CN106189679A - 石墨烯粉体涂料、其制作方法及其涂布方法 - Google Patents
石墨烯粉体涂料、其制作方法及其涂布方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106189679A CN106189679A CN201510277723.0A CN201510277723A CN106189679A CN 106189679 A CN106189679 A CN 106189679A CN 201510277723 A CN201510277723 A CN 201510277723A CN 106189679 A CN106189679 A CN 106189679A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- resin
- coating
- surfaction
- agent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 174
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 150
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 85
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 57
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000003229 sclerosing agent Substances 0.000 claims description 29
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 19
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 18
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 13
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 13
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 12
- -1 polyoxy nitrogen benzocyclohexane Polymers 0.000 claims description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 11
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 9
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 9
- MWSKJDNQKGCKPA-UHFFFAOYSA-N 6-methyl-3a,4,5,7a-tetrahydro-2-benzofuran-1,3-dione Chemical compound C1CC(C)=CC2C(=O)OC(=O)C12 MWSKJDNQKGCKPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims description 7
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 7
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 7
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- OHJDDRJXKMWSFJ-UHFFFAOYSA-N 2,4-diethyl-5-methylbenzene-1,3-diamine Chemical compound CCC1=C(C)C=C(N)C(CC)=C1N OHJDDRJXKMWSFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- HGXVKAPCSIXGAK-UHFFFAOYSA-N 2,4-diethyl-6-methylbenzene-1,3-diamine;4,6-diethyl-2-methylbenzene-1,3-diamine Chemical compound CCC1=CC(CC)=C(N)C(C)=C1N.CCC1=CC(C)=C(N)C(CC)=C1N HGXVKAPCSIXGAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 5
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 5
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 claims description 5
- GZCGUPFRVQAUEE-SLPGGIOYSA-N aldehydo-D-glucose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O GZCGUPFRVQAUEE-SLPGGIOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229940106691 bisphenol a Drugs 0.000 claims description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 5
- SOOZEQGBHHIHEF-UHFFFAOYSA-N methyltetrahydrophthalic anhydride Chemical compound C1C=CCC2C(=O)OC(=O)C21C SOOZEQGBHHIHEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims description 5
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims description 5
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 5
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 5
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 claims description 5
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 claims description 5
- PISLZQACAJMAIO-UHFFFAOYSA-N 2,4-diethyl-6-methylbenzene-1,3-diamine Chemical compound CCC1=CC(C)=C(N)C(CC)=C1N PISLZQACAJMAIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- 229950000845 politef Drugs 0.000 claims description 4
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 claims description 4
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 3
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 229940098458 powder spray Drugs 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000007592 spray painting technique Methods 0.000 claims description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 3
- KMOUUZVZFBCRAM-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,6-tetrahydrophthalic anhydride Chemical compound C1C=CCC2C(=O)OC(=O)C21 KMOUUZVZFBCRAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000010422 painting Methods 0.000 claims description 2
- UFDHBDMSHIXOKF-UHFFFAOYSA-N tetrahydrophthalic acid Natural products OC(=O)C1=C(C(O)=O)CCCC1 UFDHBDMSHIXOKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009503 electrostatic coating Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007590 electrostatic spraying Methods 0.000 abstract description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 abstract 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 27
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 27
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 14
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 125000002837 carbocyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 2
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Abstract
本发明是一种石墨烯粉体涂料、其制作方法及其涂布方法，其涂料是利用表面改质石墨烯片与可固化树脂混合；其涂布以静电喷涂方式将石墨烯粉体涂料喷涂于目标基材。此石墨烯粉体涂料，利用石墨烯本身的热传导性及导电性，来改善粉体的静电涂装的缺失，并且改善目标基材的散热、抗氧化及耐酸碱等特性。
Description
技术领域
本发明是有关于一种石墨烯粉体涂料、其制作方法及其涂布方法，尤其是利用表面改质石墨烯片与可固化混合树脂的兼容性及均一性，能增强界面强度，提高对目标基材的散热、抗氧化及耐酸碱特性。
背景技术
众所周知，石墨烯是以SP2混成轨域组成六角形蜂巢排列的二维晶体，厚度约0.335nm，仅仅是一个碳原子的直径大小而已，也是目前世上最薄的材料，尤其还拥有优异的电学和热学性质，其中电阻率约10-6Ω·cm，理论热传导系数5300W/mK，是散热材料极佳的选择。
在现有技术中，石墨烯的制备方法可大致分为剥离石墨法、直接生长法与奈米碳管转换法三大类，其中剥离石墨法可制得石墨烯粉体，而最适合应用于量产制程的为氧化还原法。此方法的原理为先将石墨氧化而形成氧化石墨烯，其中氧化石墨烯是一种石墨烯的氧化态，在表面与内层皆有含量极高的氧原子或是其他官能基，有助于溶液中的分散性，但是很容易破坏石墨烯的SP2结构，使得石墨烯的表面形成开环或是5碳环、7碳环，造成物理性质较一般的石墨烯还差。
氧化石墨烯经过高温或化学还原处理后即可得到还原石墨烯，使得石墨烯表面的官能基大量减少，并且成为薄片的二维形貌。此程序有助于恢复石墨烯的物理性质，但是当此类石墨烯与其他材料结合时，材料之间的异质性会使得相互之间的结合力变得较差，也即不利于结合。
许多常用的树脂皆具有优良、耐腐蚀、绝缘等性能，已广泛的应用于接合剂、涂料、绝缘材料以及复合材料中。由于复合材料具有强度较高、密度低的特点，已经逐渐成为不可或缺的材料之一，尤其是，其固化物具有粘着力强、绝缘性能好、稳定性强和收缩率小等优良特性，已在多种领域获得广泛的应用。
美国专利US 20100136256A1描述一种粉体涂装的涂料技术，主要是利利用0.1～10wt％奈米碳球与甲基丙烯酸甲酯混合，得到粉体涂料，可改善静电涂装后金属的自然散热性、静电消散、电磁屏蔽等缺失。此专利并将奈米碳球粉体涂料喷涂至5W LED灯罩，可降低灯罩温度，而与纯灯罩比较，可降低约15℃。奈米碳球的热传导系数为1600W/mk，而导电度约103S/cm2，虽然性能优异，不过价格不亚于奈米碳管，材料成本相当高，不利于扩大应用领域。
中国专利CN104292917A描述了一种环保散热型粉末涂料，其涂料是以热固性或热塑性树脂为基体，并添加数种陶瓷颗粒以及热传导系数较高的奈米碳管，可使电子产品降温达20℃以上，因而电气效能可提升约60％。但是奈米碳管为一维结构，与树脂的亲合程度不佳，且虽然单臂奈米碳管的热传导系数大于2800W/mk，然而此专利的奈米碳管添加量为约12～40wt％，因此，从添加量来看其价格可能不低，不利于市场竞争力。
因此，需要一种新颖的石墨烯粉体涂料及其制作方法，利用石墨烯本身的热传导性及导电性比奈米碳球和奈米碳管还高的特性以改善热传、导电功效，同时石墨烯为二维结构，在与树脂的亲合程度上是较零维结构的奈米碳球和一维的奈米碳管为佳，尤其是石墨烯的改质表面可大幅提高与树脂之间的亲和性，且少量的石墨烯即可改善整体粉体的静电涂装的缺失，并改善目标基材的散热、抗氧化及耐酸碱等特性，以解决上述现有技术的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种石墨烯粉体涂料，用以通过静电涂布的方式而涂布于目标对象的表面，主要是包含可固化混合树脂及多个表面改质奈米石墨烯片，其中可固化混合树脂包含可固化树脂及硬化剂，占总体石墨烯粉体涂料的50-99wt％，而表面改质奈米石墨烯片是均匀分布于可固化混合树脂中，并占总体石墨烯粉体涂料的0.01-15wt％。
每个表面改质奈米石墨烯片具有至少一表面改质层，是通过披覆至少一表面改质剂而形成，且表面改质剂是选自一偶合剂，其中偶合剂的化学结构为Mx(R)y(R’)z，而M是金属元素，R是亲水性官能基，R’是亲油性官能基，0≦x≦6，1≦y≦20，且1≦z≦20。此外，表面改质奈米石墨烯片的氧含量为2-20wt％，而亲水性官能基及亲油性官能基可使得表面改质奈米石墨烯片能与可固化树脂或硬化剂之间产生化学键结。
上述的可固化树脂具有化学稳定性高及机械强度优异的优点，能有效地提升目标对象的机械强度及化学稳定性，而硬化剂及可固化树脂可150～250℃下产生交联，形成稳固结构。还可进一步加入催化剂，以加速树脂与硬化剂的交联反应速率，防止在加热交联的过程当中因可固化树脂黏度的改变而影响到表面改质奈米石墨烯片在可固化混合树脂中的分散均匀性。
可固化树脂可包含环氧树脂、聚氧氮苯并环己烷、聚氨酯树脂、硅酮树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、尿素甲醛树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚酯树脂的至少其中之一。
硬化剂是包含二乙基甲苯二胺(Diethylmethylbenzenediamine，DETDA)、聚酰胺固化剂、酚系硬化剂、双酚A、脂环族胺类环氧硬化剂、酸酐，以及甲基四氢苯酐(Methyltetrahydrophthalic Anhydride，MTHPA)的至少其中之一，尤其是硬化剂与可固化树脂可在150～250℃下产生交联(Crosslinking)。
石墨烯粉体涂料可进一步包含填充剂，是选自奈米碳管、奈米碳球、碳黑、氮化硼、碳化硅、氧化锌、氧化硅、粘土或陶瓷粉体，或其组合。
本发明的另一目的在于提供一种石墨烯粉体涂料的制作方法，包括：奈米石墨烯片准备步骤，用以准备多个奈米石墨烯片，其中每个石墨烯片是由N个石墨烯层堆栈而形成，且N为1～1000的自然数；表面改质步骤，是将表面改质剂涂布在奈米石墨烯片的表面上，形成至少一表面改质层，进而形成多个具有改质层的奈米石墨烯片，其中表面改质剂可包含第一有机官能基团以及第二有机官能基团，且第一有机官能基团能与石墨烯层产生键结，而第二有机官能基团是位于石墨烯片的表面；押出步骤，是将具有改质层的奈米石墨烯片与可固化树脂及硬化剂充分搅拌，并经押出机进行加热、混炼、挤出的流程，而经滚筒压片的冷却后进行切片、粗碎，形成粗颗粒的表面改质石墨烯；以及粉碎步骤，是将粗颗粒的表面改质石墨烯经由切削、研磨处理而形成粒径分布均一的石墨烯粉体涂料。
本发明的再一目的在于提供一种石墨烯粉体涂料的涂布方法，包括：提供金属对象，可当作目标对象，并施加电压于金属对象；带电步骤，利用高压电极或摩擦带电的方式，使得石墨烯粉体涂料带有电荷，且其电荷是与金属物件的电性相反；涂布步骤，利用喷嘴将带电的石墨烯粉体涂料喷涂至金属对象的表面上而形成涂层；以及硬化步骤，将表面具有涂层的金属对象加热，使可固化树脂与硬化剂融熔并交联硬化，因而石墨烯粉体涂料可完全附着于金属对象表面上。
本发明石墨烯粉体涂料中的石墨烯具有优异的热传导性及导电性，可改善石墨烯粉体涂料的热传、导电功效，且二维结构的石墨烯能与树脂形成较佳的亲合程度，并通过石墨烯的改质表面大幅提高与树脂之间的亲和性，尤其是少量的石墨烯即可达到所需性能，因而降低整体材料成本。
附图说明
图1为依据本发明第一实施例石墨烯粉体涂料的示意图。
图2为依据本发明第二实施例石墨烯粉体涂料的制作方法的操作流程图。
图3为依据本发明第三实施例石墨烯粉体涂料的涂布方法的操作流程图。
附图标记说明：
1-石墨烯粉体涂料；10-可固化混合树脂；20-表面改质奈米石墨烯片；S11-奈米石墨烯片准备步骤；S12-表面改质步骤；S13-押出步骤；S14-粉碎步骤；S21-提供金属对象；S22-带电步骤；S23-涂布步骤；S24-硬化步骤。
具体实施方式
以下配合图标及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，使熟习该项技艺者在研读本说明书后能据以实施。
请参阅图1，本发明第一实施例石墨烯粉体涂料的示意图。要注意的是，为清楚展现本发明的主要特点，因此图1只是以示意方式显示其中主要组件之间的相对关系，并非根据实际大小而绘制，所以图中主要组件的厚度、大小、形状、排列、配置等等都只是参考而已，并非用以限定本发明的范围。
如图1所示，本发明的石墨烯粉体涂料1主要是包括可固化混合树脂10及多个表面改质奈米石墨烯片20，可利用静电涂布方式而涂布于目标对象的表面上，其中可固化混合树脂10包含可固化树脂及硬化剂，并占总体石墨烯粉体涂料1的50-99wt％，而表面改质奈米石墨烯片20是均匀分布于可固化混合树脂10中，并占总体石墨烯粉体涂料1的0.01-15wt％。
具体而言，每个表面改质奈米石墨烯片20都具有至少一表面改质层，是通过披覆至少一表面改质剂而形成，且表面改质剂是选自一偶合剂，其中偶合剂的化学结构为Mx(R)y(R’)z，且M是金属元素，R是亲水性官能基，而R’是亲油性官能基，并且0≦x≦6，1≦y≦20，以及1≦z≦20。再者，表面改质奈米石墨烯片20的氧含量约为2-20wt％，而上述亲水性官能基及亲油性官能基可使得表面改质奈米石墨烯片20能与可固化混合树脂10的可固化树脂或硬化剂产生化学键结，进而提升表面改质奈米石墨烯片20与可固化混合树脂10之间的亲和性，改善整体的热传导性。
较佳的，可固化树脂是包含环氧树脂、聚氧氮苯并环己烷、聚氨酯树脂、硅酮树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、尿素甲醛树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚酯树脂的至少其中之一，并且具有高化学稳定性及高机械强度，能有效提升目标对象的机械强度及化学稳定性。
此外，硬化剂是包含二乙基甲苯二胺(Diethylmethylbenzenediamine，DETDA)、聚酰胺固化剂、酚系硬化剂、双酚A、脂环族胺类环氧硬化剂、酸酐，以及甲基四氢苯酐(Methyltetrahydrophthalic Anhydride，MTHPA)的至少其中之一，尤其是硬化剂与可固化树脂可在150～250℃下产生交联(Crosslinking)。
本发明的石墨烯粉体涂料1还可进一步包含填充剂，比如奈米碳管、奈米碳球、碳黑、氮化硼、碳化硅、氧化锌、氧化硅、粘土或陶瓷粉体，或其组合。
进一步参考图2，本发明第二实施例石墨烯粉体涂料的制作方法的操作流程图。如图2所示，本发明石墨烯粉体涂料的制作方法包括依序进行的奈米石墨烯片准备步骤S11、表面改质步骤S12、押出步骤S13以及粉碎步骤S14，用以制作图1实施例的石墨烯粉体涂料。
首先，在奈米石墨烯片准备步骤S11中，准备多个奈米石墨烯片，其中每个石墨烯片是由N个石墨烯层堆栈而形成，且N为1～1000的自然数。
接着进行表面改质步骤S12，将表面改质剂涂布在奈米石墨烯片的表面上，形成至少一表面改质层，进而形成多个具有改质层的奈米石墨烯片，其中表面改质剂可包含至少一第一有机官能基团以及至少一第二有机官能基团，且第一有机官能基团能与石墨烯层产生键结，而第二有机官能基团是位于石墨烯片的表面。
在押出步骤S13中，将具有改质层的奈米石墨烯片与可固化树脂及硬化剂充分搅拌，并经押出机进行加热、混炼、挤出的流程，再经滚筒压片的冷却后进行切片、粗碎，形成粗颗粒的表面改质石墨烯。
最后进行粉碎步骤S14，将押出步骤S30所形成粗颗粒的表面改质石墨烯经由切削、研磨处理而形成粒径分布均一的石墨烯粉体涂料。
此外参考图3，本发明第三实施例石墨烯粉体涂料的涂布方法的操作流程图。如图3所示，本发明石墨烯粉体涂料的涂布方法包括依序进行的提供金属对象S21、带电步骤S22、涂布步骤S23以及硬化步骤S24，其中金属对象可当作目标对象，并施加电压于金属对象；带电步骤S22是利用高压电极或摩擦带电的方式，使得石墨烯粉体涂料带有电荷，且其电荷是与金属物件的电性相反：涂布步骤S23是利用喷嘴将带电的石墨烯粉体涂料喷涂至金属对象的表面上而形成涂层；硬化步骤S24是将表面具有涂层的金属对象加热，使可固化树脂与硬化剂融熔并交联硬化，因而石墨烯粉体涂料可完全附着于金属对象表面上。
以下为具体的实验性示例，可用以清楚说明本发明的特点及功效。
[实验性示例1]
取30克的表面改质奈米石墨烯片与970克的可固化树脂(聚酯和环氧树脂混合)，并经由搅拌均匀混合、研磨粉粹、造粒，形成均匀混合的粉体，并通过粉体静电涂装机而喷涂至1mm铝板上，形成具有石墨烯的涂布层。
[实验性示例2]
取实验性示例1所述的铝板(未涂布任何涂料)与具有石墨烯涂布层的铝板，利用8W LED做为热源以加热2块铝板，并在60分钟后，铝板(未涂布任何涂料)的热源温度为81.1℃，而具有石墨烯涂布层的铝板的热源温度为67℃。由此可知具有石墨烯涂布层的铝板，可以有效使的热源的问度下降14.1℃，也即下降幅度为17.4％。
[实验性示例3]
取实验性示例1所述的铝板(未涂布任何涂料)与具有石墨烯涂布层铝板，并将电热片做为热源而提供8W的能量以加热铝板，在经30分钟后，铝板(未涂布任何涂料)的热源温度为84.1℃，而具有石墨烯涂布层的铝板的热源温度为72.2℃。由此可知具有石墨烯涂布层的铝板，可以有效使得热源下降11.9℃，也及下降幅度为14.1％。
[实验性示例4]
取20克的表面改质奈米石墨烯片与980克的可固化树脂(聚酯和环氧树脂混合)，经由搅拌均匀混合、研磨粉粹、造粒，其均匀混合后飞粉体以粉体静电涂装机喷涂至1mm铝板上，形成具有石墨烯的涂布层。此具有石墨烯涂布层的铝板，经由ASTM B-117盐雾测试，其结果可达1000小时。
[实验性示例5]
取实验性示例4所述的铝板(未涂布任何涂料)与具有石墨烯涂布层的铝板，以8W LED做为热源来加热2块铝板，经过60分钟后，铝板(未涂布任何涂料)的热源温度为79.7℃，而具有石墨烯涂布层的铝板的热源温度为64.5℃。由此可知具有石墨烯涂布层的铝板，可以有效使得热源下降15.2℃，也即下降幅度为19％。
[实验性示例6]
取实验性示例4所述的铝板(未涂布任何涂料)与具有石墨烯涂布层的铝板，以电热片做为热源并提供8W的能量来加热铝板，经30分钟后，铝板(未涂布任何涂料)的热源温度为79.6℃，而具有石墨烯涂布层的铝板的热源温度为71.4℃。由此可知具有石墨烯涂布层的铝板，可以有效使得热源下降8.2℃，也即下降幅度为10.3％。
综上所述，本发明的主要特点在于利用石墨烯本身的优异热传导性及导电性以改善石墨烯粉体涂料的整体热传、导电功效，且石墨烯具有二维结构，能与树脂形成较佳的亲合程度，尤其是石墨烯的改质表面可进一步提高亲和性。
此外，本发明的另一特点在于少量的石墨烯即可达到改善性能的目的，可降低整体材料成本，相当具有成本优势，能扩大应用领域并提高产业利用性。
以上所述者仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，是以，凡有在相同的发明精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。
Claims (11)
1.一种石墨烯粉体涂料，是用以涂布于一目标对象的表面上，其特征在于，包括：
一可固化混合树脂，占该石墨烯粉体涂料的50-99wt％，并包含一可固化树脂及一硬化剂；以及
多个表面改质奈米石墨烯片，是均匀分布于该可固化混合树脂中，并占该石墨烯粉体涂料的0.01-15wt％，
其中每个该表面改质奈米石墨烯片都具有至少一表面改质层，是通过披覆至少一表面改质剂而形成，且该表面改质剂是选自一偶合剂，而该偶合剂的化学结构为Mx(R)y(R’)z，且M是金属元素，R是亲水性官能基，而R’是亲油性官能基，并且0≦x≦6，1≦y≦20，以及1≦z≦20，该亲水性官能基及该亲油性官能基是用以使得该表面改质奈米石墨烯片与该可固化混合树脂的可固化树脂或硬化剂产生化学键结。
2.根据权利要求1所述的石墨烯粉体涂料，其特征在于，该可固化树脂是包含环氧树脂、聚氧氮苯并环己烷、聚氨酯树脂、硅酮树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、尿素甲醛树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚酯树脂的至少其中之一。
3.根据权利要求2所述的石墨烯粉体涂料，其特征在于，该硬化剂是包含二乙基甲苯二胺(Diethylmethylbenzenediamine，DETDA)、聚酰胺固化剂、酚系硬化剂、双酚A、脂环族胺类环氧硬化剂、酸酐，以及甲基四氢苯酐(Methyltetrahydrophthalic Anhydride，MTHPA)的至少其中之一，且该硬化剂及该可固化树脂是在150～250℃下产生交联(Crosslinking)。
4.根据权利要求1所述的石墨烯粉体涂料，其特征在于，进一步包含一填充剂，且该填充剂为奈米碳管、奈米碳球、碳黑、氮化硼、碳化硅、氧化锌、氧化硅、粘土或陶瓷粉体，或其组合。
5.一种石墨烯粉体涂料的制作方法，是用以制作一石墨烯粉体涂料，其特征在于，包括：
一奈米石墨烯片准备步骤，是准备多个奈米石墨烯片，其中每个石墨烯片是由N个石墨烯层堆栈而形成，且N为1～1000的自然数；
一表面改质步骤，将一表面改质剂涂布在所述奈米石墨烯片的表面上，形成至少一表面改质层，进而形成多个具有改质层的奈米石墨烯片，该表面改质剂包含至少一第一有机官能基团以及至少一第二有机官能基团，且该第一有机官能基团与该石墨烯层产生键结，而该第二有机官能基团是位于该奈米石墨烯片的表面；
一押出步骤，将所述具有改质层的奈米石墨烯片与一可固化树脂及一硬化剂充分搅拌，并经一押出机进行加热、混炼、挤出的流程，再经一滚筒压片的冷却后，进行切片、粗碎，形成多个粗颗粒的表面改质石墨烯；以及
一粉碎步骤，将所述粗颗粒的表面改质石墨烯经由切削、研磨处理而形成粒径分布均一的该石墨烯粉体涂料。
6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，该可固化树脂是包含环氧树脂、聚氧氮苯并环己烷、聚氨酯树脂、硅酮树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、尿素甲醛树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚酯树脂的至少其中之一，该硬化剂是包含二乙基甲苯二胺(Diethylmethylbenzenediamine，DETDA)、聚酰胺固化剂、酚系硬化剂、双酚A、脂环族胺类环氧硬化剂、酸酐，以及甲基四氢苯酐(Methyltetrahydrophthalic Anhydride，MTHPA)的至少其中之一，且该硬化剂及该可固化树脂是在150～250℃下产生交联(Crosslinking)。
7.一种石墨烯粉体涂料的涂布方法，其特征在于，包含：
提供一金属对象，当作一目标对象，并施加电压于该金属对象；
一带电步骤，利用高压电极或摩擦带电的方式，使得一石墨烯粉体涂料带有电荷，且其电荷是与该金属物件的电性相反；
一涂布步骤，利用一喷嘴将带电的该石墨烯粉体涂料喷涂至该金属对象的表面上而形成一涂层；以及
一硬化步骤，将表面具有该涂层的该金属对象加热，使该可固化树脂与该硬化剂融熔并交联硬化，因而该石墨烯粉体涂料完全附着于该金属对象表面上。
8.根据权利要求7所述的涂布方法，其特征在于，该石墨烯粉体涂料包含一可固化混合树脂以及多个表面改质奈米石墨烯片，且该可固化混合树脂占该石墨烯粉体涂料的50-99wt％，并包含一可固化树脂及一硬化剂，而所述表面改质奈米石墨烯片是均匀分布于该可固化混合树脂中，并占该石墨烯粉体涂料的0.01-15wt％。
9.根据权利要求7所述的涂布方法，其特征在于，该表面改质奈米石墨烯片都具有至少一表面改质层，是通过披覆至少一表面改质剂而形成，且该表面改质剂是选自一偶合剂，而该偶合剂的化学结构为Mx(R)y(R’)z，且M是金属元素，R是亲水性官能基，而R’是亲油性官能基，并且0≦x≦6，1≦y≦20，以及1≦z≦20，该亲水性官能基及该亲油性官能基是用以使得该表面改质奈米石墨烯片与该可固化混合树脂的可固化树脂或硬化剂产生化学键结。
10.根据权利要求8所述的涂布方法，其特征在于，该可固化树脂是包含环氧树脂、聚氧氮苯并环己烷、聚氨酯树脂、硅酮树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、尿素甲醛树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚酯树脂的至少其中之一。
11.根据权利要求10所述的涂布方法，其特征在于，该硬化剂是包含二乙基甲苯二胺(Diethylmethylbenzenediamine，DETDA)、聚酰胺固化剂、酚系硬化剂、双酚A、脂环族胺类环氧硬化剂、酸酐，以及甲基四氢苯酐(Methyltetrahydrophthalic Anhydride，MTHPA)的至少其中之一，且该硬化剂及该可固化树脂是在150～250℃下产生交联(Crosslinking)。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW104114816A TW201639784A (zh) | 2015-05-08 | 2015-05-08 | 石墨烯粉體塗料、其製作方法及其塗佈方法 |
| TW104114816 | 2015-05-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106189679A true CN106189679A (zh) | 2016-12-07 |
Family
ID=57459421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510277723.0A Pending CN106189679A (zh) | 2015-05-08 | 2015-05-27 | 石墨烯粉体涂料、其制作方法及其涂布方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106189679A (zh) |
| TW (1) | TW201639784A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107197612A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-09-22 | 广州华钻电子科技有限公司 | 一种超亲水性均热板 |
| CN107558247A (zh) * | 2017-08-23 | 2018-01-09 | 江苏澳洋世家服装有限公司 | 掺杂型石墨烯涂层布料及其制备方法 |
| CN108148397A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-12 | 山东凯恩新材料科技有限公司 | 一种导热聚酰胺封装材料的研究及制备方法 |
| CN108889587A (zh) * | 2017-03-27 | 2018-11-27 | 中原大学 | 石墨烯材料体及其制造方法 |
| CN108987089A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-12-11 | 陈亮 | 一种石墨烯渗入磁性体的生产工艺 |
| CN109003800A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-12-14 | 陈亮 | 一种磁铁表面涂覆石墨烯的生产工艺 |
| CN109608978A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-12 | 烯旺新材料科技股份有限公司 | 一种用于led灯表面的石墨烯粉末涂料及其制备方法 |
| CN110922861A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-03-27 | 上海硅扬电子科技有限公司 | 一种防腐散热粉末涂料 |
| CN113897130A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-07 | 西安特种设备检验检测院 | 电梯导靴靴衬用碳化硅石墨烯尼龙复合涂层及制备方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102079385B1 (ko) * | 2017-10-24 | 2020-02-19 | 주식회사 케이씨씨 | 대전방지용 분체도료 조성물 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009179700A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Teijin Ltd | 熱伝導性粉体塗料組成物 |
| CN102898680A (zh) * | 2011-07-29 | 2013-01-30 | 安炬科技股份有限公司 | 表面改质的石墨烯 |
| CN104031716A (zh) * | 2013-03-06 | 2014-09-10 | 安炬科技股份有限公司 | 含有石墨烯的润滑油 |
| CN104071773A (zh) * | 2013-03-25 | 2014-10-01 | 安炬科技股份有限公司 | 奈米石墨片结构 |
| CN104087125A (zh) * | 2014-07-28 | 2014-10-08 | 南京航空航天大学 | 一种海洋环氧富锌防腐粉末涂料及其制备方法 |
| CN104194585A (zh) * | 2014-09-18 | 2014-12-10 | 周诚 | 一种石墨烯改性的树脂粉末涂料及其生产工艺 |
| CN104497809A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-08 | 山东朗法博粉末涂装科技有限公司 | 导电粉末涂料 |
-
2015
- 2015-05-08 TW TW104114816A patent/TW201639784A/zh unknown
- 2015-05-27 CN CN201510277723.0A patent/CN106189679A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009179700A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Teijin Ltd | 熱伝導性粉体塗料組成物 |
| CN102898680A (zh) * | 2011-07-29 | 2013-01-30 | 安炬科技股份有限公司 | 表面改质的石墨烯 |
| CN104031716A (zh) * | 2013-03-06 | 2014-09-10 | 安炬科技股份有限公司 | 含有石墨烯的润滑油 |
| CN104071773A (zh) * | 2013-03-25 | 2014-10-01 | 安炬科技股份有限公司 | 奈米石墨片结构 |
| CN104087125A (zh) * | 2014-07-28 | 2014-10-08 | 南京航空航天大学 | 一种海洋环氧富锌防腐粉末涂料及其制备方法 |
| CN104194585A (zh) * | 2014-09-18 | 2014-12-10 | 周诚 | 一种石墨烯改性的树脂粉末涂料及其生产工艺 |
| CN104497809A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-08 | 山东朗法博粉末涂装科技有限公司 | 导电粉末涂料 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108889587A (zh) * | 2017-03-27 | 2018-11-27 | 中原大学 | 石墨烯材料体及其制造方法 |
| CN107197612A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-09-22 | 广州华钻电子科技有限公司 | 一种超亲水性均热板 |
| CN107197612B (zh) * | 2017-07-10 | 2023-04-11 | 广州华钻电子科技有限公司 | 一种超亲水性均热板 |
| CN107558247A (zh) * | 2017-08-23 | 2018-01-09 | 江苏澳洋世家服装有限公司 | 掺杂型石墨烯涂层布料及其制备方法 |
| CN108148397A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-12 | 山东凯恩新材料科技有限公司 | 一种导热聚酰胺封装材料的研究及制备方法 |
| CN108987089A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-12-11 | 陈亮 | 一种石墨烯渗入磁性体的生产工艺 |
| CN109003800A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-12-14 | 陈亮 | 一种磁铁表面涂覆石墨烯的生产工艺 |
| CN109608978A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-12 | 烯旺新材料科技股份有限公司 | 一种用于led灯表面的石墨烯粉末涂料及其制备方法 |
| CN110922861A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-03-27 | 上海硅扬电子科技有限公司 | 一种防腐散热粉末涂料 |
| CN113897130A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-07 | 西安特种设备检验检测院 | 电梯导靴靴衬用碳化硅石墨烯尼龙复合涂层及制备方法 |
| CN113897130B (zh) * | 2021-09-30 | 2023-02-17 | 西安特种设备检验检测院 | 电梯导靴靴衬用碳化硅石墨烯尼龙复合涂层及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201639784A (zh) | 2016-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106189679A (zh) | 石墨烯粉体涂料、其制作方法及其涂布方法 | |
| Ma et al. | Strategies for enhancing thermal conductivity of polymer-based thermal interface materials: A review | |
| CN101787178B (zh) | 一种导热电绝缘复合材料组份及其制造方法 | |
| KR102400206B1 (ko) | 질화붕소 응집 입자, 질화붕소 응집 입자의 제조 방법, 그 질화붕소 응집 입자 함유 수지 조성물, 성형체, 및 시트 | |
| CN103756252A (zh) | 一种热固性树脂基导热复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN105323949B (zh) | 石墨烯印刷线路结构 | |
| JP2016108457A (ja) | 樹脂組成物及びその製造方法 | |
| CN103289325A (zh) | 一种高导热热固性树脂及其制备方法 | |
| CN106531391A (zh) | 软磁性粉末组合物及磁性元件的制作方法 | |
| CN107429107B (zh) | 散热涂敷组合物及通过其形成的散热单元 | |
| Kim et al. | Magnetic filler alignment of paramagnetic Fe3O4 coated SiC/epoxy composite for thermal conductivity improvement | |
| WO2017150748A1 (ko) | 자동차 조명 하우징 적용을 위한 고열전도성 복합조성물 및 그 제조방법 | |
| CN103756298A (zh) | 一种热塑性聚合物基导热复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN104710786A (zh) | 一种选择性激光烧结用的增韧材料及其制备方法 | |
| Lee et al. | 3D‐printed surface‐modified aluminum nitride reinforced thermally conductive composites with enhanced thermal conductivity and mechanical strength | |
| Kumar et al. | Thermal conductive epoxy adhesive composites filled with carbon-based particulate fillers: a comparative study | |
| JP6385155B2 (ja) | 熱伝導性ペーストの製造方法 | |
| KR101612454B1 (ko) | 필러 및 고분자 수지의 복합 재료 층이 포함된 방열 시트 및 그 제조방법 | |
| JP2013040062A (ja) | 六方晶窒化ホウ素粉末、それを含有する熱伝導性樹脂組成物及びそれによる成形体 | |
| CN104177748A (zh) | 纳米铜基3d打印用复合导电材料及其制备方法 | |
| CN110194910A (zh) | 具有低工作电压和高远红外辐射率的电热油墨及其制备方法 | |
| KR20210084007A (ko) | 코어-쉘 혼성구조의 방열 입자 및 이를 포함하는 복합체 | |
| CN110607087A (zh) | 一种奈米散热抗静电材料、奈米散热抗静电涂料及其制作工艺 | |
| JP7034534B2 (ja) | 複合材 | |
| CN108611670B (zh) | 一种高导热绝缘基材的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20161207 |