新型石墨烯导热涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及涂料【技术领域】，具体涉及一种新型石墨烯导热涂料及其制备方法及其制备方法。采用石墨烯和纳米金刚石改性制备而成，所述石墨烯和纳米金刚石的重量比为1-10:1，石墨烯和纳米金刚石的加入总量占新型石墨烯导热涂料总量的百分比为0.1-5%。本发明与现有技术相比，具有较好的导热性，较好的成膜强度，与基体较高的结合强度，较好的耐磨性和显微硬度，抗蚀性好，耐化学性能，耐高温性能，固化快速，防锈以及抗紫外。
【专利说明】新型石墨烯导热涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及涂料【技术领域】，具体涉及一种新型石墨烯导热涂料及其制备方法及其制备方法。
【背景技术】
[0002]涂料是一种用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。这样形成的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层。”涂料具有保护功能、装饰功能以及其他基础功能。随着时代的发展，对涂料的要求也越来越高。随着全球范围内对环境问题和能源问题的日益重视，传统的涂料已经无法满足现实的需求，环境友好涂料和多功能节能涂料是目前世界各国努力发展的方向。
[0003]现有的几乎所有设备都会产生热量，热量的累积会使设备的温度升高进而影响设备的正常使用，为了保护设备，这些设备都配有散热部分。目前为了强化散热器的散热效果，主要是改变散热器的几何形状、散热器的材质、流体的流态等方式。但是这些方法的成本和运费很高，应用受到了一定的限制。强化散热涂料的出现，把散热技术推向了一个新的领域。现有的涂料大多散热效果不好，不能够尽快将设备等物品的表面将热量散发出去以达到降温目的，而散热较好的散热涂料又存在着与基体结合强度较低、使用寿命较低的问题，因此，如何提供一种快速高效且寿命较好的散热涂料十分迫切。
[0004]一个申请号为201210388775.1、申请日为2012-10-15，名为一种金属涂料及其制备方法的发明专利公开了一种涂料，其由下列重量份原料的制成:十二烯基丁二酸180-190、丙 二醇130-135、甲基丙烯酸缩水甘油酯210-215、丙烯酸辛酯360-365、甲基丙二醇430-435、酚醛树脂105-108、苯乙烯85-90、乙二胺100-110、钛白粉300-310、改性硅藻土 20-30、甲酸7-8、水100-105、羟乙基磺酸钠14-16。将配方原料混合，高速分散，研磨成纳米级金属涂料。这种涂料不具有良好的导热性能。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了克服目前的涂料大部分不具有导热性能且涂料与基体的结合性能较差、使用寿命较低的问题，提供一种新型石墨烯导热涂料及其制备方法。通过石墨烯的改性，极大的提高了涂料的导热性，并且涂料成膜后与基体的结合效果较好。
[0006]本发明的另一个目的是提供一种新型石墨烯导热涂料的制备方法。
[0007]为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案:
[0008]一种新型石墨烯导热涂料，采用石墨烯和纳米金刚石改性制备而成，所述石墨烯和纳米金刚石的重量比为1-10:1，石墨烯和纳米金刚石的加入总量占新型石墨烯导热涂料总量的百分比为0.1-5%。
[0009]石墨烯的结构非常稳定，石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，这种稳定的晶格结构使石墨烯在保证强度的基础上具有非常好的柔韧性，使得成膜后的涂料在受到外力的作用下，不易发生破损及破裂，此外，这种稳定的晶格结构也使石墨烯具有优秀的导热性。本发明利用石墨烯的优点，提高了涂料成膜后的的平面强度、导热性和导电性，从而尽快的将热量传输并散发出去，达到散热将温度目的。石墨烯的优良性能，也能提高涂料在基体表面的附着力，增加粘结强度，不仅减少了对基体的前处理工作，而且提高了涂料成膜后的使用寿命。纳米金刚石不仅保留着金刚石的综合优异特性，而且还有对人体无害的良好的生物兼容性；对雷达波、红外紫外光有巨大的透射率和吸收率，优异的冷阴极场发射效应，表面有许多羧基、烃基、羰基等功能团，很容易同金属、橡胶、塑料聚合物、织物表面紧密结合。同时，通过在涂料中添加纳米金刚石使涂料的耐磨性和显微硬度得到了很大的提高，涂料的抗蚀性也得到了有效提高。
[0010]石墨烯和纳米金刚石的添加量决定了涂料的成膜重量，当石墨烯和纳米金刚石的添加量小于0.1%时，效果不明显，当添加量大于5%时，对涂料的成膜负面影响较大，降低了薄膜的强度。石墨烯与纳米金刚石的合适重量比，能够平衡薄膜的成膜性、抗蚀性、强度及其他性能，不适合的重量比，会造成薄膜的部分性能过高导致资源浪费。
[0011]作为优选 ，所述新型石墨烯导热涂料按重量份数计，还包括以下各组分:硅溶胶20-50份和无机硅酸盐5-20份。硅溶胶和无机硅酸盐作为石墨烯和纳米金刚石的载体，并起到成膜作用。
[0012]作为优选，所述新型石墨烯导热涂料按重量份数计，还包括以下各组分:双酚A型酚醛环氧树脂20-50份、聚苯胺10-50份、三聚氰胺甲醛树脂1-5份、环氧丙烯酸酯5_20份。
[0013]双酚A型酚醛环氧树脂在固化后具有良好的机械性能、高的耐化学性能和优越的耐高温性能，应用中达到较高的Tg和高粘结强度，相对于传统的线性酚醛环氧树脂(PNE)和邻甲酚醛环氧树脂(CNE)来讲，它具有相当或甚至更佳的耐高温性能，同时由于分子结构中存在-C(CH3)2-而具有更好的韧性。聚苯胺与双酚A型酚醛环氧树脂以及环氧丙烯酸酯的结合能够起到很好的防锈作用，聚苯胺充当催化剂，先从金属吸取电子，然后将之传到氧气中，以干扰金属氧化成锈这个化学反应，并形成一层纯氧化物以阻止锈蚀。三聚氰胺树脂能改善本发明导电聚合物的电稳定性，有助于增强本发明膜的耐水性。环氧丙烯酸酯树脂具有环氧树脂的优良特性，但是固化性和成型性方面更为出色，比环氧树脂固化简单快速。
[0014]作为优选，所述新型石墨烯导热涂料还包括金属纤维1-5份。金属纤维提高涂料成膜后的导电性及强度。
[0015]作为优选，所述金属纤维为铜纤维。
[0016]作为优选，所述石墨烯和纳米金刚石的加入总量占新型石墨烯导热涂料总量的百分比为1.5-5%。
[0017]作为优选，所述纳米金刚石的粒径为20_200nm。纳米金刚石的粒径过大会影响涂料的成膜，粒径过小会导致成本增加。合适的粒径能够更好的与高聚物融合。
[0018]作为优选，所述新型石墨烯导热涂料还包括分散剂0.1-1份、流平剂0.1-2份、消泡剂0.1-2份。
[0019]一种新型石墨烯导热涂料的制备方法，将各组分按照配比超声搅拌混合均匀。
[0020]本发明与现有技术相比，有益效果是:1较好的导热性，2较好的成膜强度，3与基体较高的结合强度，4较好的耐磨性和显微硬度，5抗蚀性好，6耐化学性能，7耐高温性能，8固化快速，9防锈以及抗紫外。
【具体实施方式】
[0021 ] 下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
[0022]如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
[0023]实施例1:
[0024]一种新型石墨烯导热涂料，采用石墨烯和粒径为20nm纳米金刚石改性制备而成，石墨烯和纳米金刚石的重量比为5:1，石墨烯和纳米金刚石的加入总量占新型石墨烯导热涂料总量的百分比为5%。其他各组分占新型石墨烯导热涂料总量的百分比为95%，其他各组分按重量份数的配比为:硅溶胶20份、无机硅酸盐20份、铜纤维1份、分散剂1份、流平剂0.1份、消泡剂2份。将各组分按照配比超声搅拌混合均匀。 [0025]实施例2:
[0026]一种新型石墨烯导热涂料，采用石墨烯和粒径为200nm纳米金刚石改性制备而成，石墨烯和纳米金刚石的重量比为1:1，石墨烯和纳米金刚石的加入总量占新型石墨烯导热涂料总量的百分比为1.5%。其他各组分占新型石墨烯导热涂料总量的百分比为98.5%，其他各组分按重量份数的配比为:硅溶胶50份、无机硅酸盐5份、铜纤维5份、分散剂0.1份、流平剂2份、消泡剂0.1份。将各组分按照配比超声搅拌混合均匀。
[0027]实施例3:
[0028]一种新型石墨烯导热涂料，采用石墨烯和粒径为20nm纳米金刚石改性制备而成，石墨烯和纳米金刚石的重量比为6:1，石墨烯和纳米金刚石的加入总量占新型石墨烯导热涂料总量的百分比为5%。其他各组分占新型石墨烯导热涂料总量的百分比为95%，其他各组分按重量份数的配比为:双酚A型酚醛环氧树脂20份、聚苯胺30份、三聚氰胺甲醛树脂5份、环氧丙烯酸酯5份、铜纤维3份、分散剂1份、流平剂0.1份、消泡剂1份。将各组分按照配比超声搅拌混合均匀。
[0029]实施例4:
[0030]一种新型石墨烯导热涂料，采用石墨烯和粒径为lOOnm纳米金刚石改性制备而成，石墨烯和纳米金刚石的重量比为10:1，石墨烯和纳米金刚石的加入总量占新型石墨烯导热涂料总量的百分比为0.1%。其他各组分占新型石墨烯导热涂料总量的百分比为99.9%，其他各组分按重量份数的配比为:双酚A型酚醛环氧树脂30份、聚苯胺50份、三聚氰胺甲醛树脂1份、环氧丙烯酸酯10份、铜纤维5份、分散剂0.1份、流平剂0.8份、消泡剂2份。将各组分按照配比超声搅拌混合均匀。
[0031]实施例5:
[0032]一种新型石墨烯导热涂料，采用石墨烯和粒径为200nm纳米金刚石改性制备而成，石墨烯和纳米金刚石的重量比为1:1，石墨烯和纳米金刚石的加入总量占新型石墨烯导热涂料总量的百分比为1.5%。其他各组分占新型石墨烯导热涂料总量的百分比为98.5%，其他各组分按重量份数的配比为:双酚A型酚醛环氧树脂50份、聚苯胺10份、三聚氰胺甲醛树脂3份、环氧丙烯酸酯20份、铜纤维1份、分散剂0.5份、流平剂2份、消泡剂0.1份。将各组分按照配比超声搅拌混合均匀。[0033]各实施例的效果见下表:
[0034]
【权利要求】
1.一种新型石墨烯导热涂料，其特征在于，采用石墨烯和纳米金刚石改性制备而成，所述石墨烯和纳米金刚石的重量比为1-10:1，石墨烯和纳米金刚石的加入总量占新型石墨烯导热涂料总量的百分比为0.1-5%。
2.根据权利要求1所述的新型石墨烯导热涂料，其特征在于，所述新型石墨烯导热涂料按重量份数计，还包括以下各组分:硅溶胶20-50份和无机硅酸盐5-20份。
3.根据权利要求1所述的新型石墨烯导热涂料，其特征在于，所述新型石墨烯导热涂料按重量份数计，还包括以下各组分:双酚A型酚醛环氧树脂20-50份、聚苯胺10-50份、三聚氰胺甲醛树脂1-5份、环氧丙烯酸酯5-20份。
4.根据权利要求2所述的新型石墨烯导热涂料，其特征在于，所述新型石墨烯导热涂料还包括金属纤维1-5份。
5.根据权利要求3所述的新型石墨烯导热涂料，其特征在于，所述金属纤维为铜纤维。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的新型石墨烯导热涂料，其特征在于，所述石墨烯和纳米金刚石的加入总量占新型石墨烯导热涂料总量的百分比为1.5-5%。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的新型石墨烯导热涂料，其特征在于，所述纳米金刚石的粒径为20-200nm。
8.根据权利要求3或4所述的新型石墨烯导热涂料，其特征在于，所述新型石墨烯导热涂料还包括分散剂0.1-1份、流平剂0.1-2份、消泡剂0.1-2份。
9.一种根据据权利要求1或2或3或4所述的新型石墨烯导热涂料的制备方法，其特征在于，将各组分按照配比超 声搅拌混合均匀。
【文档编号】C09D7/12GK103627223SQ201310251619
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年6月21日 优先权日:2013年6月21日
【发明者】唐长林, 王樑 申请人:宁波墨西科技有限公司