CN108976923A - 一种亲疏水混合蜂窝状导热涂料 - Google Patents

一种亲疏水混合蜂窝状导热涂料 Download PDF

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Abstract

本发明属于化工涂料领域，具体涉及一种亲疏水混合蜂窝状导热涂料。具体包括一种导热涂料，由二氧化硅溶胶、氧化石墨烯分散液和聚苯乙烯乳液，二氧化硅溶胶与氧化石墨烯分散液等体积。利用该导热涂料制备导热涂层的方法为：将待散热的载体浸入所述涂料中，2min后缓慢取出，取出速度为8～12cm/min，在室温下干燥；重复上述操作3次，干燥后在300℃下进行热处理，即得导热涂层。本发明制备的导热涂层中，氧化石墨烯和二氧化硅均匀分布形成蜂窝状结构，比于平滑的表面具有更大的比表面积，更利于导热通路的形成和热量的传递。且该涂层是超亲水‑超疏水混合表面，相对于普通单一疏水表面或者亲水表面，具有更好的池沸腾传热性能。

Description

一种亲疏水混合蜂窝状导热涂料
技术领域
本发明属于化工涂料领域，具体涉及一种亲疏水混合蜂窝状导热涂料。
背景技术
现在，电子产品或机械设备因其功率等问题，往往会产生过多热量，为了避免设备在运行过程中产生的废热堆积从而损伤设备，一般会采用具有较高热传导率的材料将废热导出。
散热单元与外界的接触面积大小是影响其散热性能的重要因素，因此，在不改变设备原油结构的情况下，一般会追求散热单元的面积越大越好。但一般高热传导率的材料表面都是平滑疏水状态，与外界接触面积小；同时，现在的电子产品、机械设备都逐渐往轻薄短小化设计，传统过大的传热材料已不再适用。
因此，开发一种非平滑态、散热性能优异的导热涂料，符合当今发展的趋势。
发明内容
本发明的目的是提供一种亲疏水混合蜂窝状导热涂料。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种涂料，按溶液体积份数，由13～30％的二氧化硅溶胶、13～30％的氧化石墨烯分散液、40～75％的聚苯乙烯乳液组成，且所述二氧化硅溶胶与氧化石墨烯分散液等体积；
所述二氧化硅溶胶的制备方法为：将正硅酸己酯加入无水乙醇中，搅拌均匀，加入浓氨水，45℃下搅拌12h，再加入乙烯基三乙氧基硅烷，即得二氧化硅溶胶；其中，按体积份数，正硅酸己酯：无水乙醇：浓氨水：A-151＝10：50～120：2～5:1；
所述氧化石墨烯分散液的制备方法为：按重量，将1份氧化石墨烯加入20～30份去离子水中，功率60W超声处理3h，即得氧化石墨烯分散液；
所述聚苯乙烯乳液的制备方法为：将苯乙烯单体加入去离子水中，再加入失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚，充分搅拌形成乳液，所得乳液在70℃下通入氮气，再加入浓度为3％的过硫酸铵水溶液，聚合反应7h，得到聚苯乙烯乳液；其中，按重量份数，苯乙烯单体：去离子水：Tween 80：过硫酸铵水溶液＝1:3～7：0.05～0.10：0.1～0.3。
优选的，按溶液体积份数，由22％的二氧化硅溶胶、56％的氧化石墨烯分散液、22％的聚苯乙烯乳液组成。
相应的，所述涂料在制备导热涂层中的应用。
相应的，利用所述涂料制备导热涂层的方法：将待散热的载体浸入所述涂料中，8～10min后取出，取出时间≤10s，在室温下干燥；重复上述操作3次，干燥后在300℃下进行热处理，即得导热涂层。
优选的，取出时间为10min。
本发明具有以下有益效果：
1、石墨烯的导热系数高，比表面积大，能显著提升涂料的导热性能，被广泛的应用于各种涂料中，但石墨烯极易团聚，破坏了材料分散的均匀性，导致涂料的综合导热性能降低。本发明将二氧化硅溶胶和氧化石墨烯分散液一起加入聚苯乙烯乳液，一部分的二氧化硅和氧化石墨烯通过静电作用力吸附到聚苯乙烯乳胶粒表面；另一部分则分散在乳液的水相中；并最终通过浸渍提拉法，形成氧化石墨烯和二氧化硅都分布均匀的表面结构，极利于导热通路的形成。
2、提高涂料的导热系数并不能完全提高其导热性能，还需要提高涂料与界面之间的导热性能才能更快地将热量传递出去。通过热处理分解有机组分(聚苯乙烯)，涂层表面呈现多孔蜂窝状，相比于平滑的表面具有更大的比表面积，更利于热量的传递。
3、本发明制备的涂层表面不同于常规的单一疏水结构表面，而是呈现亲水-疏水混合表面，并且通过蜂窝表面结构，达到了超亲水-超疏水混合表面的效果。针对水冷散热器，水达到一定温度后，在涂层表面形成气泡，涂层表面的疏水区作为气泡成核点，有效促进气泡成核，提高传热量；亲水区则限制了气泡在加热面上的铺展，提高了临界热流密度。这种混合表面相对于普通单一疏水表面或者亲水表面具有更好的池沸腾传热性能。
附图说明
图1为本发明蜂窝状涂层形成前后结构示意图。
具体实施方式
本发明涂料/涂层的制备方法如下：
1、制备二氧化硅溶胶：将正硅酸己酯加入无水乙醇中，搅拌均匀后再加入浓氨水，45℃下搅拌12h，再加入乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)，即得具有疏水性能的二氧化硅溶胶；其中，按体积份数，正硅酸己酯：无水乙醇：浓氨水：A-151＝10：50～120：2～5:1。
2、制备氧化石墨烯分散液：将由Hummers法制备的氧化石墨烯加入到去离子水中，超声处理3h(功率60W)，即得氧化石墨烯分散液；其中，按重量份数，氧化石墨烯：去离子水＝1:20～30。
3、制备聚苯乙烯乳液：将苯乙烯单体加入去离子水中，再加入失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚(Tween 80)，充分搅拌形成乳液，所得乳液在70℃下通入氮气，再加入浓度为3％的过硫酸铵水溶液，聚合反应7h，得到聚苯乙烯乳液；其中，按重量份数，苯乙烯单体：去离子水： Tween 80：过硫酸铵水溶液＝1:3～7：0.05～0.10：0.1～0.3。
4、将上述二氧化硅溶胶、氧化石墨烯分散液、聚苯乙烯乳液混合形成涂料胶体，将待散热的载体(如散热器)浸入涂料胶体溶液中，8～ 10min后取出，取出时间≤10s，以保证载体上涂层的均匀性，在室温下干燥；重复上述操作3次，干燥后在300℃下进行热处理，即得具有亲疏水性混合蜂窝状导热涂层；其中，按溶液体积份数比，二氧化硅溶胶：聚苯乙烯乳液：氧化石墨烯分散液＝13～30％:40～75％：13～30％；且二氧化硅溶胶与氧化石墨烯分散液等体积。
如图1所示，图1左图示意为：聚苯乙烯形成气泡，帮助二氧化硅与氧化石墨烯形成蜂窝状结构；图1右图示意为：经300℃热处理后，聚苯乙烯分解，留下蜂窝状涂层结构，为后续帮助载体导热散热做准备。
下面结合具体实施例对本发明进一步阐释。另外，使用上述范围内的技术方案制备的氧化石墨烯分散液制备导热涂料/涂层，最终导热性能相当，故未在实施例中展示制备氧化石墨烯分散液的参数。下述实施例中为方便操作，均采用氧化石墨烯：去离子水＝1:25。
对比例
按上述方法，制备氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯：去离子水＝ 1:25。制备聚苯乙烯乳液，苯乙烯单体：去离子水：Tween 80：过硫酸铵水溶液＝1:5：0.07：0.25。不添加二氧化硅溶胶，氧化石墨烯分散液：聚苯乙烯乳液＝44％：56％。提拉速度为10cm/min，制备涂层，作为对比例。
实施例一：优选二氧化硅溶胶的制备参数
1、按上述方法，制备二氧化硅溶胶10组，具体参数如表所示。制备氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯：去离子水＝1:25。制备聚苯乙烯乳液，苯乙烯单体：去离子水：Tween 80：过硫酸铵水溶液＝1:5：0.07： 0.25。二氧化硅溶胶：聚苯乙烯乳液：氧化石墨烯分散液＝22％：56％： 22％。提拉速度10cm/min，制备涂层10组。
表1二氧化硅溶胶具体参数
2、导热系数测试：采用C-THERM TCI导热系数测量仪，测试温度为20℃，对上述10组涂层进行导热系数测试。结果如表2所示。
表2导热系数展示
组别 导热系数(W/(m*K))
组1 25.6
组2 25.7
组3 25.6
组4 25.8
组5 25.7
组6 25.7
组7 25.6
组8 25.7
组9 25.7
组10 25.7
对比例 39.8
3、冷热循环升降温速度测试：将散热器内部通入50％的乙二醇和50％的水(体积比)。施加100kPa±20kPa的压力，以10℃到90℃进行温度循环，记录各涂层材料10℃到90℃升温过程所需时间，以及90℃到10℃降温过程所需时间。结果如表3所示。
表3冷热循环升降温效果展示
组别 升温时间(min) 降温时间(min)
组1 15.6 5.4
组2 15.4 5.3
组3 15.3 5.8
组4 15.7 5.3
组5 16.1 5.5
组6 16.2 5.5
组7 15.8 5.7
组8 15.9 5.6
组9 15.8 5.4
组10 15.7 5.3
对比例 6.5 18.9
从上述表2、表3可以看出，使用在本发明限定的范围内制备的二氧化硅溶胶，对最终导热涂料的性能影响差异不大，效果相当。
使用纯的氧化石墨烯，导热系数非常高，但在升降温试验中，导热系数较高的纯氧化石墨烯涂层升温时间显著低于本发明各组，降温时间显著高于本发明各组，说明其导热性能明显弱于本发明制备的复合涂层材料。
实施例二：优选聚苯乙烯乳液的制备参数
1、按上述方法制备聚苯乙烯乳液8组，具体参数如表4所示。按实施例一组4的方法制备二氧化硅溶胶8组；制备氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯：去离子水＝1:25。按照二氧化硅溶胶：聚苯乙烯乳液：氧化石墨烯分散液＝22％：56％：22％，提拉速度10cm/min，制备涂层8 组。
表4各组具体参数
2、按实施例一的方法测试导热系数，结果如表5所示。
表5导热系数展示
组别 导热系数(W/(m*K))
组1 26.0
组2 26.1
组3 25.9
组4 26.0
组5 26.1
组6 25.8
组7 25.7
组8 25.8
3、按实施例一的方法测试升降温效果，结果如表6所示。
表6冷热循环升降温效果展示
从上述表5、表6可以看出，使用在本发明限定的范围内制备的聚苯乙烯乳液，对最终导热涂料的性能影响差异不大，效果相当。对比例的相关数据已在实施例一中展示，此处效果相当，因此未再次展示。
实施例三：优选导热涂料的制备参数
1、按实施例一组4的方法制备二氧化硅溶胶5组；按实施例二组2 的方法制备聚苯乙烯乳液5组；按照氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯：去离子水＝1:25，制备氧化石墨烯分散液5组。按上述方法制备5组涂层，具体制备涂层的参数如表7所示。
表7各组具体参数
2、按实施例一的方法测试导热系数，结果如表8所示。
表8导热系数展示
3、按实施例一的方法测试升降温效果，结果如表9所示。
表9冷热循环升降温效果展示
组别 升温时间(min) 降温时间(min)
组1 12.3 7.6
组2 14.2 6.5
组3 15.8 5.3
组4 13.3 6.2
组5 12.9 7.9
组6 13.1 7.2
组7 13.5 7.8
对比例 6.5 18.9
从表8、表9可以看出，随着氧化石墨烯添量的增加，导热系数不断增加，但升降温效果时并不完全如此。氧化石墨烯和二氧化硅添量过低，无法有效形成蜂窝状结构，升温变快，降温变慢；氧化石墨烯添量过高，升降温效果也不理想。

Claims (5)

1.一种涂料，其特征在于：按溶液体积份数，由13～30％的二氧化硅溶胶、13～30％的氧化石墨烯分散液、40～75％的聚苯乙烯乳液组成，且所述二氧化硅溶胶与氧化石墨烯分散液等体积；
所述二氧化硅溶胶的制备方法为：将正硅酸己酯加入无水乙醇中，搅拌均匀，加入浓氨水，45℃下搅拌12h，再加入乙烯基三乙氧基硅烷，即得二氧化硅溶胶；其中，按体积份数，正硅酸己酯：无水乙醇：浓氨水：A-151＝10：50～120：2～5:1；
所述氧化石墨烯分散液的制备方法为：按重量，将1份氧化石墨烯加入20～30份去离子水中，功率60W超声处理3h，即得氧化石墨烯分散液；
所述聚苯乙烯乳液的制备方法为：将苯乙烯单体加入去离子水中，再加入失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚，充分搅拌形成乳液，所得乳液在70℃下通入氮气，再加入浓度为3％的过硫酸铵水溶液，聚合反应7h，得到聚苯乙烯乳液；其中，按重量份数，苯乙烯单体：去离子水：Tween80：过硫酸铵水溶液＝1:3～7：0.05～0.10：0.1～0.3。
2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：按溶液体积份数，由22％的二氧化硅溶胶、56％的氧化石墨烯分散液、22％的聚苯乙烯乳液组成。
3.权利要求1或2所述涂料在制备导热涂层中的应用。
4.一种利用权利要求1或2所述涂料制备导热涂层的方法，其特征在于：将待散热的载体浸入所述涂料中，8～10min后取出，取出时间≤10s，在室温下干燥；重复上述操作3次，干燥后在300℃下进行热处理，即得导热涂层。
5.根据权利要求4所述制备导热涂层的方法，其特征在于：取出时间为10min。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110484063A (zh) * 2019-07-08 2019-11-22 马春江 一种板材用速冻蜂窝涂层及其涂抹方法
CN113684689A (zh) * 2021-08-03 2021-11-23 扬州大学 基于乳液浸渍的超疏水织物的制备方法及其在海水淡化中的应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103937259A (zh) * 2014-04-04 2014-07-23 东莞市柏力有机硅科技有限公司 一种氧化石墨烯改性复合型导热硅橡胶及其制备方法
CN104877496A (zh) * 2015-04-24 2015-09-02 安徽华强防水防腐材料有限公司 一种防抗裂保温阻燃建材涂料重要组成成分
CN105111835A (zh) * 2015-08-13 2015-12-02 蚌埠市时代电子有限公司 一种Eva乳液散热涂料及其制备方法
KR101690669B1 (ko) * 2016-05-19 2016-12-28 조욱현 광확산 코팅막 조성물 및 이를 이용하여 제조된 광확산 코팅막 부재
CN106752424A (zh) * 2016-11-29 2017-05-31 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种聚苯乙烯耐磨损一体化超疏水涂层及其制备方法
CN107011760A (zh) * 2016-01-28 2017-08-04 3M中国有限公司 用于减反射涂层的涂料组合物及制法和由其制得的减反射膜

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103937259A (zh) * 2014-04-04 2014-07-23 东莞市柏力有机硅科技有限公司 一种氧化石墨烯改性复合型导热硅橡胶及其制备方法
CN104877496A (zh) * 2015-04-24 2015-09-02 安徽华强防水防腐材料有限公司 一种防抗裂保温阻燃建材涂料重要组成成分
CN105111835A (zh) * 2015-08-13 2015-12-02 蚌埠市时代电子有限公司 一种Eva乳液散热涂料及其制备方法
CN107011760A (zh) * 2016-01-28 2017-08-04 3M中国有限公司 用于减反射涂层的涂料组合物及制法和由其制得的减反射膜
KR101690669B1 (ko) * 2016-05-19 2016-12-28 조욱현 광확산 코팅막 조성물 및 이를 이용하여 제조된 광확산 코팅막 부재
CN106752424A (zh) * 2016-11-29 2017-05-31 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种聚苯乙烯耐磨损一体化超疏水涂层及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘万辉等: "《复合材料》", 31 March 2017, 哈尔滨工业大学出版社 *
梁仁杰等: "《化工工艺学》", 30 March 1998, 重庆大学出版社 *
理查德•布洛克利等: "《流体动力学与空气热力学》", 30 June 2016, 北京理工大学出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110484063A (zh) * 2019-07-08 2019-11-22 马春江 一种板材用速冻蜂窝涂层及其涂抹方法
CN110484063B (zh) * 2019-07-08 2021-10-22 苏州市东挺河智能科技发展有限公司 一种板材用速冻蜂窝涂层及其涂抹方法
CN113684689A (zh) * 2021-08-03 2021-11-23 扬州大学 基于乳液浸渍的超疏水织物的制备方法及其在海水淡化中的应用

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