石墨烯紅外散熱涂料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種石墨烯紅外散熱涂料及其制備方法。本發明石墨烯紅外散熱涂料包括如下質量百分比的組分：成膜樹脂20?45％、石墨烯1?10％、紅外輻射功能一維納米材料30?50％、硬質功能輔助填料1.5?5％、樹脂固化劑0?3％。本發明石墨烯紅外散熱涂料采用二維石墨烯、一維紅外輻射功能填料復合，并輔以硬質功能材料，使得三類發揮協效作用賦予涂料涂層高的輻射率和面向導熱系數以及優異的耐磨損和抗劃痕性能。同時，其配制方法能保證涂料分散體系的穩定性能，其工藝條件易控，制備的石墨烯紅外散熱涂料性能穩定，且有效降低了生產成本。
【專利說明】
石墨烯紅外散熱涂料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及涂料領域，特別涉及一種石墨烯紅外散熱涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著科技發展，人們對電子器件輕質、體積小、便攜等功能需求日益強烈，電子器 件逐步向小型化、智能化、大功率方向發展。這也導致電子器件散熱逐漸成為發展的瓶頸， 未解決散熱問題，電子發熱器功率、體積不斷加大，散熱問題也就越來越被人重視。但是，這 種散熱方式大部分都是通過傳導和對流的方式實現散熱，散熱效率不高，特別是在環境溫 度和發熱體溫度相差不大的情況下，高效散熱成為了行業難題。
[0003] 為了解決上述問題，人們提出了常溫紅外輻射散熱涂料。紅外輻射，俗稱紅外線， 是波長介于可見光與微波之間，波長范圍約為〇.75-1000μηι的電磁波。紅外福射能在特定射 程內能夠被物體吸收并轉換成熱，即紅外熱效應。任何溫度高于0Κ的物體，都會無時無刻不 在輻射能量，同時也都會不間斷地吸收其它物體輻射出來的能量，并且把吸收的能量再次 轉化熱能而輻射。溫度低于500°C時，一般物體不會發出可見光，只會輻射紅外線。紅外輻射 材料是一種用途廣泛的新型功能熱管理材料，在醫療、新型建筑材料、工業加熱等領域已得 到了廣泛的應用。
[0004] 紅外輻射材料的應用方法有兩種，一種是采用整體壓制燒結成型如各類紅外加熱 元件;另一種是添加一定量的粘結劑，制成涂層。紅外散熱涂料最早的使用是紅外加熱與干 燥等高溫應用。隨著現代電子設備的智能化、小型化、便攜化，人們對常溫紅外輻射物質的 需求量也越來越大，常溫紅外輻射材料成為紅外輻射材料發展的新方向。
[0005] 當前，國內公開了一種改性丙烯酸酯散熱粉末涂料，將直徑為50-1000nm六方氮化 硼、納米碳化硅、納米氧化鋁等散熱劑分散在單體溶液中，進行原位聚合后，經脫溶劑處理 而成，其應用于LED液晶模組的背板表面，通過紅外輻射的方式增強了 LED液晶模組的散熱 性能，在相同的散熱面積上，增加了散熱量，提高了散熱效率。國內公開了另一種紅外線輻 射復合散熱涂料，其采用按質量比由環氧樹脂或丙烯酸樹脂、納米二氧化硅、2-丙烯基-聚 苯胺納米纖維、溶劑組成；國內還公開了一種散熱器專用遠紅外功能粉末涂料，其由聚酯樹 月旨、環氧樹脂、固化劑、顏料含欽白粉、助劑和填料以及特制遠紅外材料構成。國內公開的另 一種紅外輻射涂料中，其含有以下質量百分比組分：有機乳液30-50 %、二氧化硅粉10-30 %、紅外輻射功能添加劑10-30 %、硅酸鹽復合粉體3-15 %和天然礦物粉體2-10 %，余量 為涂料助劑。
[0006]在上述當前公開的紅外線輻射散熱涂料中，均是采用顆粒狀的紅外功能輻射材 料，導致功能涂料自身面向均熱效果差，會產生局部熱點;此外當這些功能輻射散熱顆粒直 徑小至納米級別的時候，由于表面能導致易團聚、難分散問題，影響散熱效果;而粒子直徑 過大，不利于導熱和散熱。由于這些缺陷，導致當前的紅外線輻射散熱涂料散熱效果不理 想，面臨著適用溫度范圍窄、表面局部蓄熱形成局部熱點等問題。

【發明內容】

[0007] 本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種石墨烯紅外散熱涂料及其 制備方法，以解決現有紅外線輻射散熱涂料散熱效果不理想，適用溫度范圍窄、表面局部蓄 熱形成局部熱點等技術問題。
[0008] 為了實現上述發明目的，本發明實施例一方面，提供了一種石墨烯紅外散熱涂料。 所述石墨烯紅外散熱涂料，包括如下質量百分比的組分： 成膜樹脂 20-45%
[0009] 石墨烯 1-10% 紅外輻射功能一維納米材料30-50%
[001 0] 硬質功能輔助填料1.5~5% 樹脂固化劑 0-3%。
[0011] 本發明實施例另一方面，提供了一種石墨烯紅外散熱涂料的制備方法。所述制備 方法包括如下步驟：
[0012] 按照本發明石墨烯紅外散熱涂料的組分分別稱取各組分原料；
[0013] 將稱取的石墨稀、紅外福射功能一維納米材料、硬質功能輔助填料進行球磨處理， 獲得復合紅外功能納米填料；
[0014] 將所述成膜樹脂采用溶劑溶解后與所述復合紅外功能納米填料進行混料處理，后 進行粘度調整處理，過分級篩，獲得石墨烯紅外散熱涂料的散熱混合漿料；
[0015] 將稱取的所述樹脂固化劑與所述散熱混合漿料分開包裝。
[0016] 與現有技術相比，本發明石墨烯紅外散熱涂料具有以下有益技術效果：
[0017] 第一，本發明石墨烯紅外散熱涂料從結構設計出發，采用二維石墨烯、一維紅外輻 射功能納米材料作為復合紅外輻射填料，一方面，二維石墨烯和一維紅外輻射功能納米材 料的復配，可形成線、面結合的三維導熱網絡結構，可有效提高涂料的面向導熱系數，實現 涂料面向均熱效果，既避免生產局部熱點同時增加涂料輻射性能；另一方面，采用一維紅外 輻射功能納米材料、二維石墨烯片層結構相結合的方式，可使涂層微觀表面形成凹狀形態， 且同時適度增加涂層了表面微觀粗糙度，進而大幅提高了輻射率；
[0018] 第二，本發明石墨烯紅外散熱涂料輻射功能材料采用了石墨烯、一維紅外輻射功 能納米材料、硬質功能輔助填料的復合填料作為福射功能材料，不同材料的原子間相互作 用，促使紅外輻射填料的結構發生偏移形成非對稱結構，缺陷增多，原子或分子的振動及轉 動形式更多樣化，其之間的能量相互重疊并擴展成能帶，從而使熱激發時發出的紅外輻射 頻率更寬，輻射率更高。
[0019] 第三，復合紅外輻射填料中的一維紅外輻射功能納米材料之間可相互交織形成網 絡結構，并輔以硬質功能輔助填料，賦予涂料優異的耐磨損和抗劃痕性能。
[0020] 上述石墨烯紅外散熱涂料的制備方法能夠有效使得石墨烯，紅外輻射功能一維納 米材料、硬質功能輔助填料充分混合，并能夠保證其復合填料在成膜樹脂組分中均勻分散， 避免發生團聚不良現象，從而保證了涂料形成涂層的散熱效果。由于復合填料能夠充分分 散，從而使得其成膜后，復合填料互相穿插，原子間相互作用，從而使得各填料之間發揮增 效作用，賦予涂料涂層高的輻射率和面向導熱系數以及優異的耐磨損和抗劃痕性能。同時， 其配制方法工藝條件易控，制備的石墨烯紅外散熱涂料性能穩定，且有效降低了生產成本。
【附圖說明】
[0021] 下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：
[0022] 圖1為本發明實施例1和實施例2中涂料的光學照片;其中，（a)為實施實例1的涂料 的光學照片，（b)為實施實例2的涂料的光學照片；
[0023] 圖2為本發明實施例1提供的涂料涂層固化后的光學顯微鏡；
[0024]圖3為本發明實施例1提供的涂料涂層固化后的掃描電鏡；
[0025] 圖4為本發明實施例1-5涂料固化后的涂層的紅外輻射率曲線。
【具體實施方式】
[0026] 為了使本發明要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合 實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本發明，并不用于限定本發明。
[0027] 本發明實施例提供了一種高輻射率和面向導熱的石墨烯紅外散熱涂料。作為本發 明的實施例，所述包括如下質量百分比的組分： 成膜樹脂 20-45%
[0028] 石墨烯 M0% 紅外輻射功能一維納米材料30-50%
[0029] 硬質功能輔助填料1.5~5% 樹脂固化劑 0-3%.。
[0030] 這樣，本發明石墨烯紅外散熱涂料以成膜樹脂作為涂料的基料，以紅外輻射功能 一維納米材料，石墨稀，硬質功能輔助填料構成的復合填料分散在成膜樹脂基料中，使得該 復合填料之間發生增效作用，賦予本發明實施例石墨烯紅外散熱涂料優異的輻射率和面向 導熱系數。
[0031] 具體的，本發明實施例石墨烯紅外散熱涂料輻射功能材料從結構設計出發，采用 二維石墨烯、一維紅外輻射功能納米材料作為復合紅外輻射填料，一方面，二維石墨烯和一 維導熱材料的復配，可有效提高涂料的面向導熱系數，實現涂料面向均熱效果，既避免生產 局部熱點同時增加涂料輻射性能和耐磨損、抗劃痕性能；另一方面，采用一維導熱材料、二 維石墨烯片層結構相結合的方式，可使涂層微觀表面形成凹狀形態，且同時適度增加涂層 了表面微觀粗糙度，進而大幅提高了輻射率；
[0032] 另外，本發明實施例石墨烯紅外散熱涂料輻射功能材料采用了石墨烯，紅外輻射 功能一維納米材料、硬質功能輔助填料的復合填料作為福射功能材料，不同材料的原子間 相互作用，促使紅外輻射填料的結構發生偏移形成非對稱結構，缺陷增多，原子或分子的振 動及轉動形式更多樣化，其之間的能量相互重疊并擴展成能帶，從而使熱激發時發出的紅 外輻射頻率更寬，輻射率更高。而且復合紅外輻射填料中的紅外輻射功能一維納米材料之 間可相互交織形成網絡結構，輔以硬質功能輔助填料，賦予涂料耐磨損和抗劃痕性能。
[0033] 因此，本發明實施例石墨烯紅外散熱涂料依據實際物質的斯特潘-玻爾茲曼定律 (凡是溫度高于絕對零度的物體都會自發的向外發射紅外輻射，而且黑體單位表面發射的 總輻射功率與絕對溫度的四次方成正比，溫度只要有較小的變化，就會引起物體的輻射功 率發生較大的變化），采用多種物質復合技術，賦予涂料涂層高的輻射率和面向導熱系數以 及優異的耐磨損和抗劃痕性能，以解決現有散熱涂料使用中涂料存在適用溫度范圍窄、表 面局部蓄熱形成局部熱點等技術問題。
[0034] 在一實施例中，作為涂料的基料成分成膜樹脂選用市售環氧樹脂、聚氨酯、氟烯烴 樹脂中的至少一種。在具體實施例中，其中，環氧樹脂可以但不僅僅選用E44、E31、E51中的 至少一種;聚氨酯可以但不僅僅選用E_385P、85A、EC8180中的至少一種;氟烯烴樹脂可以但 不僅僅選用聚四氟乙烯(PTFE)、全氟（乙烯丙烯）（FEP)共聚物、聚全氟烷氧基(PFA)樹脂、乙 烯-四氟乙烯(ETFE)共聚物、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氟乙烯(PVF)中的至少一種。通過對成 膜樹脂的選用，一方面能夠在使用過程中在樹脂固化劑的作用下迅速固化成膜，更重要的 是，其能夠與復合填料形成穩定分散系，保證復合填料的分散均勻且穩定，從而保證涂料涂 層的高散熱性能和面向導熱系數以及優異的耐磨損和抗劃痕性能。
[0035] 上述二維結構的石墨稀與紅外福射功能一維納米材料和硬質功能輔助填料構成 復合填料，發揮如上述的增效作用，賦予涂料涂層高的輻射率和面向導熱系數以及優異的 耐磨損和抗劃痕性能。在一實施例中，所述石墨稀的片徑控制為0.05-10μηι，在進一步實施 例中，所述石墨烯的片徑為1_3μπι，層數為1-4層。在具體實施例中，所述石墨烯選自單層石 墨稀、雙層石墨稀、3-10層石墨稀、氧化石墨稀微片、石墨稀量子點、石墨稀納米帶、經過化 學或物理法在石墨烯中引入原子或官能團后所形成的功能化石墨烯中的至少一種。
[0036] 在一實施例中，上述復合填料中的紅外輻射功能一維納米材料為紅外輻射功能納 米管、紅外輻射功能納米線、紅外輻射功能納米纖維中的至少一種。
[0037] 其中，在具體實施例中，所述紅外輻射功能納米管選自單壁氮化硼納米管、多壁氮 化硼納米管、摻氮碳化硅納米管中的至少一種，其中，所述單壁氮化硼納米管和/或多壁氮 化硼納米管的管直徑優選為1.5~15nm，管長優選為10~60μηι。在另一具體實施例中，所述 紅外福射功能納米線選自碳化娃納米線、氮化硼納米線中的至少一種;其中，所述紅外福射 功能納米線如碳化娃納米線的直徑優選為20~200nm;在又一具體實施例中，所述紅外福射 功能納米纖維選自白炭黑納米纖維、三氧化二錯纖維中的至少一種，在進一步實施例中，白 炭黑納米纖維的纖維直徑為100~800nm，三氧化二鋁纖維的纖維直徑為3~7μπι，單絲長度 為0·25~1mm。
[0038] 通過對上述二維石墨稀和一維結構的紅外福射功能納米材料的種類和尺寸的控 制，使得兩者能夠在基料樹脂中充分分散混合，并在成膜過程中發揮一維結構和二維結構 的如同上述的增效作用，賦予膜層高的輻射率和面向導熱系數以及優異的耐磨損和抗劃痕 性能。
[0039] 上述硬質功能輔助填料的存在，上述二維石墨稀和一維納米材料復配的基礎上， 其協助該二維和一維結構的填料，一方面起到提升涂料涂層的耐磨性能和熱導率，從而提 升涂料涂層的抗熱震性能，提高涂料涂層的耐磨損和抗劃痕性能；另一方面，參與紅外輻射 涂料的協效作用，增強本發明實施例石墨烯紅外散熱涂料膜層的輻射散熱性能。在一實施 例中，所述硬質功能輔助填料為WC-Co、TiC-Co、TaC-Co、NbC-Co等中的至少一種。在進一步 實施例中，該些硬質功能輔助填料的粒徑控制為〇.5-3μπι。通過對硬質功能輔助填料組分的 種類和粒徑的控制，進一步發揮硬質功能輔助填料與復合紅外輻射填料之間的增效作用， 提高膜層的散熱性能和相應的機械強度。
[0040] 在一實施例中，本發明實施例石墨烯紅外散熱涂料除樹脂固化劑組分之外的其他 組分混合后，混合漿料的粘度控制為-4#20-40s。對混合漿料粘度的控制，使得復合填料在 混合漿料中能夠均勻分散，形成穩定的分散系，以保證膜層的輻射散熱性能和相應的機械 性能。
[0041] 上述樹脂固化劑是與成膜樹脂反應從而成膜。因此，在本發明實施例石墨烯紅外 散熱涂料生產或貨架期產品的過程中，該樹脂固化劑是單獨包裝，也即是該樹脂固化劑是 與其他組分分開保存。當本發明實施例石墨烯紅外散熱涂料需要被使用時，將該樹脂固化 劑與其他組分進行混合均勻，然后在載體表面成膜。
[0042]理所當然的是，本發明實施例石墨烯紅外散熱涂料還包括溶劑。該溶劑作為各組 分的溶媒載體，使得各組分能夠均勻分散并形成穩定的分散系。
[0043]因此，本方面實施例通過復合填料之間的增效作用，使得涂料形成涂層的算熱效 果。由于復合填料能夠充分分散，從而使得其成膜后，復合填料互相穿插，原子間相互作用， 從而使得各填料之間發揮增效作用，賦予涂料涂層高的輻射率和面向導熱系數以及優異的 耐磨損和抗劃痕性能。
[0044]另一方面，本發明實施例提供了上述實施例中石墨烯紅外散熱涂料的一種制備方 法。在一實施例中，所述石墨烯紅外散熱涂料制備方法包括如下步驟：
[0045] 步驟S01.獲取石墨烯紅外散熱涂料組分原料:按照上文本發明實施例石墨烯紅外 散熱涂料所含組分分別稱取各組分原料；
[0046] 步驟S02.配制復合紅外功能納米填料:將稱取的紅外福射功能一維納米材料、石 墨稀、硬質功能輔助填料進行球磨處理，獲得復合紅外功能納米填料；
[0047]步驟S03.配制散熱混合漿料:將所述成膜樹脂采用溶劑溶解后與所述復合紅外功 能納米填料進行混料處理，后進行粘度調整處理，過分級篩，獲得石墨烯紅外散熱涂料的散 熱混合漿料；
[0048]步驟S04.包裝處理:將稱取的所述樹脂固化劑與步驟S03所述散熱混合漿料分開 包裝。
[0049] 其中，上述步驟S01中稱取的各組分的含量和所選用的成分均如上文本發明實施 例石墨烯紅外散熱涂料中所述，為了節約篇幅，在此不再贅述。
[0050] 上述步驟S02中所述球磨處理的工藝條件為:選擇球徑比為0.5:3:5的磨球，按照 球料比為(5~1): 1的比例加入所述磨球和石墨稀、紅外福射功能納米材料、硬質功能輔助 填料，然后調整球磨機轉速為200-600rpm，球磨30-120min;其中，球徑比為0.5:3:5的磨球 可以分別是〇.5mm、3mm、5mm。在一具體實施例中，球徑比為0.5:3:5的所述磨球質量比為3: 3:2〇
[0051]上述步驟S03中的混料處理是為了使得各組分能夠混合均勻，形成高度分散的混 合物料，以保證制備的石墨烯紅外散熱涂料性能穩定。在一實施例中，通過對溶劑添加量的 控制，使得經混合處理后的散熱混合漿料粘度為涂-4#20-40s，以使得散熱混合漿料分散體 系穩走。
[0052]在另一實施例中，待混料處理后的過分級篩的目數為200-400目。
[0053]上述步驟S04中，將樹脂固化劑與所述散熱混合漿料分開包裝，待使用時，臨時將 樹脂固化劑與所述散熱混合漿料進行混料處理，再涂層處理，如在一實施例中，將樹脂固化 劑與所述散熱混合漿料攪拌l〇min后，經過高壓噴涂工藝(噴槍口徑>2mm)，噴涂于測試板 表面，涂層厚度為10-500μηι。
[0054] 因此，本發明實施例石墨烯紅外散熱涂料的制備方法按照其所含的組分將各組分 原料進行混料處理，使得其所含的復合填料能夠均勻分散形成穩定的分散系，有效避免發 生團聚的不良現象，從而保證了涂料形成涂層的散熱效果。由于復合填料能夠充分分散，從 而使得其成膜后，復合填料互相穿插，原子間相互作用，從而使得各填料之間發揮增效作 用，賦予涂料涂層高的輻射率和面向導熱系數以及優異的耐磨損和抗劃痕性能。同時，其配 制方法工藝條件易控，制備的石墨烯紅外散熱涂料性能穩定，且有效降低了生產成本。
[0055] 由于本發明實施例石墨烯紅外散熱涂料具有高的輻射率和面向導熱系數以及優 異的耐磨損和抗劃痕性能。因此，其能夠廣泛用于電子設備、醫療、新型建筑材料、工業加熱 中應用。
[0056] 現以具體的石墨烯紅外散熱涂料制備為例，對本發明進行進一步詳細說明。
[0057] 實施例1
[0058]本實施例提供一種石墨烯紅外散熱涂料及其制備方法。所述石墨烯紅外散熱涂料 包括：lg石墨稀（平均層數3層，片徑0.1-2μπι)、50g碳化娃納米線（納米線直徑20-100nm)、 1.5g的單壁氮化硼納米管(管徑1.5-5nm，平均管長為25ym)、3g的WC-Co硬質功能輔助填料、 45份的環氧樹脂E-44樹脂、3 %固化劑乙二胺。
[0059]其制備方法包括如下步驟：
[0000] S11:分別稱取lg石墨稀(平均層數3層，片徑0. l-2ym)、50g碳化娃納米線（納米線 直徑20-100nm)、1.5g的單壁氮化硼納米管(管徑1.5_5nm，平均管長為25μηι)、3g的WC_Co硬 質功能輔助填料置于行星式球磨機的球磨罐中；
[0061 ] S12:選擇球徑為0.5、3、5mm的磨球，其中小中大磨球質量比為3:3:2，與SI 1中所得 混合物料按照球料比為5:1的比例添加磨球，然后調整球磨機轉速為2 00r pm，球磨12 0m i η， 即可獲得復合紅外功能納米填料；
[0062] S13:稱取45份的環氧樹脂Ε-44樹脂，溶解于適量的體積比為1:1的乙醇：丙酮溶 劑，使用低速攪拌機(攪拌速率60rpm)進行攪拌直至樹脂完全溶解，得到粘結劑溶液備用； [0063] S14:將S12所得復合紅外功能納米填料、S13所得樹脂粘結劑溶液在真空高速攪拌 罐中進行混合，通過添加體積比為1:1的乙醇：丙酮溶劑直至所得混合液的粘度為涂-4# 40s，然后調整分散機轉速為30000rpm，真空度為-0.1 Mpa，分散時間為6h，得到初級涂料； [0064] S15:將S14所得涂料經過200目的分級篩，加入從而形成一定細度范圍內的散熱漿 料；
[0065] S16:將S15所得散熱漿料與固化劑乙二胺分開包裝。
[0066]應用：
[0067]將S15所得涂料與3%固化劑乙二胺混合，并攪拌lOmin后，經過高壓噴涂工藝（噴 槍口徑>2mm)，噴涂于測試板表面，涂層厚度為ΙΟμπι，檢測其性能。
[0068]性能測定:近似淺灰色液體漿料，如圖1中（a)所示；固含量：多50 % ;干燥時間：< 3h;耐酸堿性:72h無異常;抗熱震性能：加熱到150°C，保溫30min，然后迅速冷卻，20次循環 無異常；導熱系數(W/(m · K)): 0.96，粘度:涂-4M0s;涂層鉛筆硬度為1H，耐劃痕性能提升 30%;涂層輻射率高于0.91，如圖4中曲線所示。對固化后的圖層進行光學顯微鏡觀察，其圖 片如圖2所示，對固化后的圖層進行掃描電鏡觀察，其圖片如圖3所示。
[0069] 實施例2
[0070] 本實施例提供一種石墨烯紅外散熱涂料及其制備方法。所述石墨烯紅外散熱涂料 包括：5g的石墨稀(平均層數2層，片徑0.05-1μηι)、25g紅外功能福射納米管碳化娃納米線 (納米線直徑150-200nm)、2g多壁氮化硼納米管（管徑10-15nm，平均管長為60ym)、2.5g的 WC-Co: NbC-Co為1:2的硬質功能輔助填料、10g的聚偏氟乙烯(PVDF)。
[0071] 其制備方法包括如下步驟：
[0072] S21:分別稱取5g的石墨稀（平均層數2層，片徑0.05-1μπι)、25g紅外功能福射納米 管碳化硅納米線(納米線直徑150-200nm)、2g多壁氮化硼納米管(管徑10-15nm，平均管長為 60ym)、2.5g的WC-Co:NbC_Co為1:2的硬質功能輔助填料置于行星式球磨機的球磨罐中； [0073] S22:選擇球徑為0.5、3、5mm的磨球，其中小中大磨球質量比為3:3:2，與S21中所得 混合物料按照球料比為1:1的比例添加磨球，然后調整球磨機轉速為500rpm，球磨80min，即 可獲得復合紅外功能納米填料；
[0074] S23:稱取10g的聚偏氟乙烯(PVDF)，溶解于適量的N-甲基吡咯烷酮(匪P)溶劑，使 用低速攪拌機(攪拌速率60rpm)進行攪拌直至聚偏氟乙烯完全溶解，得到粘結劑溶液備用； [0075] S24:將S22所得復合紅外功能納米填料、S23所得粘結劑溶液在真空高速攪拌罐中 進行混合，通過添加 N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑直至所得混合液的粘度為涂-4#26s，然后調 整分散機轉速為lOOOrpm，真空度為-0.75Mpa，分散時間為12h，得到初級涂料；
[0076] S25:將S24所得涂料經過300目的分級篩，從而形成一定細度范圍內的散熱漿料。
[0077]應用：
[0078] 將S25所得涂料經過高壓噴涂工藝（噴槍口徑>2mm)，噴涂于測試板表面，涂層厚 度為100μπι，檢測其性能。
[0079]性能測定:近似灰褐色液體漿料，如圖1中（b)所示；固含量：多65 % ;干燥時間：< 3h;耐酸堿性:72h無異常;抗熱震性能：加熱到150°C，保溫30min，然后迅速冷卻，20次循環 無異常；導熱系數(W/(m K)): 2.56，粘度：涂-4#26s ;涂層鉛筆硬度為2H，耐劃痕性能提升 40%;涂層輻射率高于0.82,如圖4中曲線所示。
[0080] 實施例3
[0081] 本實施例提供一種石墨烯紅外散熱涂料及其制備方法。所述石墨烯紅外散熱涂料 包括:5g的石墨烯(平均層數3-4層，片徑l-3ym)、15g紅外功能輻射三氧化二鋁纖維(纖維直 徑3-5μηι，長0.25-0.5mm)和15g碳化娃納米線（納米線直徑150_200nm)、lg多壁氮化硼納米 管（管徑l〇_15nm，平均管長為60ym)、2.5g的WC-Co:TaC-Co為1:1的硬質功能輔助填料、15g 的聚氨酯85A、2%日本聚氨酯固化劑HX-90B。
[0082]其制備方法包括如下步驟：
[0083] S31:分別稱取5g的石墨稀(平均層數3-4層，片徑1-3μπι)、15g紅外功能福射三氧化 二錯纖維(纖維直徑3-5μηι，長0.25-0.5mm)和15g碳化娃納米線(納米線直徑150_200nm)、lg 多壁氮化硼納米管（管徑l〇_15nm，平均管長為60ym)、2.5g的WC-Co:TaC-Co為1:1的硬質功 能輔助填料置于行星式球磨機的球磨罐中；
[0084] S32:選擇球徑為0.5、3、5mm的磨球，其中小中大磨球質量比為3:3:2，與331中所得 混合物料按照球料比為3:1的比例添加磨球，然后調整球磨機轉速為600rpm，球磨40min，即 可獲得復合紅外功能納米填料；
[0085] S33:稱取15g的聚氨酯85A，溶解于適量的二甲苯溶劑，使用低速攪拌機(攪拌速率 60rpm)進行攪拌直至聚氨酯完全溶解，得到粘結劑溶液備用；
[0086] S34:將S32所得復合紅外功能納米填料、S33所得粘結劑溶液在真空高速攪拌罐中 進行混合，通過添加二甲苯溶劑直至所得混合液的粘度為涂_4#30s，然后調整分散機轉速 為8000rpm，真空度為-0.05Mpa，分散時間為12h，得到初級涂料；
[0087] S35:將S34所得涂料經過230目的分級篩，從而形成一定細度范圍內的散熱漿料；
[0088] S36:將S35所得散熱漿料與固化劑乙二胺分開包裝。
[0089] 應用：將S35所得涂料與2%日本聚氨酯固化劑HX-90B混合，并攪拌lOmin后，經過 高壓噴涂工藝(噴槍口徑>2_)，噴涂于測試板表面，涂層厚度為500μπι，檢測其性能。
[0090] 性能測定:近似灰褐色液體漿料；固含量：多52 % ;干燥時間：<3h;耐酸堿性：72h 無異常;抗熱震性能:加熱到150°C，保溫30min，然后迅速冷卻，20次循環無異常；導熱系數 (W/(m · K)): 1.95，粘度:涂-4#30s;涂層鉛筆硬度為2H，耐劃痕性能提升40 % ;涂層輻射率 尚于0.87，如圖4中曲線所不。
[0091] 實施例4
[0092] 本實施例提供一種石墨烯紅外散熱涂料及其制備方法。所述石墨烯紅外散熱涂料 包括：
[0093] lg的石墨稀(平均層數6-8層，片徑4-6-1μπι)、25g紅外功能福射納米管碳化娃納米 線（納米線直徑150_200nm)、6g多壁氮化硼納米管(管徑10-15nm，平均管長為60ym)、2.5g的 WC-Co :NbC-Co為1:2的硬質功能輔助填料、40g的環氧樹脂E51、1.5%固化劑T31。
[0094]其制備方法包括如下步驟：
[0095] S41:分別稱取lg的石墨稀(平均層數6-8層，片徑4-6-1μπι)、25g紅外功能福射納米 管碳化硅納米線(納米線直徑150-200nm)、6g多壁氮化硼納米管(管徑10-15nm，平均管長為 60ym)、2.5g的WC-Co:NbC_Co為1:2的硬質功能輔助填料置于行星式球磨機的球磨罐中； [0096] S42:選擇球徑為0.5、3、5mm的磨球，其中小中大磨球質量比為3:3:2，與S41中所得 混合物料按照球料比為4:1的比例添加磨球，然后調整球磨機轉速為350rpm，球磨60min，即 可獲得復合紅外功能納米填料；
[0097] S43:稱取40g的環氧樹脂E51，溶解于適量的體積比為1:1的二甲苯、環氧丙烷苯基 醚混合溶劑，使用低速攪拌機(攪拌速率60rpm)進行攪拌直至環氧樹脂E51完全溶解，得到 粘結劑溶液備用；
[0098] S44:將S42所得復合紅外功能納米填料、S43所得粘結劑溶液在真空高速攪拌罐中 進行混合，通過添加體積比為1:1的二甲苯、環氧丙烷苯基醚混合溶劑直至所得混合液的粘 度為涂_4#35s，然后調整分散機轉速為lOOOrpm，真空度為-0.75Mpa，分散時間為12h，得到 初級涂料；
[0099] S45:將S44所得涂料經過300目的分級篩，從而形成一定細度范圍內的散熱漿料；
[0100] S46:將S45所得散熱漿料與固化劑乙二胺分開包裝。
[0101] 應用:將S45所得涂料與1.5%固化劑T31混合，并攪拌lOmin后，經過高壓噴涂工藝 (噴槍口徑>2mm)，噴涂于測試板表面，涂層厚度為500μπι，檢測其性能。
[0102] 性能測定狀態:近似灰褐色液體漿料；固含量：多65% ;干燥時間：<3h;耐酸堿性： 72h無異常;抗熱震性能:加熱到150 °C，保溫30min，然后迅速冷卻，20次循環無異常；導熱系 數(W/(m · K)): 2.02，粘度:涂-4#35s;涂層鉛筆硬度為1H，耐劃痕性能提升35 % ;涂層輻射 率高于0.92,如圖4中曲線所示。
[0103] 實施例5
[0104] 本實施例提供一種石墨烯紅外散熱涂料及其制備方法。所述石墨烯紅外散熱涂料 包括：
[0105] lg的石墨烯(平均層數2層，片徑0.05-lym)、15g三氧化二鋁纖維(纖維直徑5-7μπι) 和15g二氧化娃（白炭黑）納米纖維（纖維直徑600-800nm)、3.5g質量比為1:1的單壁氮化硼 納米管和多壁氮化硼納米管(管徑l〇_15nm，平均管長為60μπι)復合物、5g的NbC-Co硬質功能 輔助填料、45g的環氧樹脂E31、0.5 %固化劑聚酰胺。
[0106] 其制備方法包括如下步驟：
[0107] S51:分別稱取lg的石墨烯(平均層數2層，片徑0.05-Uim)、15g三氧化二鋁纖維(纖 維直徑5-7μπι)和15g二氧化娃（白炭黑）納米纖維(纖維直徑600-800nm)、3.5g質量比為1:1 的單壁氮化硼納米管和多壁氮化硼納米管（管徑l〇_15nm，平均管長為60μπι)復合物、5g的 NbC-Co硬質功能輔助填料置于行星式球磨機的球磨罐中；
[0108] S52:選擇球徑為0.5、3、5mm的磨球，其中小中大磨球質量比為3:3:2，與351中所得 混合物料按照球料比為2:1的比例添加磨球，然后調整球磨機轉速為4 50r pm，球磨12 0m i η， 即可獲得復合紅外功能納米填料；
[0109] S53:稱取45g的環氧樹脂Ε31，溶解于適量的體積比為1: 2:1的乙醇、甲苯、多縮水 甘油醚混合溶劑，使用低速攪拌機(攪拌速率30rpm)進行攪拌直至環氧樹脂E31完全溶解， 得到粘結劑溶液備用；
[0110] S54:將S52所得復合紅外功能納米填料、S53所得粘結劑溶液在真空高速攪拌罐中 進行混合，通過添加體積比為1: 2:1的乙醇、甲苯、多縮水甘油醚混合溶劑直至所得混合液 的粘度為涂_4#32s，然后調整分散機轉速為50000rpm，真空度為-0.75Mpa，分散時間為8h， 得到初級涂料；
[0111] S55:將S54所得涂料經過260目的分級篩，從而形成一定細度范圍內的散熱漿料；
[0112] S56:將S55所得散熱漿料與固化劑乙二胺分開包裝。
[0113] 應用：將S55所得涂料與0.5%固化劑聚酰胺混合，并攪拌lOmin后，經過高壓噴涂 工藝(噴槍口徑>2_)，噴涂于測試板表面，涂層厚度為420μπι，檢測其性能。
[0114] 性能測定狀態:近似灰褐色液體漿料；固含量：多40% ;干燥時間：<3h;耐酸堿性： 72h無異常;抗熱震性能:加熱到150 °C，保溫30min，然后迅速冷卻，20次循環無異常；導熱系 數(W/(m · K)): 1.42，粘度:涂-4#32s;涂層輻射率高于0.80，如圖4中曲線所示。
[0115] 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種石墨締紅外散熱涂料，包括如下質量百分比的組分： 成膜樹脂 20-45% 石墨婦 1-10% 紅外插射功能一維納米材料30-50% 硬質功能輔助填料1.5~5% 樹脂固化劑 0-3%。2. 根據權利要求1所述的石墨締紅外散熱涂料，其特征在于：所述石墨締的片徑為 0.05-卿111;和/或 所述紅外福射功能一維納米材料為紅外福射功能納米管、紅外福射功能納米線、紅外 福射功能納米纖維中的至少一種;和/或 所述硬質功能輔助填料為WC-Co、TiC-Co、TaC-Co、NbC-Co等中的至少一種。3. 根據權利要求2所述的石墨締紅外散熱涂料，其特征在于:所述紅外福射功能納米管 選自單壁氮化棚納米管、多壁氮化棚納米管、滲氮碳化娃納米管中的至少一種； 所述紅外福射功能納米線選自碳化娃納米線、氮化棚納米線中的至少一種； 所述紅外福射功能納米纖維選自白炭黑納米纖維、Ξ氧化二侶纖維中的至少一種； 所述硬質功能輔助填料的粒徑為0.5-3μπι。4. 根據權利要求3所述的石墨締紅外散熱涂料，其特征在于:所選白炭黑納米纖維的纖 維直徑為100~800nm; 所述碳化娃納米線的直徑為20~200nm; 所述Ξ氧化二侶纖維的纖維直徑為3~7μπι，單絲長度為0.25~1mm; 所述單壁氮化棚納米管和/或多壁氮化棚納米管的管直徑為1.5~15nm，管長為10~60 μηι。5. 根據權利要求1-4任一所述的石墨締紅外散熱涂料，其特征在于:所述石墨締的片徑 為1 -3皿，層數為1 -4層。6. 根據權利要求1-4任一所述的石墨締紅外散熱涂料，其特征在于:所述石墨締選自單 層石墨締、雙層石墨締、3-10層石墨締、氧化石墨締微片、石墨締量子點、石墨締納米帶、經 過化學或物理法在石墨締中引入原子或官能團后所形成的功能化石墨締中的至少一種。7. 根據權利要求1-4任一所述的石墨締紅外散熱涂料，其特征在于:所述成膜樹脂為環 氧樹脂、聚氨醋、氣締控樹脂中的至少一種;和/或 所述樹脂固化劑為乙二胺、間苯二胺、苯二甲胺、聚酷胺、Τ31.590X20中的一種中的至 少一種。8. 根據權利要求7所述的石墨締紅外散熱涂料，其特征在于:所述環氧樹脂為Ε44、Ε31、 Ε51中的至少一種;所述聚氨醋為E-385P、85A、EC8180中的至少一種;所述氣締控樹脂為聚 四氣乙締、全氣（乙締丙締)共聚物、聚全氣烷氧基樹脂、乙締-四氣乙締共聚物、聚偏氣乙締 和聚氣乙締中的至少一種。9. 一種石墨締紅外散熱涂料的制備方法，包括如下步驟： 按照權利要求1-8任一項所述的石墨締紅外散熱涂料的組分分別稱取各組分原料； 將稱取的紅外福射功能一維納米材料、石墨締、硬質功能輔助填料進行球磨處理，獲得 復合紅外功能納米填料； 將所述成膜樹脂采用溶劑溶解后與所述復合紅外功能納米填料進行混料處理，后進行 粘度調整處理，過分級篩，獲得石墨締紅外散熱涂料的散熱混合漿料； 將稱取的所述樹脂固化劑與所述散熱混合漿料分開包裝。10.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于:所述球磨處理的工藝條件為:選擇球 徑比為0.5:3:5的磨球，按照球料比為巧~1): 1的比例加入所述磨球和石墨締、紅外福射功 能一維納米材料、硬質功能輔助填料，然后調整球磨機轉速為200-60化pm，球磨30-120min; 其中球徑比為0.5:3:5的所述磨球質量比為3:3:2; 經所述粘度調整處理后的散熱混合漿料粘度為涂-4#20-40s。
【文檔編號】C09D163/00GK106085104SQ201610414796
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月14日 公開號201610414796.4, CN 106085104 A, CN 106085104A, CN 201610414796, CN-A-106085104, CN106085104 A, CN106085104A, CN201610414796, CN201610414796.4
【發明人】楊綠娟, 陳成猛, 李曉明, 陳圓媛, 蘇方遠, 孔慶強
【申請人】深圳市鑫成炭素科技有限公司