一种充电桩用石墨烯高散热防腐涂料及其制备方法与流程

[0001]
本发明涉及一种高分子复合材料，尤其是涉及一种充电桩用石墨烯高散热防腐涂料及其制备方法。


背景技术：

[0002]
随着全球能源需求量的持续增加以及环保政策法规的不断加严，动力电池车辆逐渐受到人们的青睐。电动汽车充电桩作为电动汽车的能量补给装置，其充电性能关系到汽车内电池组的使用寿命、充电时间，也是当代消费者在购买电动汽车前最为关心的一个问题。我国电动汽车充电站初始阶段大多局限于电动公交汽车或内部集团汽车，紧接着北京市建设我国第一个集中式电动汽车充电站、上海电力公司投资建设电动汽车充电站、南方电网投产首批电动汽车充电桩落成、国家电网公司唐山南湖充电站建成投运，充电桩的使用也越来越广泛，而确保充电桩外界环境下的稳定运行是充电桩建设中应首要考虑的问题。
[0003]
充电桩大多安放于户外，常年遭受强光照射，易导致其内部热量聚集，工作温度升高，影响了充电桩的使用寿命，严重的甚至会威胁到设备运行安全。加之充电桩主要采用金属材质，需对其表面进行防锈处理，否则会造成装置腐蚀穿孔，因此，开发一种高效散热防腐涂料是急需解决的技术问题。石墨烯作为一种新型的二维片层碳材料，其自身具有出色的屏蔽性与导电导热性能，可为散热防腐涂料的研制提供创新思路。
[0004]
中国专利cn 111471361 a公布了一种石墨烯散热涂料，将导热填料（氧化铝、氧化硅、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅）等导热填料生长在石墨烯片层结构上形成石墨烯-导热颗粒异质结材料，利用配方设计或得的石墨烯散热涂料热导率达3w/mk以上。
[0005]
中国专利cn 109370414 b公布了一种石墨烯散热涂料及其制备方法，在涂料制备过程中通过行星式搅拌机的研磨、撞击、剪切作用，将氧化石墨烯、导热载体材料和氨基化碳纳米管化合生成的物质团聚结构打开均匀分散在聚酰胺树脂中，然后将分散后的浆料加入篮氏研磨机中，再通过纳米分散设备进行高速纳米研磨，使得浆料细度达到纳米级，利用该石墨烯浆料制备的涂膜均匀分散有导热介质，但是该专利制备方法较为复杂，工业化难度较高。
[0006]
中国专利cn 111534177 a公布了一种水性石墨烯散热涂料及其制备方法，将石墨烯粉末直接添加至涂料体系中，同时添加防锈剂及阻燃剂，利用篮式砂磨与行星研磨方式相结合，制备的石墨烯散热涂料具备阻燃防腐性能。


技术实现要素：

[0007]
本发明的目的在于针对现有充电桩常年遭受光照导致热量聚集、且热量未能及时散逸造成设备运行存在安全隐患的问题，提供一种利用改性导热石墨烯材料与环氧树脂形成空间网络导热聚合物结构增强涂层散热面积、增加石墨烯与金属的导热传输通道的充电桩用石墨烯高效散热防腐涂料及其制备方法。
[0008]
所述空间网络导热聚合物，其结构见附图1。
[0009]
所述充电桩用石墨烯高散热防腐涂料，其组成按质量份数为：环氧树脂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
40~50份；改性导热石墨烯材料
ꢀꢀꢀꢀꢀ
5~8份；导热填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
22~30份；防腐填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10~18份；助剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3~5份；溶剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6~10份；环氧固化剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
16~20份。
[0010]
所述环氧树脂可选自双酚a环氧树脂或双酚f环氧树脂，所述双酚a环氧树脂或双酚f环氧树脂可选自601、6101、616、618中的一种或几种。
[0011]
所述硅烷偶联剂可选自端基含环氧基化合物中的一种或几种。
[0012]
所述石墨烯材料可选自还原氧化石墨烯材料，层数为3~5层。
[0013]
所述防腐填料可选自片层防腐涂料与重质防腐填料选自云母粉、玻璃鳞片、石墨片、铝粉、碳酸钙、重晶石、硫酸钡、氧化铁红、氧化铁黑、云母氧化铁红、云母氧化铁黑中的两种或两种以上。
[0014]
所述导热填料可选自氮化铝（aln）、氮化硼（bn）、碳化硅（sic）、氧化镁（mgo）、α-氧化铝（al2o3，针状）、α-氧化铝（al2o3，球形）、氧化锌（zno）、二氧化硅（sio2，结晶型）、碳粉中的一种或几种。
[0015]
所述助剂可选自byk110、byk530a、气相二氧化硅、玻璃微珠中的两种或两种以上。
[0016]
所述溶剂可选自甲苯、二甲苯、正丁醇、醋酸丁酯、环己烷、环戊酮、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯中的一种或几种。
[0017]
所述环氧固化剂可选自酰胺基胺固化剂、聚酰胺固化剂、聚酰胺加成物固化剂、腰果酚改性酚醛胺固化剂中的一种或几种。
[0018]
所述充电桩用石墨烯高散热防腐涂料的制备方法，其具体步骤如下。
[0019]
（1）将环氧树脂加入分散罐中，再加入助剂后600r/min转速下高速分散0.5h，得到树脂溶液体系。
[0020]
（2）将改性导热石墨烯材料、导热填料、防腐填料分批加入步骤（1）中所得的树脂溶液体系中，1000r/min转速下高速分散1h后的粘稠状液态混合物。
[0021]
（3）将溶剂分批加入步骤（2）中所得的粘稠状液态混合物中调节混合物粘度， 1500r/min转速下高速分散1h，得到预分散涂料。
[0022]
（4）将步骤（3）所获得的预分散涂料继续1800r/min转速下分散至涂料细度≤60μm。
[0023]
（5）将环氧固化剂按质量份数与步骤（4）所得的混合物混合搅匀，得到含空间网络导热聚合物结构的充电桩用石墨烯高散热防腐涂料。
[0024]
上述改性导热石墨烯材料的制备方法包括以下步骤。
[0025]
（1）将导热石墨烯材料加入乙醇溶剂中，室温下搅拌均匀后并继续超声分散1h，得到溶液a。
[0026]
（2）向步骤（1）所得的溶液a中加入端基含环氧基的硅烷偶联剂，调节ph=6，60℃下
反应4h，得到溶液b。
[0027]
（3）将步骤（2）所得的溶液b离心、过滤，洗液反复洗涤多次至中性，干燥得到改性导热石墨烯材料。
[0028]
相比于现有技术，本发明所制备的充电桩用石墨烯高散热防腐涂料的有益效果如下。
[0029]
（1）本发明提供的一种充电桩用石墨烯高散热防腐涂料及其制备方法，本发明利用环氧基封端的硅烷偶联剂与石墨烯材料复合，可在石墨烯表面形成有机-无机双相结构，确保石墨烯与有机基体之间具有良好分散性的同时提高与无机填料间的匹配性，很好的保障石墨烯材料性能的发挥。
[0030]
（2）本发明提供的一种充电桩用石墨烯高散热防腐涂料及其制备方法，本发明利用改性导热石墨烯材料与环氧树脂形成化学键合，建立空间网络导热聚合物结构，使石墨烯与树脂相连，从根本上解决有机聚合物导热性能差的问题，确保石墨烯可随树脂基体形成良好排布，有效增大涂层的散热面积。
[0031]
（3）本发明提供的一种充电桩用石墨烯高散热防腐涂料及其制备方法，本发明引入高导热石墨烯材料，可于导热金属填料之间形成热量传输通道，提高导热填料之间的传热效率，减少导热填料的用量，降低有机溶剂添加量的同时降低涂料成本，具有非常可观的环保性与经济性。
[0032]
（4）本发明提供的一种充电桩用石墨烯高散热防腐涂料及其制备方法，本发明将片层石墨烯材料的屏蔽性与防腐填料相结合，通过石墨烯材料改性确保其有效层状分布，大大增加了水与氯离子等腐蚀介质的传输路径，保证了涂料腐蚀防护性能。同时可减少防腐填料的用量，并降低有机溶剂添加量，非常符合国家现有的环保政策要求。
附图说明
[0033]
附图1为空间网络导热聚合物合的结构，其中黑框为改性导热石墨烯材料。
具体实施方式
[0034]
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施。
[0035]
实施例1：本实施例的一种充电桩用石墨烯高散热防腐涂料，其配方为：环氧树脂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
40g；改性导热石墨烯材料
ꢀꢀꢀꢀꢀ
5g；导热填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
22g；防腐填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
18g；助剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3g；溶剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6g；环氧固化剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
16g。本实施例充电桩用石墨烯高散热防腐涂层与基材附着力为8mpa，导热系数为导热系数为18w/mk，耐中性盐雾（sa2.5级，3000 h）涂层表面无起泡、锈蚀现象。
[0036]
实施例2：本实施例的一种充电桩用石墨烯高散热防腐涂料，其配方为：环氧树脂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
50g；改性导热石墨烯材料
ꢀꢀꢀꢀꢀ
6g；导热填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
26g；防腐填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
14g；助剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
4g；溶剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
8g；环氧固化剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20g。
[0037]
充电桩用石墨烯高散热防腐涂层与基材附着力为9mpa，导热系数为19w/mk，耐中性盐雾（sa2.5级，3600 h）涂层表面无起泡、锈蚀现象。
[0038]
实施例3：环氧树脂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
45g；改性导热石墨烯材料
ꢀꢀꢀꢀꢀ
8g；导热填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
30g；防腐填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10g；助剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5g；溶剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10g；环氧固化剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
18g。
[0039]
充电桩用石墨烯高散热防腐涂层与基材附着力为9mpa，导热系数为20w/mk，耐中性盐雾（sa2.5级，4000 h）涂层表面无起泡、锈蚀现象。
[0040]
实施例4：环氧树脂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
50g；改性导热石墨烯材料
ꢀꢀꢀꢀꢀ
8g；导热填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
30g；防腐填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10g；助剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5g；溶剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10g；环氧固化剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20g。
[0041]
充电桩用石墨烯高散热防腐涂层与基材附着力为10mpa，导热系数为21w/mk，耐中性盐雾（sa2.5级，4000 h）涂层表面无起泡、锈蚀现象。
[0042]
实施例5：环氧树脂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
45g；改性导热石墨烯材料
ꢀꢀꢀꢀꢀ
5g；导热填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
22g；防腐填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
18g；助剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3g；溶剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6g；环氧固化剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20g。
[0043]
充电桩用石墨烯高散热防腐涂层与基材附着力为8mpa，导热系数为18w/mk，耐中性盐雾（sa2.5级，2500 h）涂层表面无起泡、锈蚀现象。
[0044]
实施例6：环氧树脂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
40g；改性导热石墨烯材料
ꢀꢀꢀꢀꢀ
8g；导热填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
30g；防腐填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
18g；助剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3g；溶剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10g；环氧固化剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
18g。
[0045]
充电桩用石墨烯高散热防腐涂层与基材附着力为11mpa，导热系数为22w/mk，耐中性盐雾（sa2.5级，4500 h）涂层表面无起泡、锈蚀现象。
[0046]
本发明充电桩用石墨烯高散热防腐涂料主要性能测试结果见下表。
[0047]
。
[0048]
以上仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的保护范围的限定，凡依本案的设计思路所做的各种修改、结合、部分结合和替换，均落入本案的保护范围。