CN108690454B

CN108690454B - 一种石墨烯散热涂料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN108690454B
Application number: CN201710159995.XA
Authority: CN
Inventors: 韩东; 张娟娟; 刘顶; 王海龙
Original assignee: Shandong Shengquan New Material Co Ltd
Current assignee: Shandong Shengquan New Material Co Ltd
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2020-12-25
Anticipated expiration: 2037-03-17
Also published as: CN108690454A

Abstract

本发明涉及散热涂料领域，特别涉及一种石墨烯散热涂料及其制备方法和应用。一种石墨烯散热涂料，主要由以下成分组成：按重量份计，石墨烯材料5‑20份、填料10‑30份、高分子粘结剂50‑150份、溶剂20‑50份和涂料助剂5‑10份；石墨烯材料主要以两种形式存在于散热涂料中，其中粒径不大于5μm的石墨烯材料主要以吸附的方式与填料结合；粒径5‑15μm的石墨烯材料主要以分散的形式存在于散热涂料中。本发明提供的该涂料，成本低廉，石墨烯材料主要以两种形式存在于散热涂料中，分散均一稳定，更容易发挥石墨烯本征的特性，得到的涂料散热效果明显。

Description

一种石墨烯散热涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及散热涂料领域，具体而言，涉及一种石墨烯散热涂料及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代化电子工业的不断发展，电子产品不断向着微型化、轻量化、高功率化发展，电子产品在使用过程中会产生大量的热量，这些热量如果无法快速地散发出去，电子产品工作时的温度就会不断升高，从而极大地影响其中电子器件工作的可靠性和使用寿命。目前为了强化电子产品散热器的散热效果，主要是通过设计电子产品散热器的结构，增加散热器的面积及改变散热器的材质等方式来达到提升散热效果的目的，但是这些方法普遍存在加工工艺复杂、加工成本高昂、设备要求严苛等问题，同时散热效果也很难让人满意。

散热涂料是一种通过增强热源表面红外辐射率，从而提高物体表面散热效率的功能性涂料。热的传递方式主要有三种，分别是热传导、热对流和热辐射,热传导这一方式主要用来将电子器件产生的热量快速地导出到电子产品散热器表面，而热对流和热辐射主要是将散热器表面的热量散发到空气中去，在很多需要高效散热的领域，由于受到空间、尺寸及环境的制约，无法采用加速对流的方式将热量交换出去，因此，通过涂层技术增强红外辐射散热是首选解决方案，也是提高散热器散热性能的重要途径。在电子工业和电子器件迅速发展的今天，散热涂料被广泛关注。

石墨烯具有非常优异的热传导系数，理论计算和实验测量表明，单层石墨烯的室温导热系数高达5300W/(m·K)，是目前世界上已知的导热性最好的材料之一。此外，Matsumoto T.等人发现石墨烯的热辐射发射率在红外线范围为0.99，非常接近理论黑体辐射的热辐射发射率1，因此作为热辐射散热材料有相当大的潜力；相对于金属铜或铝较低的热辐射系数，石墨烯在散热应用上，兼具了热传导与热辐射的特性。因此，石墨烯用作散热填料可以同时发挥其优异的热传导和红外辐射功能，是一种高性能的散热填料。但是由于石墨烯材料的二维结构和巨大的比表面积使得其在基体材料中分散困难，并且难以获得高体积含量，进而无法表现出石墨烯本征的优异特性。

专利公开号为CN105273540A公开了一种石墨烯散热涂料及其制备方法和应用，其提供的石墨烯散热涂料中是通过在石墨烯中添加一维碳纳米材料和导热金属粉，增加涂料的纵向导热性能，实现散热的问题。但由于添加了导热金属粉，导热金属粉的稳定性和分散性不好，通过对导热金属粉进行包覆克服该缺陷，这样就增加了成本，并且其散热效果有待进一步提升。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种石墨烯散热涂料，成本低廉，石墨烯材料主要以两种形式存在于散热涂料中，更有利于石墨烯粉体在整个涂料体系中的分散，分散均一稳定，更容易发挥石墨烯本征的特性，得到的涂料散热效果明显。

本发明的第二目的在于提供一种所述的石墨烯散热涂料的制备方法，工艺简单，得到的涂料施工方便灵活，涂覆后的涂膜具有质量轻、强度高、柔韧性好、导热散热效果极佳、耐候性好等特点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种石墨烯散热涂料，主要由以下成分组成：按重量份计，石墨烯材料5-20份、填料10-30份、高分子粘结剂50-150份、溶剂20-50份和涂料助剂5-10份；

所述石墨烯材料主要以两种形式存在于散热涂料中，其中粒径不大于5μm的石墨烯材料主要以吸附的方式与填料结合；粒径5-15μm的石墨烯材料主要以分散的形式存在于散热涂料中。

本发明提供的石墨烯散热涂料中的不同粒径的石墨烯材料以两种形式分布，使其在涂料中充分的铺展，并与填料配合，形成稳定的分散体系，更容易发挥石墨烯本征的特性；通过限定各成分之间的配比，各成分之间协同增强作用，得到的石墨烯散热涂料具有涂膜质量轻、涂膜强度高、柔韧性好、导热散热效果极佳等特点，涂料施工方便，可薄层(15～40μm)喷涂或辊涂，也可厚层(大于50μm)刷涂或浸涂；同时，本发明制备的石墨烯散热涂料具有良好的耐候性，可以对基材产生很好的耐腐蚀效果。因此，本发明提供的石墨烯散热涂料在诸多领域有着良好的应用前景，如日常的电子产品(手机、电脑、大功率LED照明灯等)。

为了达到更好的协同增强作用，优选地，按重量份计，石墨烯复合粉体10-20份、填料15-25份、高分子粘结剂80-100份、溶剂30-40份和涂料助剂6-8份。

进一步地，所述填料选自炭黑、金刚石粉、滑石粉、碳纳米管、碳纤维、石墨、铜粉、氧化铝、氧化硅、氮化铝、云母鳞片、氮化硼、氮化镁、碳化硅、氧化镁、氧化锌中的一种或多种。经试验验证，这些填料均能很好的防止石墨烯的团聚，使得石墨烯粉体在整个涂料体系中分散均匀。

高分子粘结剂将各原料分散于涂膜中，形成类似网状或链接状结构，使得分散的石墨烯之间形成接触和相互作用，增加散热功能。经验证，以下种类的高分子粘结剂均能发挥很好的上述效果。进一步地，所述高分子粘结剂选自环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、氟碳树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、乙烯基树脂、醛酮树脂、纤维素树脂中的一种或多种。

进一步地，所述溶剂选自水、乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、甲苯、二甲苯、正己烷、环己烷、二氯甲烷、三氯甲烷、苯甲醇、正丁醇、甲乙酮、二丙酮醇、乙酸乙酯中的一种或多种。经验证，以上溶剂均能为石墨烯的分散提供良好的介质环境的作用。

进一步地，所述助剂包括分散剂、消泡剂、流平剂中的一种或多种。

分散剂主要起到稳定所分散的介质，改善粉体表面性质，调整粉体的运动性的作用，如分散剂可以为德谦904S或毕克BYK-163。

消泡剂，通过降低表面张力，抑制泡沫产生或消除已产生泡沫。如可以为德谦6800消泡剂或毕克BYK-024消泡剂。

流平剂是一种常用的涂料助剂，它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。能有效降低涂饰液表面张力，提高其流平性和均匀性的一类物质。可改善涂饰液的渗透性，能减少刷涂时产生斑点和斑痕的可能性，增加覆盖性，使成膜均匀、自然。如可以为德谦835流平剂或德谦8629流平剂。

以上分散剂、消泡剂、流平剂为本领域常规试剂，没有特别的限制，具有类似功能的试剂均在本发明的保护范围内。

进一步地，所述石墨烯材料包括石墨烯、还原氧化石墨烯、氧化石墨烯、生物质石墨烯及其衍生物的一种或多种。

本发明中的生物质石墨烯为以生物质为主要原料,经过催化、碳化等工艺制备而成的含有单层石墨烯、少层石墨烯、石墨烯纳米片层结构，并负载有金属/非金属化合物的复合碳材料。该生物质石墨烯中会存在碳元素的其他同素异形体、层数非单层甚至多层的石墨烯结构(例如3层、5层、10层、20层等)或其它元素。

对于上述的“其它元素”：

利用生物质作为原料制备得到的生物质石墨烯中，由于原料来自于植物，植物自身需要从土壤中吸收矿质元素，这些矿质元素在制备生物质石墨烯过程中得到了选择性的保留，矿质元素至少为Fe、Si、Al，还可含有K、Na、Ca、Mg、P、Mn和Co中的一种或几种。

因此，本发明中所指的生物质石墨烯具体为一种含有石墨烯的混合体。

具体地，本发明中所采用的生物质石墨烯采用现有的制备方法制得，例如：CN104118873A公开的方法；CN104016341A公开的方法；CN104724696A公开的方法；CN104724699A公开的方法；CN105060289A公开的方法等等。

本发明还提供了所述的石墨烯散热涂料的制备方法，包括以下步骤：

1)将部分石墨烯材料分散液与填料在水溶液中超声分散混合均匀，经过干燥后得到石墨烯复合粉体；

2)将高分子粘结剂、石墨烯复合粉体、溶剂和助剂混合均匀；

3)将步骤2)所得混合液和剩余石墨烯材料混合，研磨分散，至细度小于15μm即可。

由于粒径小的石墨烯材料容易团聚，不好分散，因此，本发明先将小粒径的石墨烯材料制成分散液，然后将分散液与填料混合，石墨烯材料主要以吸附的方式与填料结合；然后再与高分子粘结剂、溶剂和助剂混合，使以吸附存在的石墨烯处于较为稳定的状态，并为大粒径石墨烯的添加提供良好的环境；这时添加大粒径的石墨烯，大粒径石墨烯材料主要以分散的形式存在于散热涂料中，并处于稳定平衡的状态，使得最终制得的石墨烯散热涂料中，石墨烯能充分的发挥自身的功能，该涂料不仅具有很好的散热性能，并且易于涂膜，具有涂膜质量轻、涂膜强度高、柔韧性好、等特点，涂料施工方便。整个制备工艺简单，成本低廉。

其中，步骤1)中的干燥采用的方式包括真空烘干、冷冻干燥、喷雾干燥、流化床干燥方式中的任一种。

为了形成更稳定的石墨烯分散体系，进一步地，所述步骤1)和步骤3)中石墨烯材料的加入量的比例(质量比)为1:1-10。如在一些实施例中，步骤1)和步骤3)中石墨烯材料的加入量的比例为1:1；在一些实施例中，步骤1)和步骤3)中石墨烯材料的加入量的比例为1:2；在一些实施例中，步骤1)和步骤3)中石墨烯材料的加入量的比例为1:3；在一些实施例中，步骤1)和步骤3)中石墨烯材料的加入量的比例为1:5；在一些实施例中，步骤1)和步骤3)中石墨烯材料的加入量的比例为1:7；在一些实施例中，步骤1)和步骤3)中石墨烯材料的加入量的比例为1:9；在一些实施例中，步骤1)和步骤3)中石墨烯材料的加入量的比例为1:10；等等。

优选地，所述步骤1)加入的石墨烯粉体粒径不大于10μm，步骤3)加入的石墨烯粉体粒径为10-100μm。如步骤1)加入的石墨烯粉体粒径可以为3μm、5μm、7μm、8μm、10μm等等；步骤3)加入的石墨烯粉体粒径可以为10μm、15μm、20μm、40μm、50μm、70μm、80μm、100μm等等。

为了更便利的将各成分混合均匀，进一步地，在步骤2)中，混合选用高速搅拌机或高速分散机进行。

进一步地，选用高速搅拌机将各原料混合均匀，是在1000～2000rpm的转速下保持1～2小时，获得所述混合物料。制得的混合物料混合较好，满足后续制备的要求。

优选地，步骤3)中的研磨分散是在球磨机中以转速为1000～3000rpm研磨1～3小时。石墨烯复合粉体与其他原料混合后，经该转速和时间的研磨后，混合物料的细度小于15μm，并且各成分分散均一。

本发明还提供了所述的石墨烯散热涂料的应用，主要应用于电子行业散热装置涂层、LED散热装置涂层。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供的散热涂料中的石墨烯材料主要以两种形式存在，石墨烯粉体在整个涂料体系中的分散均一稳定，更容易发挥石墨烯本征的特性，得到的涂料散热效果明显。

(2)本发明提供的散热涂料的制备方法，通过逐步添加不同粒径的石墨烯粉体，不同粒径的石墨烯逐步形成相应的分散体系，墨烯粉体在整个涂料体系中的分散佳，更容易发挥石墨烯本征的特性，得到的涂料散热效果明显，整个制备工艺简单，成本低廉，解决现有技术中电子产品成本高昂的问题；

(4)本发明所制备的石墨烯散热涂料施工方便，涂覆形成的涂膜具有质量轻，干膜密度约为1.5g/cm³；强度高，抗冲击强度可达100kg·cm；柔韧性好，柔韧性≤1mm；导热散热效果极佳，涂膜热导率可达1.5W/m·K，在红外线范围的热辐射发射率为0.90；涂料可薄层(15～40μm)喷涂或辊涂，也可厚层(大于50μm)刷涂或浸涂；同时本发明制备的石墨烯散热涂料具有良好的耐候性和耐腐蚀效果，经盐雾试验进行验证，耐盐雾实验可达2000小时以上。

(5)本发明提供的石墨烯散热涂料在诸多领域有着良好的应用前景，主要应用于电子行业散热装置涂层(手机、电脑、航天或军事领域的电子器件等)以及LED散热装置涂层(如大功率LED照明灯等)，有利于电子产品的微型化发展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例1中测定未涂覆涂料和涂覆涂料的LED灯散热效果曲线图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

按重量份数计，取以下各原料：

环氧树脂100份、生物质石墨烯粉体10份(粒径8μm 5份，粒径50μm5份)、云母鳞片粉体(径向尺寸为100μm-200μm、厚度为1μm-3μm)10份、α-氧化铝5份、氮化铝5份、滑石粉3份、分散剂3份、消泡剂1份、流平剂2份、二甲苯14份、正丁醇4份、二丙酮醇2份。

(1)取粒径8μm的生物质石墨烯粉体，加水分散，制得石墨烯材料分散液，再向其中添加的云母鳞片粉体、α-氧化铝、氮化铝和滑石粉，在水中超声分散2h，90℃烘干6h得到石墨烯云母复合粉体；

(2)将环氧树脂、石墨烯云母复合粉体、二甲苯、正丁醇、二丙酮醇、分散剂、消泡剂以及流平剂混合后在高速分散机中以1500rpm的转速搅拌1小时，获得混合液；

(3)在上述混合液中加入粒径50μm的生物质石墨烯粉体，放入球磨机中进一步研磨分散，转速控制在2000rpm，研磨1小时，细度小于15μm，即得到石墨烯散热涂料。

制得的涂料经观察测试，其中的石墨烯材料主要以两种形式存在于散热涂料中，其中粒径不大于5μm的石墨烯材料主要以吸附的方式与填料结合；粒径5-15μm的石墨烯材料主要以分散的形式存在于散热涂料中。

得到的涂料进行散热性能测试，具体如下：

灯具散热器在涂覆涂料前进行前处理：铝片表面除油污、灰尘，然后进行喷丸处理；

将该散热涂料涂覆于12W LED灯具散热器上，涂覆方式为喷涂，涂覆的厚度为40μm；

分别测定未涂覆涂料和涂覆涂料的LED灯散热效果，结果见图1。从图1可以看到，涂覆有石墨烯散热涂料的LED灯的工作温度在60h内保持在63℃以下，并且按趋向走势也基本保持该温度，明显低于没有涂覆石墨烯散热涂料的LED灯的工作温度。

实施例2

按重量份数计，取以下各原料：

有机硅丙烯酸树脂75份、氨基树脂25份、生物质石墨烯粉体(粒径10μm 1份，粒径100μm 9份)10份、云母鳞片粉体10份、碳纤维粉末5份、氮化铝5份、滑石粉5份、分散剂3份、消泡剂1份、防沉剂2份、二甲苯14份、正丁醇4份、二丙酮醇2份；

(1)取粒径10μm的生物质石墨烯粉体，加水分散，制得石墨烯材料分散液，再向其中添加云母鳞片粉体、碳纤维粉末、氮化铝和滑石粉，在水中超声分散3h，90℃烘干6h得到石墨烯云母复合粉体；

(2)将有机硅丙烯酸树脂、氨基树脂、石墨烯云母复合粉体、二甲苯、正丁醇、二丙酮醇、分散剂、消泡剂以及流平剂混合后在高速分散机中以2000rpm的转速搅拌1小时，获得混合液；

(3)在上述混合液中加入粒径100μm的生物质石墨烯粉体，放入球磨机中进一步研磨分散，转速控制在3000rpm，研磨2小时，细度小于15μm，即得到石墨烯散热涂料。

得到的涂料同实施例1进行散热性能测试，涂覆有石墨烯散热涂料的LED灯的工作温度在60h内保持在62℃以下，并且按趋向走势也基本保持该温度，明显低于没有涂覆石墨烯散热涂料的LED灯的工作温度。

实施例3

按重量份数计，取以下各原料：

酚醛树脂50份、氧化石墨烯粉体(粒径7μm 4份，粒径60μm 16份)20份、云母鳞片粉体1份、炭黑3份、金刚石粉1份、碳纤维1份、石墨2份、铜粉2份、氮化硼2份、分散剂2份、消泡剂1份、流平剂2份、水3份、乙醇2份、丙酮4份、N-甲基吡咯烷酮3份、N,N-二甲基甲酰胺3份、正己烷3份、环己烷2份；

(1)取粒径7μm的氧化石墨烯粉体，加水分散，制得石墨烯材料分散液，再向其中添加云母鳞片粉体、炭黑、金刚石粉、碳纤维、石墨、铜粉和氮化硼，在水中超声分散4h，90℃烘干3h得到石墨烯云母复合粉体；

(2)将酚醛树脂、氧化石墨烯云母复合粉体、分散剂、消泡剂、流平剂、水、乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、正己烷以及环己烷混合后在高速分散机中以1000rpm的转速搅拌2小时，获得混合液；

(3)在上述混合液中加入粒径60μm的氧化石墨烯粉体，放入球磨机中进一步研磨分散，转速控制在2000rpm，研磨2小时，细度小于15μm，即得到石墨烯散热涂料。

得到的涂料同实施例1进行散热性能测试，涂覆有石墨烯散热涂料的LED灯的工作温度在60h内保持在65℃以下，并且按趋向走势也基本保持该温度，明显低于没有涂覆石墨烯散热涂料的LED灯的工作温度。

实施例4

按重量份数计，取以下各原料：

有机硅树脂KR-240 30份、醛酮树脂50份、生物质石墨烯粉体(粒径5μm 1份，粒径100μm 4份)5份、云母鳞片粉体(200μm-300μm、厚度为2μm-3μm)4份、氮化镁4份、氧化镁4份、氧化锌3份、分散剂3份、消泡剂2份、流平剂3份、苯甲醇10份、正丁醇5份、甲乙酮5份、二丙酮醇5份、乙酸乙酯5份。

(1)取粒径5μm生物质石墨烯粉体加水分散，得到分散液，加入云母鳞片粉体、氮化镁、碳化硅、氧化镁和氧化锌，在水中超声分散3h，85℃烘干5h得到石墨烯云母复合粉体；

(2)将有机硅树脂KR-240、醛酮树脂、石墨烯云母复合粉体、分散剂、消泡剂、流平剂、苯甲醇、正丁醇、甲乙酮、二丙酮醇以及乙酸乙酯混合后在高速分散机中以1500rpm的转速搅拌1小时，获得混合液；

(3)在上述混合液中加入粒径100μm的生物质石墨烯，混合，加入球磨机中进一步研磨分散，转速控制在2000rpm，研磨3小时，细度小于15μm，即得到石墨烯散热涂料。

得到的涂料同实施例1进行散热性能测试，涂覆有石墨烯散热涂料的LED灯的工作温度在60h内保持在61℃以下，并且按趋向走势也基本保持该温度，明显低于没有涂覆石墨烯散热涂料的LED灯的工作温度。

实施例5

按重量份数计，取以下各原料：

环氧树脂40份、丙烯酸树脂40份、聚氨酯树脂40份、聚酯树脂30份、还原氧化石墨烯(粒径5μm 2份，粒径60μm 13份)15份、滑石粉10份、碳纳米管10份、碳纤维10份、分散剂5份、消泡剂3份、流平剂2份、N,N-二甲基甲酰胺8份、甲苯8份、二甲苯5份、正己烷8份、环己烷6份、二氯甲烷10份、三氯甲烷5份。

(1)取粒径5μm的还原氧化石墨烯粉体加水分散，然后加入云母鳞片粉体、滑石粉、碳纳米管和碳纤维，在水中超声分散2h，85℃烘干6h得到石墨烯云母复合粉体；

(2)将环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、石墨烯云母复合粉体、分散剂、消泡剂、流平剂、N,N-二甲基甲酰胺、甲苯、二甲苯、正己烷、环己烷、二氯甲烷以及三氯甲烷混合后在高速分散机中以2000rpm的转速搅拌2小时，获得混合液；

(3)在上述混合液中依次加入粒径60μm的还原氧化石墨烯，加入球磨机中进一步研磨分散，转速控制在1000rpm，研磨4小时，细度小于15μm，即得到石墨烯散热涂料。

得到的涂料同实施例1进行散热性能测试，涂覆有石墨烯散热涂料的LED灯的工作温度在60h内保持在63℃以下，并且按趋向走势也基本保持该温度，明显低于没有涂覆石墨烯散热涂料的LED灯的工作温度。

实施例6

按重量份数计，取以下各原料：

丙烯酸树脂20份、醇酸树脂20份、氟碳树脂20份、乙烯基树脂20份、纤维素树脂20份、生物质石墨烯粉体(粒径4μm 1份，粒径100μm10份)11份、云母鳞片粉体20份、分散剂3份、消泡剂3份、流平剂2份、二甲苯25份、正丁醇15份。

(1)取粒径4μm的生物质石墨烯粉体，加水分散，然后加入径向尺寸为100μm-200μm、厚度为1μm-2μm的云母鳞片粉体，在水中超声分散4h，90℃烘干6h得到石墨烯云母复合粉体；

(2)将丙烯酸树脂、醇酸树脂、氟碳树脂、乙烯基树脂、纤维素树脂、石墨烯云母复合粉体、二甲苯、正丁醇、分散剂、消泡剂以及流平剂混合后在高速分散机中以1000rpm的转速搅拌2小时，获得混合液；

(3)在上述混合液中加入粒径100μm的生物质石墨烯，加入球磨机中进一步研磨分散，转速控制在3000rpm，研磨4小时，细度小于15μm，即得到石墨烯散热涂料。

得到的涂料同实施例1进行散热性能测试，涂覆有石墨烯散热涂料的LED灯的工作温度在60h内保持在60℃以下，并且按趋向走势也基本保持该温度，明显低于没有涂覆石墨烯散热涂料的LED灯的工作温度。

实施例7

按重量份数计，取以下各原料：

环氧树脂100份、生物质石墨烯粉体(粒径4μm 1份，粒径40μm 5份)6份、氮化镁20份、分散剂3份、消泡剂3份、流平剂2份、甲乙酮40份。

(1)取粒径4μm的生物质石墨烯粉体，加水分散，然后加入氮化镁，在水中超声分散4h，90℃烘干6h得到石墨烯云母复合粉体；

(2)将环氧树脂、石墨烯云母复合粉体、甲乙酮、分散剂、消泡剂以及流平剂混合后在高速分散机中以1000rpm的转速搅拌2小时，获得混合液；

(3)在上述混合液中加入粒径40μm的生物质石墨烯，加入球磨机中进一步研磨分散，转速控制在3000rpm，研磨4小时，细度小于15μm，即得到石墨烯散热涂料。

实施例8

按重量份数计，取以下各原料：

聚氨酯树脂100份、生物质石墨烯粉体(粒径4μm 1份，粒径60μm 10份)11份、氧化镁20份、分散剂3份、消泡剂3份、流平剂2份、N-甲基吡咯烷酮40份。

(1)取粒径4μm的生物质石墨烯粉体，加水分散，然后加入氧化镁，在水中超声分散4h，90℃烘干6h得到石墨烯云母复合粉体；

(2)将聚氨酯树脂、石墨烯云母复合粉体、N-甲基吡咯烷酮、分散剂、消泡剂以及流平剂混合后在高速分散机中以1000rpm的转速搅拌2小时，获得混合液；

(3)在上述混合液中加入粒径60μm的生物质石墨烯，加入球磨机中进一步研磨分散，转速控制在3000rpm，研磨4小时，细度小于15μm，即得到石墨烯散热涂料。

对比例1

采用与实施例4相同的各原料以及步骤制备散热涂料，不同的是，步骤(1)中把不同粒径的石墨烯全部加入，得到的涂料同实施例1进行散热性能测试，涂覆有石墨烯散热涂料的LED灯的工作温度在60h内保持在68℃以下。

对比例2

按照申请号为201510253099.0的对比实例1，采用与本发明实施例相同的方法测试散热性能，涂覆有石墨烯散热涂料的LED灯的工作温度在60h内保持在71℃以下，并且按趋向走势也基本保持该温度，明显低于没有涂覆石墨烯散热涂料的LED灯的工作温度。

对比例3

按照申请号为201510253099.0的对比实例3制得的散热涂料，采用与本发明实施例相同的方法测试散热性能，涂覆有石墨烯散热涂料的LED灯的工作温度在60h内保持在70℃以下，并且按趋向走势也基本保持该温度。

对比例4

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims

1.一种石墨烯散热涂料的制备方法，其特征在于，由以下成分组成：按重量份计，石墨烯材料5-20份、填料10-30份、高分子粘结剂50-150份、溶剂20-50份和涂料助剂5-10份；

所述石墨烯材料为生物质石墨烯；

所述填料为径向尺寸为200μm-300μm的云母鳞片、氮化镁、氧化镁和氧化锌的组合；

所述高分子粘结剂为有机硅树脂和醛酮树脂；

包括以下步骤：

1）将部分石墨烯材料分散液与填料在水溶液中超声分散混合均匀，经过干燥后得到石墨烯复合粉体；

2）将高分子粘结剂、石墨烯复合粉体、溶剂和涂料助剂混合均匀；

3）将步骤2）所得混合液和剩余石墨烯材料混合，研磨分散，至细度小于15μm即可；

所述步骤1）加入的石墨烯材料的粒径为5μm，步骤3）加入的石墨烯材料的粒径为100μm。

2.根据权利要求1所述的石墨烯散热涂料的制备方法，其特征在于，按重量份计，石墨烯材料10-20份、填料15-25份、高分子粘结剂80-100份、溶剂30-40份和涂料助剂6-8份。

3.根据权利要求1所述的石墨烯散热涂料的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自水、乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、甲苯、二甲苯、正己烷、环己烷、二氯甲烷、三氯甲烷、苯甲醇、正丁醇、甲乙酮、二丙酮醇、乙酸乙酯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的石墨烯散热涂料的制备方法，其特征在于，所述涂料助剂包括分散剂、消泡剂、流平剂中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的石墨烯散热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤1）和步骤3）中石墨烯材料的加入量的重量比例为1:1-10。

6.根据权利要求1所述的石墨烯散热涂料的制备方法，其特征在于，在步骤2）中，混合选用高速搅拌机或高速分散机进行；

选用高速搅拌机将各原料混合均匀，是在1000~2000 rpm的转速下保持1~2小时，获得所述混合液。

7.根据权利要求1所述的石墨烯散热涂料的制备方法，其特征在于，步骤3）中的研磨分散是在球磨机中以转速为1000~3000 rpm研磨1~4小时。