CN104152051B - 水性辐射散热涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种水性辐射散热涂料，涉及散热涂料技术领域，由以下质量百分比的组分构成：水性树脂45～55％，助溶剂5～15％，水10～20％，填料5～25％，颜料5～10％；所述填料为石墨烯微片和碳化物与氮化物的混合粉末利用氮化物与氧化物本身传导功能，晶体状与片狀结合,产生热能连结，石墨烯片狀材料可以增強红外线辐射散热面积及强度,达到有效辐射散热條件。本发明采用特殊结构石墨烯微片和碳化物与氮化物进行配合，制备的涂料具有散热效果好，价格低的特点，不会对环境造成污染，不会出现胶化现象；分散性比熔融混合法要优越；喷涂效果和涂膜流平效果好。
Description
技术领域
本发明涉及散热涂料技术领域，具体涉及一种水性辐射散热涂料及其制备方法。
背景技术
在社会快速发展中，使得各种电器产品都在向着小型化、轻量化、紧凑化以及高效化方向发展，所以具有高功率的电子产品得到迅猛发展，而由此产生的大量的热量没有散发空间将直接影响电子产品的工作稳定性、操作安全性以及使用寿命，常规的冷却方式已经不能满足高功率电子产品的散热要求，所以就必须要提高电子产品的散热率，而目前采用的最多的是涂附散热涂料。
散热涂料，是通过提高物体表面辐射效率(特别是提高红外辐射效率)，增强物体散热性能，具有成本低，实施起来简单，辐射散热降温涂料直接施工到要散热降温的物体表面，辐射散热降温涂料能够以红外波向大气空间辐射物体上的热量，降低物体表面和内部温度，散热降温明显。涂料散热不受周围介质影响，涂料散热可以在真空环境中使用。涂料在起到辐射降温的同时，还可以增加自洁性、绝缘性、防腐性、防水性、抗酸碱等性能。
目前，在散热涂料中常用的散热填料为氮化铝、氮化硅、氧化铝、氧化铍、氧化镁、氧化硅以及氧化锌等，这些高导热性的材料的价格较高，并且制备涂料的有机溶剂毒性较大会造成环境污染，还会发生部分胶化的现象，因此，就需要一种价格低、环境友好并且不会出现胶化现象的散热涂料。
目前市面上的石墨烯或石墨烯微片普遍都以导电,导热做为散热材料媒介，石墨烯的结构是蜂窝型的平面一片片堆叠起来形成的，剩下的自由电子能在“石墨片”之间移动，所以能够形成定向移动的电子流也就可以导电，这跟金属导电的原理是一样的。如中国专利CN102649896A，公开了一种新型导热散热涂料，选用石墨、纳米石墨、鳞片石墨、石墨烯、热解碳、热解石墨、石墨粉体、碳纳米管、碳纤维、石墨纤维、陶瓷纤维、石英纤维、金属纤维、氧化锆、氮化硼、氮化硅、碳化硼、碳化硅、氧化镁粉、偏硅酸纤维、硅酸钙铝纤维、氧化铝纤维、铜、铝、银、钨、钼金属粉体的其中一种或其中多种作为填料，说明书中相应公开了可以根据石墨烯的取向性来调整传热方向，但这种散热效果还有待进一步提升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种散热效果好，无污染，无导电层，价格低的水性辐射散热涂料及其制备方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种水性辐射散热涂料，由以下质量百分比的组分构成：
所述填料为石墨烯微片和碳化物与氮化物的混合粉末，其三者的比例为6：1：3，利用氮化物与氧化物本身热传导功能，晶体状与片状结合,产生热能连结，石墨烯微片片状材料可以增强红外线辐射散热面积及强度,达到有效辐射散热條件。
所述石墨烯微片是以立体的蜂窝方式长晶生成(如同金刚石矿类)，而每一个碳原子的四个价电子都形成共价键被束缚住了，不能形成定向移动的电子流，于是就不能导电，生成后石墨碳晶体利用湿式纳米研磨方式，以单一方向研磨,产生厚度为纳米化，面积为微米化的石墨烯微片。
所述石墨烯微片厚度最小化约为5nm，研制后的产品本身具有高电阻抗，不导电，不导热，但是可增强红外线辐射波长，最高峰值约在7.5～9.5um。
本发明的另一个目的是提供一种水性辐射散热涂料的制备方法，步骤如下：
S1.水性树酯添加助溶剂和水加温软化后搅拌均匀
S2.投入球磨机后添加颜料,填料研磨搅拌
S3.球磨机研磨,4小时,测试过滤是否残存颗粒/结块
S4.停机后采用岩田2号杯测试稀释10±1S标准
S5.包装。
本发明的有益效果是：本发明采用特殊结构石墨烯微片和碳化物与氮化物进行配合，制备的涂料具有散热效果好，价格低的特点，以水为溶剂所以不会对环境造成污染；喷涂效果和涂膜流平效果好。
附图说明
图1为本发明石墨烯微片研磨前厚度放大图；
图2为本发明石墨烯微片研磨后厚度放大图；
图3为本发明石墨烯微片研磨后厚度放大图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例1
一种水性辐射散热涂料，由以下质量百分比的组分构成：
所述填料为石墨烯微片和碳化物与氮化物的混合粉末，其三者的比例为6：1：3，利用氮化物与氧化物本身热传导功能，晶体状与片状结合,产生热能连结，石墨烯微片片状材料可以增强红外线辐射散热面积及强度,达到有效辐射散热條件。
参见图1-3，所述石墨烯微片是以立体的蜂窝方式长晶生成(如同金刚石矿类)，而每一个碳原子的四个价电子都形成共价键被束缚住了，不能形成定向移动的电子流，于是就不能导电，生成后石墨碳晶体利用湿式纳米研磨方式，以单一方向研磨,产生厚度为纳米化，面积为微米化的石墨烯微片。石墨烯微片厚度最小化约为5nm，研制后的产品本身具有高电阻抗，不导电，不导热，但是可增强红外线辐射波长，最高峰值约在7.5～9.5um。
本发明的另一个目的是提供一种水性辐射散热涂料的制备方法，步骤如下：
S1.水性树酯添加助溶剂和水加温软化后搅拌均匀
S2.投入球磨机后添加颜料,填料研磨搅拌
S3.球磨机研磨,4小时,测试过滤是否残存颗粒/结块
S4.停机后采用岩田2号杯测试稀释10±1S标准
S5.包装。
实施例2
一种水性辐射散热涂料，由以下质量百分比的组分构成：
所述填料为石墨烯微片和碳化物与氮化物的混合粉末，其三者的比例为6：1：3，利用氮化物与氧化物本身热传导功能，晶体状与片状结合,产生热能连结，石墨烯微片片状材料可以增强红外线辐射散热面积及强度,达到有效辐射散热條件。
所述石墨烯微片是以立体的蜂窝方式长晶生成(如同金刚石矿类)，而每一个碳原子的四个价电子都形成共价键被束缚住了，不能形成定向移动的电子流，于是就不能导电，生成后石墨碳晶体利用湿式纳米研磨方式，以单一方向研磨,产生厚度为纳米化，面积为微米化的石墨烯微片。
所述石墨烯微片厚度最小化约为5nm，研制后的产品本身具有高电阻抗，不导电，不导热，但是可增强红外线辐射波长，最高峰值约在7.5～9.5um。
本发明的另一个目的是提供一种水性辐射散热涂料的制备方法，步骤如下：
1)将水性树酯与助溶剂混合，然后将水加温，软化后与水性树酯和助溶剂搅拌均匀；
2)拌匀后再将物料投入球磨机后添加颜料和填料；
3)球磨机研磨，约4小时，测试过滤是否残存颗粒或结块；
4)停机后,采用岩田2号杯测试稀释10±1S标准；
5)包装。
测试一：87℃标准
原始客供散热片表面喷砂处理，无其他喷涂处理‘
提供电压/电流
30.4V*0.768A＝23.34W，最终温度87℃；箱体内温39℃，环境外温25℃；
本喷本发明湿式散热涂料
提供电压/电流
30.4V*0.771A＝23.43W，最终温度75℃；
箱体内温39～40℃，环境外温26℃。
测试二：97℃标准
原始客供散热片表面喷砂处理，无其他喷涂处理；
提供电压/电流
(32+1.8V)*0.856A＝28.93W，最终温度97℃；箱体内温41℃，环境外温24℃；
本喷本发明湿式散热涂料
提供电压/电流
(32+1.8V)*0.858A＝29W，最终温度82℃；箱体内温39～40℃，环境外温25℃。
测试三：107℃标准
客供散热片表面喷砂处理，无其他喷涂处理；
提供电压/电流
(32+4.05V)*0.914A＝32.94W，最终温度107℃；箱体内温44℃，环境外温26℃；
本喷本发明湿式散热涂料
提供电压/电流
(32+4.05V)*0.914A＝32.94W，最终温度90℃；箱体内温43～44℃，环境外温26℃。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种水性辐射散热涂料，其特征在于，由以下质量百分比的组分构成：
所述填料为石墨烯微片和碳化物与氮化物的混合粉末；其三者的比例为6：1：3；
所述石墨烯微片是以立体的蜂窝方式长晶生成石墨碳晶体，生成后石墨碳晶体利用湿式纳米研磨方式，以单一方向研磨,产生厚度为纳米化，面积为微米化的石墨烯微片；
所述石墨烯微片厚度最小化为5nm，石墨烯微片增强红外线辐射波长，其波长最高峰值在7.5～9.5μm。
2.一种权利要求1所述水性辐射散热涂料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
S1.水性树脂添加助溶剂和水加温软化后搅拌均匀
S2.投入球磨机后添加颜料,填料研磨搅拌
S3.球磨机研磨,4小时,测试过滤是否残存颗粒/结块
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