CN109370414B - 一种石墨烯散热涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯散热涂料，包括如下重量份的各组分：聚酰胺树脂40‑45份、导热载体材料23‑27份、氧化石墨烯28‑31份、氨基化碳纳米管32‑35份、分散剂3‑6份、溶剂87‑98份。本发明在涂料制备过程中通过行星式搅拌机的研磨、撞击、剪切作用，将氧化石墨烯、导热载体材料和氨基化碳纳米管化合生成的物质团聚结构打开均匀分散在聚酰胺树脂中，然后将分散后的浆料加入篮式研磨机中，通过研磨机进行高压精细研磨能够提高浆料的细度，最后通过纳米分散设备进行高速纳米研磨，使得浆料细度达到纳米级，进而使得浆料中氧化石墨烯、导热载体材料和氨基化碳纳米管化合生成的导热填料分散更加均匀，使得制备的涂膜中均匀分散有导热介质，进而提高涂膜的平均导热性能。

Description

一种石墨烯散热涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于石墨烯涂料领域，涉及一种石墨烯散热涂料及其制备方法。
背景技术
随着电子产品的日新月异，电子产品越变越轻越薄，机体内部空间被压缩变得越来越狭窄，其散热能力也就越来越受到限制，因此如何使其产生的热量迅速传递与散发成为了电子产品的一个重要问题。如果不能使热量快速的传递，轻则容易导致电子产品变形老化，缩短使用寿命；重则可能引起电子产品的爆炸，导致安全事故。
石墨烯材料优异的导热、导电、光学、力学等特性，使其在电子产品领域具有重要的应用前景。然而，石墨烯作为一种粉体材料，其本身的片层状结构以及大比表面积、大比表面能的特性，决定了石墨烯容易团聚。当石墨烯达到一定层数，石墨烯的本身性能会下降；再增加一定层数的性能就相当于石墨了。
目前，石墨烯在涂料方面的应用还存在许多问题：石墨烯在溶剂中的容易团聚、难分散；石墨烯在溶剂中的含量低不利于发挥石墨烯优异的散热性能。有许多的材料研究人员，通过添加分散剂的方式将石墨烯分散在溶剂中，但是得到的石墨烯含量很低或者添加剂的比例很高或者涂料的石墨烯含量较低，如CN108250890A石墨烯含量仅为5～7份；如CN108394892A石墨烯浆液的含量仅为1～5mg/L并且添加剂较多；如CN108276867A所述的石墨烯散热涂料加入的树脂较多并且形成涂料的步骤的不利于较细石墨烯颗粒的形成，而石墨烯团聚不利于热量散发。石墨烯含量低则难以或不利于产业化；添加分散剂比例高则难以发挥石墨烯本身的优势。
电子行业使用的电路基板通常用覆铜箔板，其中覆铜箔板通常是在铜箔的表面粘合一层聚酯薄膜，由于聚酯薄膜的强度较低，在外力作用下容易出现刻蚀划痕甚至剥离，造成覆铜箔板性能降低，为了保护覆铜箔板通常在其表面刷涂一层散热涂料，不仅实现对覆铜箔板的保护，同时能够实现散热的效果，现有的散热涂料通常是直接在树脂中添加无机散热填料，然后进行搅拌混合制备，由于无机散热填料本身在搅拌混合过程中容易团聚，造成涂料分散不均匀，同时填料的粒径大小也影响涂料的分散性，同时为了提高涂料的机械强度，通常直接添加高强度的填料，由于高强度填料和无机散热填料同时在添加过程中分散在不同位置，造成不同位置的导热和强度分散不均匀，进而影响涂层的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯散热涂料及其制备方法，该涂料制备过程中通过行星式搅拌机的研磨、撞击、剪切作用，将氧化石墨烯、导热载体材料和氨基化碳纳米管化合生成的物质团聚结构打开均匀分散在聚酰胺树脂中，然后将分散后的浆料加入篮式研磨机中，通过研磨机中研磨锆珠的高压精细研磨能够提高浆料的细度，同时提高浆料的分散程度，最后通过纳米分散设备进行高速纳米研磨，使得浆料的细度达到0.08-0.0.09μm，浆料细度达到纳米级，进而使得浆料中氧化石墨烯、导热载体材料和氨基化碳纳米管化合生成的导热填料分散更加均匀，使得制备的涂膜中均匀分散有导热介质，进而提高涂膜的平均导热性能，使得涂膜的导热系数达到525W/(m·K)，解决了现有涂料制备过程中直接通过搅拌混合，造成无机填料的团聚进行影响涂料的性能。
本发明在涂料制备该过程中，使用氧化石墨烯，由于氧化石墨烯为单片层结构，同时由于氧化石墨烯上含有大量的环氧基团，进而将氨基化碳纳米管通过化学作用均匀排布在氧化石墨烯片层上，并且导热载体材料上的环氧基团也通过与排布在氧化石墨烯片层上的氨基化碳纳米管反应，进而使得导热载体材料通过碳纳米管连接在氧化石墨烯片层上，只需添加少量的分散剂即可实现涂料的均匀分布，由于导热载体材料中的氮化铝和氧化镁均具有较高的导热性能，同时碳纳米管也具有较高的导热性，而氧化石墨烯具有较大的比表面积，使得三者反应时，碳纳米管和导热载体材料均匀分布在氧化石墨烯片层上，进而使得制备的导热填料导热性能均匀，解决了现有涂料制备过程中直接将多种性能的填料同时添加进行混合制备，由于填料通过机械作用进行混合，在分散过程中填料分布位置不同，而导热载体材料的导热性能分散不均匀，进而造成涂料的平均导热性能较低，同时为了分散均匀添加大量的分散剂降低涂料性能的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种石墨烯散热涂料，包括如下重量份的各组分：
聚酰胺树脂40-45份、导热载体材料23-27份、氧化石墨烯28-31份、氨基化碳纳米管32-35份、分散剂3-6份、溶剂87-98份；
分散剂为烷基铵盐高分子共聚物、不饱和多元酰胺和低分子量酸性聚酯盐溶液等中的一种或几种；
溶剂为乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丁酮、环己酮等中的一种或几种；
其中导热载体材料的具体制备过程如下：
步骤1：将氮化铝和氧化镁粉末按照质量比为1：1的比例加入球磨机中混合研磨混合均匀，得到复合导热粉末；
步骤2：将双酚A型环氧树脂溶于乙醇中，同时向其中加入步骤1中制备的复合导热粉末，50℃超声分散30min，然后向其中逐滴加入甲苯二异氰酸酯，边滴加边超声震荡，滴加完全后超声反应1h，然后进行过滤洗涤，得到导热载体材料；由于双酚A型环氧树脂溶于乙醇，进而使得双酚A形环氧树脂均匀分散在复合导热粉末的表面，而甲苯二异氰酸酯则不溶于乙醇，同时由于双酚A型环氧树脂的主链上含有羟基，能够与甲苯二异氰酸酯反应，在反应过程中形成两层，甲苯二异氰酸酯在上层与复合导热粉末表面的双酚A型环氧树脂反应，使得复合导热粉末的表面复合一层复合膜；每克复合导热粉末中加入双酚A型环氧树脂2.1-2.2g，加入乙醇12mL,加入甲苯二异氰酸酯1.3-1.4g；
氨基化碳纳米管的具体制备过程如下：
①将碳纳米管加入混酸溶液中，在60℃恒温反应3h，然后进行过滤洗涤，干燥得到氧化碳纳米管，此时碳纳米管的外壁上含有大量的羧基功能基团；其中混酸溶液为浓硝酸和浓硫酸按照体积比为1：3.2的比例混合制备；
②将步骤①制备的氧化碳纳米管加入水中，混合均匀后升温至70℃，然后向反应容器中加入五氯化磷，恒温回流反应3h，然后进行过滤洗涤，得到酰氯化碳纳米管；其中每克氧化碳纳米管中加入五氯化磷2.3-2.4g；
③将步骤②制备的酰氯化碳纳米管加入无水乙醇中，超声分散均匀后向其中加入乙二胺，超声反应5h，然后进行过滤洗涤，得到氨基化碳纳米管，反应结构式如图1所示，酰氯化碳纳米管上含有酰氯基，通过与乙二胺进行取代反应生成酰胺，使得碳纳米管壁上引入氨基；其中每克酰氯化碳纳米管中加入乙二胺0.65-0.68g；
一种石墨烯散热涂料的制备方法，具体制备过程如下：
第一步，将氧化石墨烯、导热载体材料和溶剂总量中的50％放入行星式研磨机中研磨预分散，行星式搅拌机由多根搅拌滚轴交叉组成，每根滚轴的运动轨迹为行星式，转速为1-100r/min，搅拌机外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，搅拌时间为20min，然后向其中加入氨基化碳纳米管，控制温度在60-75℃，搅拌反应3-4h；其中的氧化石墨烯和导热载体材料中均含有环氧基团，而氨基化碳纳米管上接枝有氨基，在一定温度下，氨基化碳纳米管上的氨基与氧化石墨烯和导热载体材料上的环氧基团发生开环反应，由于氧化石墨烯上含有大量的环氧基团，进而将氨基化碳纳米管通过化学作用均匀排布在氧化石墨烯片层上，同时导热载体材料上的环氧基团也通过与排布在氧化石墨烯片层上的氨基化碳纳米管反应，进而使得导热载体材料通过碳纳米管连接在氧化石墨烯片层上，由于导热载体材料中的氮化铝和氧化镁均具有较高的导热性能，同时碳纳米管也具有较高的导热性，而氧化石墨烯具有较大的比表面积，使得三者反应时，碳纳米管和导热载体材料均匀分布在氧化石墨烯片层上，进而使得氧化石墨烯具有较高的导热性能，同时碳纳米管具有较高的机械强度和耐腐蚀性能，进而提高了复合材料的耐腐蚀性能，反应结构式如图2所示；
第二步，向第一步中研磨后的浆液中加入聚酰胺树脂和溶剂总量的30％，混合预分散，控制低速挡处于1-10RPM/min，高速挡处于2000-5000RPM/min，分散釜外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，搅拌时间0.5-3小时；通过研磨机的研磨、撞击、剪切作用，将氧化石墨烯、导热载体材料和氨基化碳纳米管化合生成的物质团聚结构打开均匀分散在聚酰胺树脂中；
第三步，向第二步研磨后得到的浆液中加入分散剂，控制低速挡处于0-10RPM，高速挡处于1000-5000RPM，分散釜外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，混合预分散10分钟，达到粒径<15μm，粘度20-50CPS；
第四步，将第三步研磨后的浆液取出，放入篮式设备中，加入剩余溶剂，混合分散，篮式研磨机其内设有篮子状装置，研磨锆珠置于篮子中，篮子内另有搅拌装置，研磨过程中，篮子装置与搅拌装置反方向运动，篮子装置的转速为10-500r/min，搅拌装置的转速为1000-5000r/min，篮式研磨机外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，混合分散1-5小时，达到粒径<5μm，粘度为50-110CPS；将分散后的浆料加入篮式研磨机中，通过研磨机中研磨锆珠的高压精细研磨能够提高浆料的细度，同时提高浆料的分散程度；
第五步，将第四步中研磨后的浆液取出，加入到纳米分散设备中，该纳米分散设备为自带外循环系统的高速纳米研磨设备；控制转速挡位为2000-5000RPM，控制循环泵的挡位为500-10000PRM，分散釜外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，加强分散5-20小时，达到粒径<3μm，粘度为10-50CPS，分散均匀后得到散热涂料；通过纳米研磨设备的最终研磨实现涂料中颗粒分子纳米化，进而不仅能够提高涂料的性能，同时能够提高涂料中功能成分的接触面积，进一步提高涂料的性能；
第六步，上机涂布前，在散热涂料中加入硬化剂和催化剂，转速800-1000转，搅拌20分钟后，用300目的过滤网过滤后，进行涂布作业。
本发明的有益效果：
本发明在涂料制备过程中通过行星式搅拌机的研磨、撞击、剪切作用，将氧化石墨烯、导热载体材料和氨基化碳纳米管化合生成的物质团聚结构打开均匀分散在聚酰胺树脂中，然后将分散后的浆料加入篮式研磨机中，通过研磨机中研磨锆珠的高压精细研磨能够提高浆料的细度，同时提高浆料的分散程度，最后通过纳米分散设备进行高速纳米研磨，使得浆料的细度达到0.08-0.0.09μm，浆料细度达到纳米级，进而使得浆料中氧化石墨烯、导热载体材料和氨基化碳纳米管化合生成的导热填料分散更加均匀，使得制备的涂膜中均匀分散有导热介质，进而提高涂膜的平均导热性能，使得涂膜的导热系数达到525W/(m·K)，解决了现有涂料制备过程中直接通过搅拌混合，造成无机填料的团聚进行影响涂料的性能。
本发明在涂料制备该过程中，由于氧化石墨烯上含有大量的环氧基团，进而将氨基化碳纳米管通过化学作用均匀排布在氧化石墨烯片层上，并且导热载体材料上的环氧基团也通过与排布在氧化石墨烯片层上的氨基化碳纳米管反应，进而使得导热载体材料通过碳纳米管连接在氧化石墨烯片层上，由于导热载体材料中的氮化铝和氧化镁均具有较高的导热性能，同时碳纳米管也具有较高的导热性，而氧化石墨烯具有较大的比表面积，使得三者反应时，碳纳米管和导热载体材料均匀分布在氧化石墨烯片层上，进而使得制备的导热填料导热性能均匀，解决了现有涂料制备过程中直接将多种性能的填料同时添加进行混合制备，由于填料通过机械作用进行混合，在分散过程中填料分布位置不同，而导热载体材料的导热性能分散不均匀，进而造成涂料的平均导热性能较低。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明氨基化碳纳米管反应结构式；
图2为本发明散热涂料制备过程中反应结构式。
具体实施方式
请参阅图1-2，结合如下实施例进行详细说明：
实施例1：
一种导热载体材料的具体制备过程如下：
步骤1：将氮化铝和氧化镁粉末按照质量比为1：1的比例加入球磨机中混合研磨混合均匀，得到复合导热粉末；
步骤2：将2.1kg双酚A型环氧树脂溶于12L乙醇中，同时向其中加入1kg步骤1中制备的复合导热粉末，50℃超声分散30min，然后向其中逐滴加入1.3kg甲苯二异氰酸酯，边滴加边超声震荡，滴加完全后超声反应1h，然后进行过滤洗涤，得到导热载体材料；
氨基化碳纳米管的具体制备过程如下：
①将碳纳米管加入混酸溶液中，在60℃恒温反应3h，然后进行过滤洗涤，干燥得到氧化碳纳米管，此时碳纳米管的外壁上含有大量的羧基功能基团；其中混酸溶液为浓硝酸和浓硫酸按照体积比为1：3.2的比例混合制备；
②将1kg步骤①制备的氧化碳纳米管加入水中，混合均匀后升温至70℃，然后向反应容器中加入2.3kg五氯化磷，恒温回流反应3h，然后进行过滤洗涤，得到酰氯化碳纳米管；
③将1kg步骤②制备的酰氯化碳纳米管加入无水乙醇中，超声分散均匀后向其中加入0.65kg乙二胺，超声反应5h，然后进行过滤洗涤，得到氨基化碳纳米管，反应结构式如下，酰氯化碳纳米管上含有酰氯基，通过与乙二胺进行取代反应生成酰胺，使得碳纳米管壁上引入氨基。
实施例2：
一种导热载体材料的具体制备过程如下：
步骤1：将氮化铝和氧化镁粉末按照质量比为1：1的比例加入球磨机中混合研磨混合均匀，得到复合导热粉末；
步骤2：将2.2kg双酚A型环氧树脂溶于12L乙醇中，同时向其中加入1kg步骤1中制备的复合导热粉末，50℃超声分散30min，然后向其中逐滴加入1.4kg甲苯二异氰酸酯，边滴加边超声震荡，滴加完全后超声反应1h，然后进行过滤洗涤，得到导热载体材料；
氨基化碳纳米管的具体制备过程如下：
①将碳纳米管加入混酸溶液中，在60℃恒温反应3h，然后进行过滤洗涤，干燥得到氧化碳纳米管，此时碳纳米管的外壁上含有大量的羧基功能基团；其中混酸溶液为浓硝酸和浓硫酸按照体积比为1：3.2的比例混合制备；
②将1kg步骤①制备的氧化碳纳米管加入水中，混合均匀后升温至70℃，然后向反应容器中加入2.4kg五氯化磷，恒温回流反应3h，然后进行过滤洗涤，得到酰氯化碳纳米管；
③将1kg步骤②制备的酰氯化碳纳米管加入无水乙醇中，超声分散均匀后向其中加入0.68kg乙二胺，超声反应5h，然后进行过滤洗涤，得到氨基化碳纳米管，反应结构式如下，酰氯化碳纳米管上含有酰氯基，通过与乙二胺进行取代反应生成酰胺，使得碳纳米管壁上引入氨基。
实施例3：
一种石墨烯散热涂料的制备方法，具体制备过程如下：
第一步，将2.8kg氧化石墨烯、2.3kg实施例1制备的导热载体材料和4.35kg乙酸乙酯放入行星式研磨机中研磨预分散，行星式搅拌机由多根搅拌滚轴交叉组成，每根滚轴的运动轨迹为行星式，转速为1-100r/min，搅拌机外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，搅拌时间为20min，然后向其中加入3.2kg实施例1制备的氨基化碳纳米管，控制温度在60-75℃，搅拌反应3-4h；
第二步，向第一步中研磨后的浆液中加入4kg聚酰胺树脂和2.61kg乙酸乙酯，混合预分散，控制低速挡处于1-10RPM/min，高速挡处于2000-5000RPM/min，分散釜外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，搅拌时间0.5-3小时；
第三步，向第二步研磨后得到的浆液中加入0.3kg烷基铵盐高分子共聚物，控制低速挡处于0-10RPM，高速挡处于1000-5000RPM，分散釜外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，混合预分散10分钟，达到粒径<15μm，粘度20-50CPS；
第四步，将第三步研磨后的浆液取出，放入篮式设备中，加入1.74kg乙酸乙酯，混合分散，篮式研磨机其内设有篮子状装置，研磨锆珠置于篮子中，篮子内另有搅拌装置，研磨过程中，篮子装置与搅拌装置反方向运动，篮子装置的转速为10-500r/min，搅拌装置的转速为1000-5000r/min，篮式研磨机外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，混合分散1-5小时，达到粒径为<5μm，粘度50-110CPS；
第五步，将第四步中研磨后的浆液取出，加入到纳米分散设备中，该纳米分散设备为自带外循环系统的高速纳米研磨设备；控制转速挡位2000-5000RPM，控制循环泵的挡位500-10000PRM，分散釜外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，加强分散5-20小时，达到粒径<3μm，粘度10-50CPS，分散均匀后得到散热涂料；
第六步，上机涂布前，在散热涂料中加入硬化剂和催化剂，转速800-1000转，搅拌20分钟后，用300目的过滤网过滤后，进行涂布作业。
实施例4：
一种石墨烯散热涂料的制备方法，具体制备过程如下：
第一步，将3.1kg氧化石墨烯、2.7kg实施例2制备的导热载体材料和5.9kg甲苯放入行星式研磨机中研磨预分散，行星式搅拌机由多根搅拌滚轴交叉组成，每根滚轴的运动轨迹为行星式，转速为1-100r/min，搅拌机外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，搅拌时间为20min，然后向其中加入3.5kg实施例2制备的氨基化碳纳米管，控制温度在60-75℃，搅拌反应3-4h；
第二步，向第一步中研磨后的浆液中加入4kg聚酰胺树脂和2.94kg甲苯，混合预分散，控制低速挡处于1-10RPM/min，高速挡处于2000-5000RPM/min，分散釜外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，搅拌时间0.5-3小时；
第三步，向第二步研磨后得到的浆液中加入0.6kg饱和多元酰胺，控制低速挡处于0-10RPM，高速挡处于1000-5000RPM，分散釜外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，混合预分散10分钟，达到粒径<15μm，粘度20-50CPS；
第四步，将第三步研磨后的浆液取出，放入篮式设备中，加入1.96kg甲苯，混合分散，篮式研磨机其内设有篮子状装置，研磨锆珠置于篮子中，篮子内另有搅拌装置，研磨过程中，篮子装置与搅拌装置反方向运动，篮子装置的转速为10-500r/min，搅拌装置的转速为1000-5000r/min，篮式研磨机外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，混合分散1-5小时，达到粒径为<5μm，粘度50-110CPS；
第五步，将第四步中研磨后的浆液取出，加入到纳米分散设备中，该纳米分散设备为自带外循环系统的高速纳米研磨设备；控制转速挡位2000-5000RPM，控制循环泵的挡位500-10000PRM，分散釜外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，加强分散5-20小时，达到粒径<3μm，粘度10-50CPS，分散均匀后得到散热涂料；
第六步，上机涂布前，在散热涂料中加入硬化剂和催化剂，转速800-1000转，搅拌20分钟后，用300目的过滤网过滤后，进行涂布作业。
实施例5：
一种石墨烯散热涂料的制备方法，具体制备过程如下：
第一步，将2.8kg氧化石墨烯、2.3kg实施例1制备的导热载体材料和4.35kg乙酸乙酯放入行星式研磨机中研磨预分散，行星式搅拌机由多根搅拌滚轴交叉组成，每根滚轴的运动轨迹为行星式，转速为1-100r/min，搅拌机外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，搅拌时间为20min，然后向其中加入3.2kg实施例1制备的氨基化碳纳米管，控制温度在60-75℃，搅拌反应3-4h；
第二步，向第一步中研磨后的浆液中加入4kg聚酰胺树脂和2.61kg乙酸乙酯，混合预分散，控制低速挡处于1-10RPM/min，高速挡处于2000-5000RPM/min，分散釜外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，搅拌时间0.5-3小时；
第三步，向第二步研磨后得到的浆液中加入0.3kg烷基铵盐高分子共聚物，控制低速挡处于0-10RPM，高速挡处于1000-5000RPM，分散釜外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，混合预分散10分钟，达到粒径<15μm，粘度20-50CPS；
第四步，将第三步研磨后的浆液中加入1.74kg乙酸乙酯，混合分散得到散热涂料。
实施例6：
散热涂料的制备方法与实施例3相同，但该实施例中散热涂料制备过程中不添加导热载体材料。
实施例7：
散热涂料的制备方法与实施例3相同，但该实施例中散热涂料制备过程中将氨基化碳纳米管替换为碳纳米管，同时将氧化石墨烯替换成石墨烯。
实施例8：
将实施例3-7制备的散热涂料进行性能测定，测定过程如下：
首先对散热涂料进行浆料细度的测定，然后将散热涂料涂布在表面皿上，待涂层干燥后取下涂膜，同时对涂膜不同位置进行导热性能的测定，测定结果如表1所示；
表1散热涂料的性能测定结果
实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
浆料细度(μm) 0.08-0.09 0.08-0.09 8.94-15.32 0.09-0.10 0.10-1.02
导热系数W/(m·K) 635 637 563 218 521
由表1可知，涂料制备过程中经过行星式搅拌机的研磨、撞击、剪切作用，将氧化石墨烯、导热载体材料和氨基化碳纳米管化合生成的物质团聚结构打开均匀分散在聚酰胺树脂中，然后将分散后的浆料加入篮式研磨机中，通过研磨机中研磨锆珠的高压精细研磨能够提高浆料的细度，同时提高浆料的分散程度，最后通过纳米分散设备进行高速纳米研磨，使得浆料的细度达到0.08-0.0.09μm，浆料细度达到纳米级，进而使得浆料中氧化石墨烯、导热载体材料和氨基化碳纳米管化合生成的导热填料分散更加均匀，使得制备的涂膜中均匀分散有导热介质，进而提高涂膜的平均导热性能，使得涂膜的导热系数达到525W/(m·K)；同时由于氧化石墨烯上含有大量的环氧基团，进而将氨基化碳纳米管通过化学作用均匀排布在氧化石墨烯片层上，并且导热载体材料上的环氧基团也通过与排布在氧化石墨烯片层上的氨基化碳纳米管反应，进而使得导热载体材料通过碳纳米管连接在氧化石墨烯片层上，由于导热载体材料中的氮化铝和氧化镁均具有较高的导热性能，同时碳纳米管也具有较高的导热性，而氧化石墨烯具有较大的比表面积，使得三者反应时，碳纳米管和导热载体材料均匀分布在氧化石墨烯片层上，进而使得制备的导热填料导热性能均匀，而不添加导热载体材料的散热涂料中没有氮化铝和氧化镁，进而使其导热性能降低，同时在制备过程中直接将碳纳米管、石墨烯和导热载体材料进行混合制备，由于三者直接通过机械作用进行混合，在分散过程中三种填料分布位置不同，而导热载体材料的导热性能分散不均匀，进而造成涂料的平均导热性能较低，同时由实施例7中将氧化石墨烯替换成石墨烯后由于石墨烯容易团聚，并且石墨烯表面没有作用位点造成填料之间不能充分分散均匀，使得制备的涂料粒径较大，导热系数较低。
实施例9：
将实施例3-7制备的散热涂料涂布在表面皿上，待涂层干燥后取下涂膜，同时对涂膜表面取3个位置进行力学性能的测定，测定结果如表2所示；
表2涂膜表面3个位置处拉伸强度测定结果(MPa)
实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
位置1 12.31 12.31 9.64 12.18 12.26
位置2 12.33 12.33 12.45 12.15 8.37
位置3 12.33 12.32 6.31 12.18 10.28
由表2可知，经过行星式搅拌机-篮式研磨机-纳米分散设备逐级进行研磨分散后，制备的涂料粒度小分散均匀，进而使得制备的涂膜强度力学性能稳定均匀，同时在涂料中添加碳纳米管，能够增强涂层的拉伸强度，该涂料制备的涂膜平均拉伸强度可达12.33MPa，同时由于涂料的拉伸强度主要由填料决定，而三种填料通过化学作用结合能够均匀分散，进而使得填料的性质均匀稳定，进而使得填料在涂料中分散后性能稳定，防止不同位置力学性能不均匀造成局部强度较低而断裂，影响涂层的整体性能。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种石墨烯散热涂料，其特征在于，包括如下重量份的各组分：
聚酰胺树脂40-45份、导热载体材料23-27份、氧化石墨烯28-31份、氨基化碳纳米管32-35份、分散剂3-6份、溶剂87-98份；
其中导热载体材料的具体制备过程如下：
步骤1：将氮化铝和氧化镁粉末按照质量比为1：1的比例加入球磨机中混合研磨混合均匀，得到复合导热粉末；
步骤2：将双酚A型环氧树脂溶于乙醇中，同时向其中加入步骤1中制备的复合导热粉末，50℃超声分散30min，然后向其中逐滴加入甲苯二异氰酸酯，边滴加边超声震荡，滴加完全后超声反应1h，然后进行过滤洗涤，得到导热载体材料。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯散热涂料，其特征在于，分散剂为烷基铵盐高分子共聚物、不饱和多元酰胺和低分子量酸性聚酯盐溶液中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯散热涂料，其特征在于，溶剂为乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丁酮、环己酮中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯散热涂料，其特征在于，步骤2中每克复合导热粉末中加入双酚A型环氧树脂2.1-2.2g，加入乙醇12mL,加入甲苯二异氰酸酯1.3-1.4g。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯散热涂料，其特征在于，氨基化碳纳米管的具体制备过程如下：
①将碳纳米管加入混酸溶液中，在60℃恒温反应3h，然后进行过滤洗涤，干燥得到氧化碳纳米管，其中混酸溶液为浓硝酸和浓硫酸按照体积比为1：3.2的比例混合制备;
②将步骤①制备的氧化碳纳米管加入水中，混合均匀后升温至70℃，然后向反应容器中加入五氯化磷，恒温回流反应3h，然后进行过滤洗涤，得到酰氯化碳纳米管;
③将步骤②制备的酰氯化碳纳米管加入无水乙醇中，超声分散均匀后向其中加入乙二胺，超声反应5h，然后进行过滤洗涤，得到氨基化碳纳米管。
6.一种如权利要求1-5任一所述石墨烯散热涂料的制备方法，其特征在于，具体制备过程如下：
第一步，将氧化石墨烯、导热载体材料和溶剂总量中的50%放入行星式研磨机中研磨预分散，行星式搅拌机由多根搅拌滚轴交叉组成，每根滚轴的运动轨迹为行星式，转速为1-100r/min，搅拌机外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，搅拌时间为20min，然后向其中加入氨基化碳纳米管，控制温度在60-75℃，搅拌反应3-4h；
第二步，向第一步中研磨后的浆液中加入聚酰胺树脂和溶剂总量的30%，混合预分散，控制低速挡处于1-10RPM，高速挡处于2000-5000RPM，分散釜外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，搅拌时间0.5-3小时；
第三步，向第二步研磨后得到的浆液中加入分散剂，控制低速挡处于0-10RPM，高速挡处于1000-5000RPM，分散釜外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，混合预分散10分钟，达到粒径<15μm，粘度为20-50CPS；
第四步，将第三步研磨后的浆液取出，放入篮式设备中，加入剩余溶剂，混合分散，篮式研磨机其内设有篮子状装置，研磨锆珠置于篮子中，篮子内另有搅拌装置，研磨过程中，篮子装置与搅拌装置反方向运动，篮子装置的转速为10-500r/min，搅拌装置的转速为1000-5000r/min，篮式研磨机外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，混合分散1-5小时，达到粒径<5μm，粘度为50-110CPS；
第五步，将第四步中研磨后的浆液取出，加入到纳米分散设备中，该纳米分散设备为自带外循环系统的高速纳米研磨设备；控制转速挡位为2000-5000RPM，控制循环泵的挡位为500-10000PRM，分散釜外侧通入循环冷凝水，控制温度10-25℃，加强分散5-20小时，达到粒径<3μm，粘度10-50CPS，分散均匀后得到散热涂料。
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