一種石墨烯改性的導熱涂料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于化工技術領域，涉及一種導熱涂料，尤其涉及一種提高涂料的導熱性， 涂料與底材的附著力、自身耐摩擦性的石墨烯改性的導熱涂料。
【背景技術】
[0002] 涂料是指涂布于物體表面在一定的條件下能形成薄膜而起到保護、裝飾或其他特 殊功能(絕緣、防銹、防霉、耐熱等）的一類液體或固體材料。
[0003] 近年來，現代工業的飛速發展使一些特殊的工業領域如航空航天、電子電氣等領 域對涂料提出了更高的性能要求，主要表現在更高的導熱性能、更突出的韌性等，但是由于 傳統涂料的導熱性較差，韌性不佳，對底材的附著力較差，耐摩擦性較差，限制了涂料在這 些領域的應用。
[0004] 2004年英國曼徹斯頓大學的Geim和Novoselov通過膠帶剝離高定向石墨獲得了 獨立存在的二維石墨稀（Gra-phene，GN)晶體以來，石墨稀已經成為材料科學領域極受關注 的研究熱點之一。石墨烯，實際上就是單原子層的石墨，它擁有獨特的二維結構和優異的力 學、熱力學、光學和電學性能。
[0005] 石墨烯是目前世界上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，至吸 收2. 3%的光，導熱系數高達5300W/m?k，高于碳納米管和金剛石。石墨稀是一種由碳原子 構成的單層片狀結構的新材料，具有強度高，比表面積大，高化學反應活性，高填充性的特 點。
[0006] 中國專利公布號CN102816525A，公布日2012年12月12日，名稱為導熱涂料，該 申請案公開了一種導熱涂料，主要是由導熱粉體與合成樹脂所構成，其中，導熱粉體的重量 百分比約為導熱涂料的4-25%，其內部包含二氧化硅、二氧化鈦、硅酸鋯、氮化硼，另可添加 三氧化二鋁及碳化硅等輔助材，而合成樹脂的重量百分比配合導熱粉體的重量百分比形成 100%，其由一樹脂及至少一溶劑充分混合所構成，此樹脂依據需求選自環氧樹脂、聚酯、丙 烯酸樹脂及有機硅樹脂的其中一種。其不足之處在于，雖然該配方得到的導熱涂料解決部 分了傳統涂料導熱性差的缺陷，但是其韌性不佳，對底材的附著力較差，耐摩擦性較差。

【發明內容】

[0007] 本發明的目的在于為了解決現有涂料的導熱性較差，韌性不佳，對底材的附著力 較差，耐摩擦性較差的缺陷而提供一種提高涂料的導熱性，涂料與底材的附著力、自身耐摩 擦性的石墨烯改性的導熱涂料。
[0008] 為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案： 一種石墨烯改性的導熱涂料，包括基礎樹脂與填料，導熱涂料中加入了石墨烯、助劑與 聚二甲基硅氧烷，各組分在涂料中所占的重量百分比分別為：基礎樹脂27. 5-36. 5%、填料 20-30%、石墨烯20-35%、助劑3-5%、溶劑5-15%與聚二甲基硅氧烷0. 5-2. 5%。在本技術方案 中，石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料，具有強度高，比表面積大，高化 學反應活性，高填充性的特點；在涂料中加入石墨烯使得涂層對底材接觸更加緊密，石墨烯 潤滑效果好，因此可提高涂層的耐摩擦性；石墨烯具有銅十倍的熱導率，可提高涂料的導熱 性。
[0009] 作為優選，基礎樹脂為醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、氨基樹脂、環氧樹脂、聚氨酯中的一 種，填料為氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氮化鋁、氮化硼、氮化硅、碳化硅、氧化鈦、粘土、蒙脫土、 埃洛石或云母粉中的一種或多種，溶劑為丁內酯或環氧氯丙烷。在本技術方案中，丁內酯與 環氧氯丙烷有利于石墨烯在體系中的分散與均勻性。
[0010] 作為優選，所述助劑為改性有機硅、改性聚硅酮與改性聚氨酯。在本技術方案中， 改性有機硅的加入改善涂料的流平性，使得涂膜平整光滑；改性聚硅酮減少在分散過程中 產生氣泡，提高涂層對底材的附著力與耐蝕性；改性聚氨酯的加入使得涂料耐酸性好，化學 穩定性高，分散性好。
[0011] 作為優選，改性有機硅、改性聚硅酮與改性聚氨酯的質量比為1 :〇. 5-0. 8:2-5。
[0012] 作為優選，所述石墨烯為單層片狀結構，或所述石墨烯為層數在2-50層，層內為 碳原子Sp2雜化軌道組成六角形蜂巢狀晶格、層間為碳原子以31鍵結合。
[0013] 作為優選，所述石墨烯以粉末或漿料的形式添加。
[0014] 作為優選，所述石墨烯中，碳元素與非碳元素質量比大于4:1，非碳元素選自氟、 氮、氧、硫、氫、氯、溴、碘中一種或幾種。
[0015] 作為優選，所述石墨烯還包含有各種官能團的改性石墨烯，如羥基、羧基、羰基、氮 基、氨基中的一種或幾種。
[0016] 作為優選，石墨烯在加入前，在磁場強度5000-5250GS，同時超聲波條件下超聲分 散 30-45min。
[0017] 本發明的有益效果是，在涂料中加入石墨烯使得涂層對底材接觸更加緊密，石墨 烯潤滑效果好，因此可提高涂層的耐摩擦性；石墨烯具有銅十倍的熱導率，可提高涂料的導 熱性；改性有機硅的加入改善涂料的流平性，使得涂膜平整光滑；改性聚硅酮減少在分散 過程中產生氣泡，提高涂層對底材的附著力與耐蝕性；改性聚氨酯的加入使得涂料耐酸性 好，化學穩定性高，分散性好。
【具體實施方式】
[0018] 以下結合具體實施例，對本發明作進一步的解釋： 本發明中，若非特指，所采用的原料均可從市場購得或是本領域常用的，下述實施例中 的方法，如無特別說明，均為本領域的常規方法。
[0019] 本發明中涉及到的導熱涂料所需的原料均為市售。
[0020] 云母粉購自靈壽縣三信礦產品加工廠，粒徑大小為400目；聚二甲基硅氧烷購自 廣州氟緣硅科技有限公司，改性聚氨酯購自深圳市棋翊欣塑膠有限公司。
[0021 ] 石墨烯原料，石墨烯粉、石墨烯漿料為市售，購自寧波墨西科技有限公司。
[0022] 石墨烯為單層片狀結構，或所述石墨烯為層數在2-50層，層內為碳原子Sp2雜化 軌道組成六角形蜂巢狀晶格、層間為碳原子以鍵結合；碳元素與非碳元素質量比大于 4:1，非碳元素選自氟、氮、氧、硫、氫、氯、溴、碘中一種或幾種。
[0023] 石墨烯也可以包含有各種官能團的改性石墨烯，如羥基、羧基、羰基、氮基、氨基中 的一種或幾種。
[0024] 實施例1 石墨烯在磁場強度5000GS，同時超聲波條件下超聲分散30min，將石墨烯粉緩慢加入 到丙酮中800-1000轉/分攪拌30min，形成石墨烯漿料；然后將醇酸樹脂、氧化鋁、氧化鎂、 氧化鋅、助劑、聚二甲基硅氧烷與丁內酯混合分散均勻后，加入石墨烯漿料攪拌1小時，得 到石墨烯改性的導熱涂料；其中，各組分的含量分別為：醇酸樹脂27. 5%、填料30%、石墨烯 20%、助劑5%、丁內酯15%、聚二甲基硅氧烷2. 5%、氧化錯、氧化鎂、氧化鋅的質量比為1 :1 : 1，助劑為改性有機硅、改性聚硅酮與改性