器件的热传递效率以及提升散热器件的散热效果，具备良好的抗氧化性和耐化学性，硬度高且具备优异的机械性能和稳定性。

技术研发人员：翟庆彬,张佑专,曹春雷,周杨,宋亚滨,何建武,杨瑞琪
受保护的技术使用者：甘肃旭碳新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11