[發明專利]一種水性環保石墨烯散熱涂料及制備方法

有效

• 申請號: 202110732504.2
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113248951B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 曾軍堂;陳慶;司文彬;李鈞
• 申請（專利權）人: 浙江科優佳新材料科技有限公司
• 主分類號: C09D1/04
• 分類號: C09D1/04;C09D7/62;C09D7/63;C09D7/65;C09D7/61
• 代理公司: 北京卓嵐智財知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11624
• 代理人: 武丹聘

本發明涉及散熱涂料領域，公開了一種水性環保石墨烯散熱涂料及制備方法。包括如下制備過程：（1）將石墨烯、木質素磺酸鈉加入磷酸二氫鋁溶液中研磨分散，烘干，高溫處理，冷卻研磨，得到預處理石墨烯；（2）將預處理石墨烯、分散劑、銅粉、硅酸鈉溶液研磨分散，得到預分散漿料；（3）將預分散漿料、α?氧化鋁、氮化硅、氮化硼、增稠劑、消泡劑、防沉劑、去離子水、三聚磷酸鈉球磨分散均勻，罐裝，即得水性環保石墨烯散熱涂料。本發明制得的石墨烯散熱涂料，預處理形成保護層的石墨烯與硅酸鈉溶液親和性好，易于均勻分散，同時在聚羧酸鹽分散劑作用下，有效克服了石墨烯離析沉降的問題，所得涂料具有優異的散熱性能和耐熱性能。

技術領域

本發明涉及散熱涂料領域，公開了一種水性環保石墨烯散熱涂料及制備方法。

背景技術

隨著電子行業的高速發展，電子產品向微型化發展以及5G等高端技術的發展，電子系統的集成度也越來越高，高熱密度成為一種發展趨勢，由于散熱不良導致的電子設備鼓脹越來越多。因而，電子行業的發展要求各種元器件高效工作，極小的元器件工作產生的熱量需要及時快速散發以保證持久的工作壽命。如何有效解決電子元器件的散熱問題成為整個電子行業發展亟待解決的關鍵問題。

傳統的散熱方法包括風冷、液冷等，但上述方法存在設施占用空間大、重量大、系統復雜等缺陷，無法滿足電子器件微型化、小型化及精密化的趨勢。散熱涂料作為一種提高物體表面散熱效率、降低體系溫度的特種涂料，其制備方法簡單經濟。因此，聽過散熱涂料來解決電子器件的散熱問題成為一個重要方向。

通常，散熱涂料等的散熱方式主要有通過接觸的方式進行傳導散熱；憑借外界的流體流動來交換對流散熱；以輻射形式將熱量傳給溫度較低的周圍環境中的散熱方式。而大部分元器件較小，難以產生良好空間對流散熱，主要依靠高效的熱傳導和熱輻射散熱。而傳統的氮化硼、氮化硅、金屬鋁粉等用于散熱涂料的散熱效果難以達到要求。

電子器件的金屬表面基本為熱傳導散熱，而熱輻射的系數較低，由于金屬表面缺少熱輻射效應,因此散熱效果有限，難以適應高效散熱的需要。石墨烯是一種具有高熱傳導系數的材料，導熱系數高達5300W/(m·K)，同時石墨烯具有極高的熱輻射性，相比于金屬，散熱效率得到極大的提升。目前，已有將石墨烯制備成散熱涂料，涂敷在需要散熱的器件、金屬表面，通過熱傳導、熱輻射大幅提升了散熱的效率。

為了石墨烯散熱涂料具備良好的涂層成膜性和附著性，涂料中通常使用高分子成膜劑。中國發明專利申請號201410830903.2公開了一種高效石墨烯基散熱涂料、其制備方法及應用，由石墨烯復合粉體1~15份、填料10~30份、高分子粘接劑30~50份、溶劑35~60份組成。然而，為了涂層成膜和附著，使用較多的高分子粘接劑，較多的高分子粘接劑不但使涂料粘稠石墨烯分散難度增加，而且會影響散熱效果。尤其是，在一些需要高溫的散熱管道器件，使用高分子成膜粘接劑存在揮發份污染，容易老化致使涂層失效。

研究表明，采用無機成膜體系的石墨烯散熱涂料，能夠解決耐高溫的問題。中國發明專利申請號201910192960.5公開了一種石墨烯水性散熱涂料，此散熱涂料以水為稀釋劑，采用石墨烯分散液與導熱粉分散漿作為復合導熱填料組份。然而，石墨烯在無機涂料體系中的分散難度遠遠大于在高分子涂料體系中的分散。而且石墨烯極易與無機涂料體系分離沉降。

根據上述，現有方案中用于電子器件散熱的石墨烯散熱涂料，當利用高分子成膜劑時，需要較多成膜劑，由于成膜劑存在涂層存在揮發份污染，容易老化致使涂層失效；而利用無機成膜體系制備散熱涂料時，石墨烯在無機涂料中的分散性差，石墨烯極易與無機涂料體系分離沉降，影響散熱性能。

發明內容

目前應用較廣的石墨烯散熱涂料，有機涂料需要較多成膜劑，存在涂層易老化失效且污染的問題；而無機涂料體系中的石墨烯分散性差，容易分離沉降的問題。針對此問題缺陷，本發明提出一種水性環保石墨烯散熱涂料及制備方法。

本發明通過以下技術方案解決上述問題：