一种石墨烯散热材料及其制备方法和用途与流程

本公开属于散热材料领域，具体涉及一种石墨烯散热材料及其制备方法和用途。

背景技术：

1、目前，对涂层破损部位的修复仍主要依靠定期补漆方法进行，且一般采取人工现场喷涂或手动刷涂方式，因现场施工条件限制，修复后的涂层厚度无法控制、表面状态难以达到相关性能参数要求，修复后的部位很容易再次成为涂层缺陷，甚至短时间内引发更大面积的涂层失效。与工程涂料类似，石墨烯散热涂料常用于金属基材表面的功能涂层，在涂料的整个服役过程中，也会出现不同程度的划痕、开裂，直接影响局部的散热性能。且划痕或开裂处，会引起周边涂层的二次破裂或缺陷，以至于影响整个基材表面的散热性能，最终导致失去散热性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种石墨烯散热材料及其制备方法和用途，本发明制备的石墨烯散热材料在产生划痕或缺陷时，能够有效完成自愈合并修复涂层上的划痕或缺陷，实现对大尺寸裂纹的一次性修复，构建长效的功能涂层体系，涂层的使用寿命长以及维护成本低，同时，修复后的涂层仍能够具备较高的导热系数和优异的散热性能。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种石墨烯散热材料，其中，所述石墨烯散热材料包含第一散热涂料和微胶囊，所述微胶囊分散在所述第一散热涂料中；

3、所述微胶囊包括微胶囊壳体和第二散热涂料，所述微胶囊壳体内部包覆有所述第二散热涂料；

4、所述第一散热涂料和所述第二散热涂料的组成相同或不同；

5、所述第一散热涂料和所述第二散热涂料各自包括改性石墨烯材料、导热材料、高分子粘结填料和溶剂。

6、可选地，相对于100重量份的溶剂，所述第一散热涂料中改性石墨烯材料的含量为2～10重量份，导热材料的含量为2～20重量份，高分子粘结填料的含量为5～30重量份，其余为溶剂；

7、相对于100重量份的溶剂，所述第二散热涂料中改性石墨烯材料的含量为2～5重量份，导热材料的含量为1～5重量份，高分子粘结填料的含量为20～35重量份。

8、可选地，所述改性石墨烯材料选自接枝改性石墨烯、偶联改性液相剥离石墨烯或化学表面修饰环氧氧化石墨烯中的一种或几种；

9、所述改性石墨烯材料的片径为1～3μm，层数为10层以下，比表面积为200～800m2/g，导热系数为500w/(m·k)以上；

10、所述接枝改性石墨烯为采用羟基化合物、羧基化合物、吡咯、烯烃、金属氧化物接枝改性的石墨烯。

11、可选地，以第一散热涂料的总质量计，所述第一散热涂料中改性石墨烯材料、导热材料和高分子粘结填料的质量比为(0.1～5)：1：(0.25～15)；

12、以第二散热涂料的总质量计，所述第二散热涂料中改性石墨烯材料、导热材料和高分子粘结填料的质量比为(0.4～5)：1：(4～35)。

13、可选地，所述微胶囊的粒径为50～300μm，囊壁厚度为5～25μm；

14、以所述石墨烯散热材料的总质量计，所述石墨烯散热材料中所述微胶囊与所述第一散热涂料的质量比为1：(5～25)；

15、所述微胶囊壳体的材料选自天然高分子材料、半合成高分子材料和合成高分子材料一种或几种；

16、所述微胶囊壳体的材料选自壳聚糖、海藻酸钠、纳米纤维素、植物提取蛋白、改性淀粉或聚乙烯中的一种或几种。

17、可选地，所述导热材料选自氧化铝、氧化锌、氮化硼、氧化铁或碳纳米管中的一种或几种；

18、所述高分子粘结填料选自聚氨酯、淀粉、乳胶、硅胶树脂、聚乙烯醇或偏氯乙烯中的一种或几种。

19、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散热材料制备石墨烯散热涂层的方法，其中，该方法包括：

20、s1、将改性石墨烯材料、导热材料、高分子粘结填料和溶剂混合后进行研磨分散处理，分别得到第一散热涂料和第二散热涂料；

21、s2、制备包含所述第二散热涂料的微胶囊；

22、s3、使所述微胶囊分散至所述第一散热涂料中，得到石墨烯散热材料；

23、s4、将所述石墨烯散热材料涂布于基材表面，形成石墨烯散热涂层。

24、可选地，该方法还包括：步骤s2中，采用喷雾干燥法、空气悬浮法、挤压法、微胶囊分子包埋法、界面聚合法、原位聚合法或相分离法制备得到所述微胶囊。

25、可选地，步骤s1中，所述研磨分散处理的条件包括：研磨设备采用砂磨机，研磨介质为氧化锆珠或不锈钢珠中的一种，研磨介质的的直径为0.2～2mm，研磨介质的填充率为65％以上，研磨的转速为300～2000rpm/min，研磨的时间为0.5～5h，温度为10℃以下；分散的转速为150～800rpm/min，时间为0.5～3h；所述第一散热涂料和所述第二散热涂料的d50粒径为5～30μm；

26、步骤s3中，所述分散的速度为50～150rpm/min，所述分散的时间为0.1～3h。

27、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散热涂层。

28、本发明第四方面提供本发明第一方面提供的石墨烯散热材料在涂层布、涂层布、金属基材、高分子基材或热源表界面材料中的用途。

29、通过上述技术方案，本发明提供的制备方法通过制备包含石墨烯散热涂料的微胶囊，再将微胶囊分散至散热涂料中，得到石墨烯散热材料，本发明制备的石墨烯散热材料在产生划痕或缺陷时，划穿微胶囊的囊壁，使内部的石墨烯散热涂料外泄，实现微胶囊的自愈合和划痕修复，同时外泄的石墨烯散热涂料能够与周围涂层形成“液-固”界面，有效完成材料自愈合并修复涂层上的划痕或缺陷，实现在不使用外加修补材料的情况下，能够有效地一次性修复大尺寸裂纹，构建长效的功能涂层体系，有效延长涂层的使用寿命以及降低维护成本，同时，修复后的涂层仍能够具备较高的导热系数和优异的散热性能。

30、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：

1.一种石墨烯散热材料，其中，所述石墨烯散热材料包含第一散热涂料和微胶囊，所述微胶囊分散在所述第一散热涂料中；

2.根据权利要求1所述的石墨烯散热材料，其中，相对于100重量份的溶剂，所述第一散热涂料中改性石墨烯材料的含量为2～10重量份，导热材料的含量为2～20重量份，高分子粘结填料的含量为5～30重量份，其余为溶剂；

3.根据权利要求1所述的石墨烯散热材料，其中，所述改性石墨烯材料选自接枝改性石墨烯、偶联改性液相剥离石墨烯或化学表面修饰环氧氧化石墨烯中的一种或几种；

4.根据权利要求1所述的石墨烯散热材料，其中，以第一散热涂料的总质量计，所述第一散热涂料中改性石墨烯材料、导热材料和高分子粘结填料的质量比为(0.1～5)：1：(0.25～15)；

5.根据权利要求1所述的石墨烯散热材料，其中，所述微胶囊的粒径为50～300μm，囊壁厚度为5～25μm；

6.采用权利要求1～5中任意一项所述的石墨烯散热材料制备石墨烯散热涂层的方法，其中，该方法包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其中，该方法还包括：步骤s2中，采用喷雾干燥法、空气悬浮法、挤压法、微胶囊分子包埋法、界面聚合法、原位聚合法或相分离法制备得到所述微胶囊。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤s1中，所述研磨分散处理的条件包括：研磨设备采用砂磨机，研磨介质为氧化锆珠或不锈钢珠中的一种，研磨介质的的直径为0.2～2mm，研磨介质的填充率为65％以上，研磨的转速为300～2000rpm/min，研磨的时间为0.5～5h，温度为10℃以下；分散的转速为150～800rpm/min，时间为0.5～3h；所述第一散热涂料和所述第二散热涂料的d50粒径为5～30μm；

9.采用权利要求6～8中任意一项所述的方法制备的石墨烯散热涂层。

10.权利要求1～5中任意一项所述的石墨烯散热材料在涂层布、金属基材、高分子基材或热源表界面材料中的用途。

技术总结
本公开涉及一种石墨烯散热材料，其中，石墨烯散热材料包含第一散热涂料和微胶囊，微胶囊分散在第一散热涂料中；微胶囊包括微胶囊壳体和第二散热涂料，微胶囊壳体内部包覆有第二散热涂料；第一散热涂料和第二散热涂料的组成可以相同或不同；第一散热涂料和第二散热涂料各自包括改性石墨烯材料、导热材料、高分子粘结填料和溶剂。本公开提供的石墨烯散热材料在产生划痕或缺陷时，微胶囊内部的石墨烯散热涂料外泄，实现微胶囊的自愈合和划痕修复，同时能够与周围涂层形成“液‑固”界面，有效完成材料自愈合并修复涂层上的划痕或缺陷，实现对大尺寸裂纹的一次性修复，构建长效的功能涂层体系，有效延长涂层的使用寿命以及降低维护成本。

技术研发人员：翟庆彬,张佑专,曹春雷,周杨,宋亚滨
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：2024/8/20