一种新能源用石墨热管及其制备方法与流程

本技术涉及热管的，更具体地说，它涉及一种新能源用石墨热管及其制备方法。

背景技术：

1、新能源汽车已成为当今大气环境污染及石化资源短缺问题的解决方案之一，新能源汽车主要以纯电动汽车为主，由于电动汽车的电池在使用过程会产生大量的热量，若热量不及时散发，会对电动汽车动力源的使用性能和循环寿命,严重时还会导致出现热失控，甚至燃烧、爆炸等安全问题。

2、针对以上问题，目前通过风冷、液冷、相变材料冷却、热管散热等。其中热管散热的方式应用较为广泛，而热管作为高效的热传导装置，也是较为理想的电动汽车车用动力电池的散热器件；热管散热主要采用的是脉动热管，脉动热管由毛细铜管弯曲或盘绕而成，其两端互通并形成闭环回路，闭环回路内充注有可循环流动的相变传热介质，而传统的相变传热介质多以热导率较低的水、乙醇、丙酮等为主，从而限制了热管的高效散热性能应用。

3、而近年来，也有通过二氧化钛流体、石墨烯流体等作为相变传热介质,其中，石墨烯流体因导热系数较好，因此得到广泛的应用。

4、石墨烯是天然石墨通过机械剥离法、氧化还原法、sic外延生长法、化学气相沉积法中的任一种方法生产得到，但是石墨烯在水中的分散性不佳，且石墨烯比表面积大，往往容易发生聚团、沉降等现象，以上问题都会影响石墨烯导热性能发挥。为提高分散性，也有通过十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠作为分散剂，提高石墨烯的分散性，但是当热管长期使用或者储存后，也会产生沉降现象或者分散不均匀的现象，从而导致热管的热量传递降低。

技术实现思路

1、为了减少石墨烯出现沉降或分散不均匀的现象，本技术提供一种新能源用石墨热管及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种新能源用石墨热管的制备方法，包括以下步骤：：

3、1)按照重量份计，称取纳米石墨烯、n-甲基-2-吡咯烷酮、聚醚改性聚硅氧烷混合，振荡分散均匀，得到混合液a；

4、2)按照重量份计，称取4,4'-氧双邻苯二甲酸酐、4,4’-二氨基二苯醚，加入至1)得到混合液a中，混合均匀，密封，通入氮气，升温至50-65℃，搅拌反应3-5h，得到混合物b；

5、3)按照重量份计，称取n-羟乙基丙烯酰胺、聚三亚甲基醚二醇、亚甲基丁二酸、过硫酸铵，加入至混合物a中，继续搅拌1-3h，减压蒸馏，烘干，研磨，得到改性纳米石墨烯；

6、4)将改性纳米石墨烯、水、防沉降剂混合，振荡，得到改性纳米石墨烯流体；

7、5)采用铜质材料制成盘绕型热管，再将改性纳米石墨烯流体填充至热管内部，再将热管两端互通并形成闭环回路，得到石墨热管。

8、上述制备防范，步骤1)中，n-甲基-2-吡咯烷酮一种极性溶剂，聚醚改性聚硅氧烷具有较好的浸润性和分散性，能够进一步促进纳米石墨烯在n-甲基-2-吡咯烷酮中的分散效率，从而得到原料体系分散均匀的混合液a。而采用纳米石墨烯能够更好地使其进行分散，提高导热效果。

9、步骤2)中，通过加入4,4'-氧双邻苯二甲酸酐、4,4’-二氨基二苯醚与混合物a混合，在氮气保护下，使其4,4'-氧双邻苯二甲酸酐、4,4’-二氨基二苯醚反应，生成聚酰亚胺复合物与纳米石墨烯充分分散均匀，并对纳米石墨烯的表面进行包覆。

10、此时混合物b中的聚酰亚胺复合物正处于半聚合状态，因此在步骤3)中，在过硫酸铵的作用下，使混合物b中的聚酰亚胺复合物进一步与n-羟乙基丙烯酰胺、聚三亚甲基醚二醇、亚甲基丁二酸复合和交联，得到大分子的交联网状聚合物，促进成膜，进一步提高对纳米石墨烯的包覆性，因此当经过减压蒸馏后，在纳米石墨烯的表面形成稳定的包覆膜，从降低纳米石墨烯的比表面能，减少纳米石墨烯在水中产生聚团。

11、由于甲基丁二酸含有两个羧基在反应后，使改性纳米石墨烯的包覆膜中含有亲水基团，进一步提高改性纳米石墨烯在水中的分散性，由于聚酰亚胺等聚合物，具有较好的抗静电作用，从而减少纳米石墨烯吸附聚团，进一步提高散热效果。

12、步骤4)中，在防沉降剂的作用下，使其水与改性纳米石墨烯分散均匀，并形成悬浮胶液的改性纳米石墨烯流体，减少改性纳米石墨烯发生沉降可能性，提高导热效果。

13、再通过铜材制成盘绕型热管，并在热管内部填充改性纳米石墨烯流体，得到石墨热管。该石墨热管内部的改性纳米石墨烯流体不易粘附于铜管内壁，也不易发生沉降，提高石墨热管的散热效果和实用性。

14、综上，本技术先通过纳米石墨烯在聚醚改性聚硅氧烷辅助作用下，均匀分散于n-甲基-2-吡咯烷酮，得到的混合物a，可以作为溶剂，便于,4'-氧双邻苯二甲酸酐、4,4’-二氨基二苯醚进行聚合，得到聚酰亚胺复合物，此时，纳米石墨烯均匀分散于聚酰亚胺复合物中，形成分散均匀的混合物b原料体系。

15、进一步加入n-羟乙基丙烯酰胺、聚三亚甲基醚二醇、亚甲基丁二酸使其进一步发生复合和交联，得到的大分子交联复合物，容易在纳米石墨烯的表面形成包覆膜，降低纳米石墨烯的比表面能，提高其分散性。

16、同时包覆膜中含有亲水基团，也进一步促进改性纳米石墨烯在水中的分散性，而在防沉降剂的配合作用下，得到的改性纳米石墨烯流体中的纳米纳米石墨烯分散均匀，不易出现沉降的现象，当长期方式时，也不易出现沉降现象，更不会出现聚团的现象，为此进一步提高热管的导热性能，同时也提高热管的实用性。

17、优选的，步骤1)中的纳米石墨烯50-80份、n-甲基-2-吡咯烷酮120-150份、聚醚改性聚硅氧烷1-3份。

18、优选的，步骤2)中的4'-氧双邻苯二甲酸酐22-28份、4,4’-二氨基二苯醚18-26份。

19、优选的，所述步骤3)中的n-羟乙基丙烯酰胺0.5-1.5份、聚三亚甲基醚二醇1.5-1.9份、亚甲基丁二酸1-3份、过硫酸铵0.1-0.8份。

20、优选的，4)中的改性纳米石墨烯30-50份、水10-50份、分散剂1-3份。

21、以上原料的用量，制得的改性纳米石墨烯具有较好的导热性能，同时长期放置或者使用后，出现沉降和聚团的概率较低，进一步提高热管的实用性和传热效果。

22、优选的，所述改性纳米石墨烯的粒径为10-100nm。

23、采用以上范围的粒径，进一步提高改性纳米石墨烯的分散性，同时形成的改性纳米石墨烯流体不易发生沉降或者聚团现象，提高热管的传热效果和实用性。

24、优选的，所述步骤1)和步骤4)中的振荡采用的是超声波振荡，超声波频率为10-50khz。采用超声波进行振荡，提高纳米石墨烯/改性纳米石墨烯在原料体系中的分散性，从而进一步提高热管的散热效果。

25、优选的，所述防沉降剂为乙烯醋酸乙烯共聚物的蜡乳液。

26、乙烯醋酸乙烯共聚物的蜡乳液是一种改性乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液，具有较好的分散性和防沉降作用，与改性纳米石墨烯、水混合后，使改性纳米石墨烯均匀分散于水，并减少改性纳米石墨烯出现沉降的可能性，使其形成分散均匀的改性纳米石墨烯流体，进一步提高热管的传热效果。

27、优选的，所述乙烯醋酸乙烯共聚物的蜡乳液的固含量为46-56％。

28、采用以上固含量范围的乙烯醋酸乙烯共聚物的蜡乳液具有较好的分散性和防沉降效果。品牌优选为毕克，型号为aquatix 8421。

29、第二方面，本技术提供一种新能源用石墨热管，包括盘绕型热管铜管体，所述盘绕型热管铜管体填充有改性石墨烯流体，所述盘绕型热管铜管体两端互通并形成闭环回路，该石墨热管由一种新能源用石墨热管的制备方法制得。

30、综上所述，本技术具有以下有益效果：

31、本技术先通过纳米石墨烯在聚醚改性聚硅氧烷辅助作用下，均匀分散于n-甲基-2-吡咯烷酮，得到的混合物a，可以作为溶剂，便于,4'-氧双邻苯二甲酸酐、4,4’-二氨基二苯醚进行聚合，得到聚酰亚胺复合物，此时，纳米石墨烯均匀分散于聚酰亚胺复合物中，形成分散均匀的混合物b原料体系，进一步加入n-羟乙基丙烯酰胺、聚三亚甲基醚二醇、亚甲基丁二酸使其进一步发生复合和交联，得到的大分子交联复合物，容易在纳米石墨烯的表面形成包覆膜，降低纳米石墨烯的比表面能，提高其分散性。

32、同时包覆膜中含有亲水基团，也进一步促进改性纳米石墨烯在水中的分散性，而在防沉降剂的配合作用下，得到的改性纳米石墨烯流体中的纳米纳米石墨烯分散均匀，不易出现沉降的现象，当长期方式时，也不易出现沉降现象，更不会出现聚团的现象，为此进一步提高热管的导热性能，同时也提高热管的实用性。