CN110172269A - 少层石墨烯与树脂涂料的改性添加剂及其应用 - Google Patents

少层石墨烯与树脂涂料的改性添加剂及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110172269A
CN110172269A CN201910488987.9A CN201910488987A CN110172269A CN 110172269 A CN110172269 A CN 110172269A CN 201910488987 A CN201910488987 A CN 201910488987A CN 110172269 A CN110172269 A CN 110172269A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coating
powder
graphene
parts
modified
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
Application number
CN201910488987.9A
Other languages
English (en)
Inventor
吴兆贵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chuang Long Technology Co Ltd
Original Assignee
Chuang Long Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chuang Long Technology Co Ltd filed Critical Chuang Long Technology Co Ltd
Priority to CN201910488987.9A priority Critical patent/CN110172269A/zh
Publication of CN110172269A publication Critical patent/CN110172269A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D163/00—Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/03—Powdery paints
    • C09D5/033—Powdery paints characterised by the additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/44—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes for electrophoretic applications
    • C09D5/4419—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes for electrophoretic applications with polymers obtained otherwise than by polymerisation reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C09D5/443—Polyepoxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/44—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes for electrophoretic applications
    • C09D5/448—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes for electrophoretic applications characterised by the additives used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本发明提供了一种少层石墨烯与树脂涂料的改性添加剂及其应用。改性添加剂包括3000目少层石墨烯粉末12‑18份、3‑氨丙基三乙氧基硅烷7‑11份、乙醇72‑108份、和软化水8‑12份。本发明采用上述技术方案所形成的“石墨烯‑偶联剂‑树脂分子”的结合层能改善两者之间的界面作用，能使石墨烯平均分散于涂层的稳定结构中，发挥其良好的导热性能。根据以上方式制备出的涂料，成型为不同产品后能有效增加原来塑料的导热系数。

Description

少层石墨烯与树脂涂料的改性添加剂及其应用
技术领域
本发明涉及石墨烯涂料技术领域，特别涉及一种少层石墨烯与树脂涂料的改性添加剂及其应用。
背景技术
水溶性树脂涂料与粉末树脂涂料有着环保与无毒害等优点，已逐步取代传统的溶剂型涂料。虽然有着优异的耐候性、耐水性，但由于其主要成分主要为低导热率的树脂，因而局限了这些新型涂料的应用场合。
比如应用于散热器才的表面，树脂涂料虽能提高金属材料的耐候性但同时亦会减低其导热性能，添加石墨烯成分的涂料能兼顾其耐候性同时有效提高涂膜的导热能力，但前提是必先须要赋予石墨烯与树脂结合能力才能使石墨烯平均分散于涂膜表面发挥其导热性能。
发明内容
本发明提供了一种少层石墨烯与树脂涂料的改性添加剂及其应用，以解决现有技术中石墨烯与树脂结合能力不好，石墨烯无法平均分散于涂层结构中的问题。
为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种少层石墨烯与树脂涂料的改性添加剂，包括3000目少层石墨烯粉末12-18份。
优选地，还包括3-氨丙基三乙氧基硅烷7-11份、乙醇72-108份、和软化水8-12份；
先把用途偶联剂溶液的乙醇和软化水以液体分散机低速混合；
再加入3-氨丙基三乙氧基混合，使用超声波分散机处理溶液10分钟生成羟基；
加入少层石墨烯粉末以液体分散机低速混合，再以超声分散机处理溶液1小时；
溶液放入恒温干燥箱以85-95℃干燥3小时，得出固体合成石墨烯粉团；
以颗粒粉碎机击碎与筛选处理合成石墨烯粉团，以得出合成石墨烯粉末。
本发明还提供了一种根据上述的改性添加剂在树脂涂料中的应用，包括：
先以偶联剂生成的羟基与石墨烯进行缩合反应形成化学键合，预处理生成带氨基的石墨烯合成粉末；
再分别以添加剂的形式与不同涂料中的树脂聚合物发生化学键合，连接偶合成石墨烯稳定分散的改性。
优选地，当所述涂料为水溶性树脂涂料时，按特定比例添加石墨烯合成粉末于水溶性涂料，用超声分散配合机械搅拌令其产生分子键，得出改性水溶性涂料。
优选地，当所述涂料为粉状树脂涂料时，按特定比例把石墨烯合成粉末和粉状涂料混合于溶液中，用超声分散配合机械搅拌令其产生分子键，干燥再加工后得出粉状涂料。
优选地，所述水溶性树脂涂料为6000份的环氧水性涂料，优选地包括以下步骤：
(1)按上述材料比例将得出的石墨烯合成粉末加入环氧水性涂料；
(2)以液体分散机高速混合30分钟，再以超声分散机处理1小时，使粉末中的氨基与树脂产生分子键；
(3)得出改性水溶性环氧树脂涂料。
优选地，所述粉状树脂涂料为2000份环氧粉末和6000份乙醇，优选地包括以下步骤：
(1)按上述材料比例将环氧粉末加入乙醇混合，以液体分散机低速混合；
(2)加入得出的石墨烯合成粉末，以超声分散机处理1小时，使粉末中的氨基与树脂产生分子键；
(3)溶液放入恒温干燥箱以85-95℃干燥3小时，得出改性环氧涂料粉团；
(4)再以颗粒粉碎机击碎与筛选处理，以得出改性环氧粉末涂料。
本发明采用上述技术方案所形成的“石墨烯-偶联剂-树脂分子”的结合层能改善两者之间的界面作用，能使石墨烯平均分散于涂层的稳定结构中，发挥其良好的导热性能。根据以上方式制备出的涂料，成型为不同产品后能有效增加原来塑料的导热系数。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明提供了一种添加少层石墨烯的水溶性树脂涂料与粉状树脂涂料的改性添加剂及其制备方法，本发明属于对现有水溶性树脂涂料和粉状树脂涂料的添加改性，涉及材料包括少层石墨烯粉末、3-氨丙基三乙氧基硅烷、水溶性树脂涂料、粉状树脂涂料、乙醇和软化水；本发明还公开了所述添加剂的制备方法以及其应用于水溶性树脂涂料和粉状树脂涂料的具体方法。
由于树脂涂料的导热系数一般只有0.2W/mK；而石墨烯则具有非常好的导热性能，单层石墨烯导热系数可高达5300W/mK，以它作为载体时导热系数也可达600W/mK。以石墨烯作为添加材料稳定分散与结合树脂涂料能有效提高涂膜的导热性能。
本发明关键是先以偶联剂生成的羟基与石墨烯进行缩合反应形成化学键合，预处理生成带氨基的石墨烯合成粉末；再分别以添加剂的形式与不同涂料中的树脂聚合物发生化学键合，连接偶合成石墨烯稳定分散的改性涂料。
当添加于水溶性树脂涂料时，按特定比例添加石墨烯合成粉末于水溶性涂料，用超声分散配合机械搅拌令其产生分子键，得出改性水溶性涂料。
当添加于粉状树脂涂料时，按特定比例把石墨烯合成粉末和粉状涂料混合于溶液中，用超声分散配合机械搅拌令其产生分子键，干燥再加工后得出粉状涂料。
以上方法能增加石墨烯合成粉末的亲水性和稳定性，避免于加工时直接添加石墨烯粉末到树脂涂料所引致的团聚反应而导致导热系数下降。以此形成的“石墨烯-偶联剂-树脂分子”的结合层能改善两者之间的界面作用，使石墨烯平均分散于涂层的稳定结构中，发挥其良好的导热性能。
本发明根据以上方式制备出水性环氧电泳涂料与环氧静电喷涂粉末，于功率器件散热铝片上加上涂层，验证到新材料能有效传导散热，1小时老化对比能降低热源温升10％以上。
下面对本发明中的改性添加剂的具体制作过程进行详细说明，合成石墨烯粉末材料的添加剂通过下表中所述的方式制成：
具体制备方法：
(1)先把上述偶联剂溶液(乙醇和软化水)以液体分散机低速混合，再加入3-氨丙基三乙氧基混合，使用超声波分散机处理溶液10分钟生成羟基。
(2)加入少层石墨烯粉末以液体分散机低速混合，再以超声分散机处理溶液1小时。
(3)溶液放入恒温干燥箱以85-95℃干燥3小时，得出固体合成石墨烯粉团。
(4)以颗粒粉碎机击碎与筛选处理合成石墨烯粉团，以得出合成石墨烯粉末。
当将添加剂应用于水溶性树脂以制备改性水溶性树脂涂料时，水溶性树脂涂料的情况如下表所示：
具体制备方法：
(1)按上述材料比例将上述步骤(4)所得出的石墨烯合成粉末加入环氧水性涂料。
(2)以液体分散机高速混合30分钟，再以超声分散机处理1小时，使粉末中的氨基与树脂产生分子键。
(3)得出改性水溶性环氧树脂涂料。
当将添加剂应用于粉状树脂，以制备改性粉状树脂涂料时，粉状树脂的情况如下表所示：
具体制备方法：
(1)按上述材料比例将环氧粉末加入乙醇混合，以液体分散机低速混合。
(2)加入步骤(4)所得出的石墨烯合成粉末，以超声分散机处理1小时，使粉末中的氨基与树脂产生分子键。
(3)溶液放入恒温干燥箱以85-95℃干燥3小时，得出改性环氧涂料粉团。
(4)再以颗粒粉碎机击碎与筛选处理，以得出改性环氧粉末涂料。
所述制备方法中利用到以下通用的机械设备,目的是为了更具体描述制备过程，但所述发明并不局限于可达到相同制备过程的其他设备：超声波分散机、机械式液体分散机、恒温干燥箱、颗粒粉碎机。
以此形成的“石墨烯-偶联剂-树脂分子”的结合层能改善两者之间的界面作用，能使石墨烯平均分散于涂层的稳定结构中，发挥其良好的导热性能。
根据以上方式制备出的涂料，成型为不同产品后能有效增加原来塑料的导热系数。
下面，通过性能对比测试试验，以表明本发明所能取得的技术效果。
以下测试是于功率二极管为发热源的电子线路应用上,分别搭配已电泳上石墨烯改性环氧涂料涂层铝片与普通氧化铝片的应用对比温升测试：热源功率4.7W，散热片尺寸41mm x19mm x2mm，放置恒温箱测试，连续满载工作1小时。
常规氧化散热铝片
石墨烯环氧喷涂散热铝片
温升对比
以上老化实验可以体现出，添加石墨烯改性环氧涂料涂层铝片与普通氧化铝片相比，于同等工作条件下应用于4.7W功率管，功率管表面与散热片表面的温升能有效降低10％以上。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种少层石墨烯与树脂涂料的改性添加剂，其特征在于，包括3000目少层石墨烯粉末12-18份。
2.根据权利要求1所述的少层石墨烯与树脂涂料的改性添加剂，其特征在于，还包括3-氨丙基三乙氧基硅烷7-11份、乙醇72-108份、和软化水8-12份；
先把用途偶联剂溶液的乙醇和软化水以液体分散机低速混合；
再加入3-氨丙基三乙氧基混合，使用超声波分散机处理溶液10分钟生成羟基；
加入少层石墨烯粉末以液体分散机低速混合，再以超声分散机处理溶液1小时；
溶液放入恒温干燥箱以85-95℃干燥3小时，得出固体合成石墨烯粉团；
以颗粒粉碎机击碎与筛选处理合成石墨烯粉团，以得出合成石墨烯粉末。
3.一种根据权利要求1和2所述的改性添加剂在树脂涂料中的应用，其特征在于，
先以偶联剂生成的羟基与石墨烯进行缩合反应形成化学键合，预处理生成带氨基的石墨烯合成粉末；
再分别以添加剂的形式与不同涂料中的树脂聚合物发生化学键合，连接偶合成石墨烯稳定分散的改性。
4.根据权利要求3所述的改性添加剂在树脂涂料中的应用，其特征在于，当所述涂料为水溶性树脂涂料时，按特定比例添加石墨烯合成粉末于水溶性涂料，用超声分散配合机械搅拌令其产生分子键，得出改性水溶性涂料。
5.根据权利要求3所述的改性添加剂在树脂涂料中的应用，其特征在于，当所述涂料为粉状树脂涂料时，按特定比例把石墨烯合成粉末和粉状涂料混合于溶液中，用超声分散配合机械搅拌令其产生分子键，干燥再加工后得出粉状涂料。
6.根据权利要求4所述的改性添加剂在树脂涂料中的应用，其特征在于，所述水溶性树脂涂料为6000份的环氧水性涂料，优选地包括以下步骤：
(1)按上述材料比例将得出的石墨烯合成粉末加入环氧水性涂料；
(2)以液体分散机高速混合30分钟，再以超声分散机处理1小时，使粉末中的氨基与树脂产生分子键；
(3)得出改性水溶性环氧树脂涂料。
7.根据权利要求5所述的改性添加剂在树脂涂料中的应用，其特征在于，所述粉状树脂涂料为2000份环氧粉末和6000份乙醇，优选地包括以下步骤：
(1)按上述材料比例将环氧粉末加入乙醇混合，以液体分散机低速混合；
(2)加入得出的石墨烯合成粉末，以超声分散机处理1小时，使粉末中的氨基与树脂产生分子键；
(3)溶液放入恒温干燥箱以85-95℃干燥3小时，得出改性环氧涂料粉团；
(4)再以颗粒粉碎机击碎与筛选处理，以得出改性环氧粉末涂料。
CN201910488987.9A 2019-06-06 2019-06-06 少层石墨烯与树脂涂料的改性添加剂及其应用 Pending CN110172269A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910488987.9A CN110172269A (zh) 2019-06-06 2019-06-06 少层石墨烯与树脂涂料的改性添加剂及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910488987.9A CN110172269A (zh) 2019-06-06 2019-06-06 少层石墨烯与树脂涂料的改性添加剂及其应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110172269A true CN110172269A (zh) 2019-08-27

Family

ID=67698153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910488987.9A Pending CN110172269A (zh) 2019-06-06 2019-06-06 少层石墨烯与树脂涂料的改性添加剂及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110172269A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103059691A (zh) * 2012-12-19 2013-04-24 陈名海 一种石墨烯改性的耐磨水性玻璃涂料及其制备方法与应用
CN103965745A (zh) * 2014-05-13 2014-08-06 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种环氧树脂复合涂层溶液、其制备方法及使用方法
CN104312391A (zh) * 2014-10-14 2015-01-28 江苏华光粉末有限公司 一种石墨烯抗静电粉末涂料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103059691A (zh) * 2012-12-19 2013-04-24 陈名海 一种石墨烯改性的耐磨水性玻璃涂料及其制备方法与应用
CN103965745A (zh) * 2014-05-13 2014-08-06 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种环氧树脂复合涂层溶液、其制备方法及使用方法
CN104312391A (zh) * 2014-10-14 2015-01-28 江苏华光粉末有限公司 一种石墨烯抗静电粉末涂料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴森纪: "《有机硅及其应用》", 31 May 1990, 科学技术文献出版社 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103804942B (zh) 含有石墨烯的绝缘散热组合物及其制备和应用
CN108690454B (zh) 一种石墨烯散热涂料及其制备方法和应用
CN110054864B (zh) 一种高导热复合填料及其聚合物基复合材料的制备方法
CN108624056B (zh) 一种高导热硅脂界面材料及其制备方法
CN100551989C (zh) 一种相变导热材料及其制备方法
JP3290127B2 (ja) 熱伝導性シリコーンゴム組成物及びこの熱伝導性シリコーンゴム組成物によりなる放熱シート
CN103740092B (zh) 一种高导热石墨烯/尼龙复合材料及其制备方法
CN103497739A (zh) 导热膏及其制备方法
CN109836996A (zh) 一种水性导热防腐涂料及其制备方法
CN102585638A (zh) 水性纳米散热降温环保涂料制备方法及其涂料
CN107177345A (zh) 一种导热硅凝胶及制备方法
CN104610849A (zh) 一种用于电子元器件的导热绝缘涂料及其制备方法
CN107163710B (zh) 一种石墨烯氟碳金属漆及其制备方法
CN102382554A (zh) 一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料及其制备方法
CN103555262B (zh) 一种导热热熔胶及其制备方法
CN110760233A (zh) 一种导热复合涂料及其制备的导热涂层
CN112759807A (zh) 高导热三维氧化石墨烯复合功能粒子改性天然橡胶及其制备方法
KR20170080286A (ko) 열전도성 에폭시 복합조성물, 이의 제조방법 및 열전도 기능성 접착제
CN102153955A (zh) 一种使用玻璃纤维网作为支撑结构的导热贴片的制备方法
CN106752516A (zh) 一种电子器件用的散热涂料及其制备方法
CN105949903A (zh) 一种高效散热涂料及其应用方法
CN108276612B (zh) 一种石墨烯/硅复合导热硅脂的制备及应用
CN109337291A (zh) 一种表面改性石墨烯-氮化碳-环氧树脂的热界面材料及其制备方法
CN112063150A (zh) 一种高导热低热阻高散热导热硅凝胶及其制备方法
CN108148558A (zh) 一种含石墨烯的导热凝胶及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190827

RJ01 Rejection of invention patent application after publication