CN113698655A - 一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法，具体来说就是先分别制备底座、支架、灯罩壳体和灯罩盖板，再将底座、支架、灯罩壳体、灯罩盖板和LED灯珠组装即形成台灯。其中，所述的底座、支架和灯罩壳体均由石墨烯复合导热粒料经注塑形成。所述灯罩盖板包括从内至外依次设置的石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片，所述石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片通过将石墨烯透明分散液分别以旋涂、浸涂、辊涂或喷涂的方式涂覆在不同基板上经干燥形成。利用本发明制备的台灯不仅能够有效提高台灯的散热效果以及降低台灯的质量，还具有吸收蓝光、提升照度及均匀性、防晕眩等更佳的护眼效果。

Description

一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法

技术领域

本发明涉及照明技术领域，尤其涉及一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法。

背景技术

与传统的灯比较，LED灯具有体积小、耗电量低、亮度高等优点，因而越来越被广泛地应用在各个照明领域，特别是被应用在台灯领域。随着LED台灯的发展，对台灯的体积小型化、简约化，以及使用健康等要求越来越高，特别是在台灯的照度、频闪、蓝光、防晕眩等方面的要求越来越高。通常来说，为了满足台灯的光学要求，需要增加LED灯珠的数量和相应的电子元件，但这也使台灯的功率相应增加，因此LED台灯的散热是需要重点考虑的技术问题。

目前LED台灯主流散热设计方案为两种：一是采用铝合金6063进行散热；二是利用ABS/PC/PS等低导热塑料或者不导热塑料作为散热外壳进行散热。但方案一存在着台灯重量重、手触感差、成本高等问题，方案二存在着散热性能差的问题，不能满足目前大照度、小体积、以及作用健康等要求。

自石墨烯面世以来，人们发现石墨烯本身具有优异的导热能力，其热导率高达5000 W/（m.K），是铜的10倍，此外石墨烯还具有高达2600m²/g的超高比表面积和100倍于钢的超高强度，且具有很好的柔韧性和伸展性。因此，石墨烯兼具了高导热、高强、质轻的优势，是一种理想的轻质、高效的热管理材料。因而人们也广泛地将石墨烯应用于散热领域。

公开号CN105546397A的文献公开了一种护目台灯，其包括基座、灯杆、通过所述灯杆安装在所述基座上的灯罩以及位于所述灯罩内的LED光源，所述灯罩分为灯罩前盖和灯罩后盖，所述灯罩前盖采用透明材料制成，其内表面设置有绝热防蓝光吸收层，所述灯罩后盖上设置有导热柱，其内壁设置有吸热层和导热防蓝光吸收层。该专利利用石墨烯、环氧树脂、硫化锌、氧化锌等为原材料制备了吸收蓝光的导热及绝缘涂层，制备了防蓝光的护目灯。但是因其使用纯树脂作为导热材料，因而导致其导热性能较差。且由于对光未采用导电以及扩散等结构设计，因此在使用时不能有效防止闪频、晕眩。无论是从散热还是从护眼来说，都有较大的缺陷

公开号CN106224820A的文献公开了一种高光效护眼灯，所述护眼灯的灯管为荧光灯玻管，该荧光灯玻管的内壁涂覆有透明的纳米二氧化钛薄膜。所述护眼灯的电路中采用5个整流二极管。该护眼灯的电路设计使得光照均匀，并且通过采用涂覆有二氧化钛纳米薄膜的荧光灯管，使用寿命长，稳定性高，显色性高。该专利通过在灯管壁内利用涂敷二氧化钛薄膜从而使得光照均匀，无低频频闪等问题的出现，但该专利仅仅起到防频闪作用，其在散热、蓝光、晕眩等方面的效果仍然较差。且对于TiO2薄膜的形成一般需要采用镀膜或者磁控溅射的方式进行生产，导致其生产成本普遍偏高。

公开号CN106752701A的文献公开了一种应用于LED灯的含改性碳纳米管的静电喷涂涂料，其原料包括：环氧树脂、聚氨酯、癸二酸二酰肼、甲基四氢苯酐、十一烷基咪唑、2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、碳化硅、改性碳纳米管、石墨烯、氮化铝、氧化镧、氧化钇、纳米碳酸钙、云母粉、硅酸钙、苯基三甲氧基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡。该专利以环氧树脂、聚氨酯为主体树脂，利用改性碳纳米管、陶瓷导热填料等制备了静电喷涂散热涂料用于提高散热性能，但是散热涂料只能辅助导热，对于铝合金散热性能足够，不需要散热涂料。而对于普通的导热塑料，导热系数极低，引入散热涂料起的作用也很低，因而无实际的应用意义。

公开号CN109627645A的文献公开了一种LED节能灯用散热灯座材料，其包括氟碳树脂120-130重量份、改性环氧树酯80-90重量份、纳米碳化硅5-9重量份、纳米碳化硅粉末6-8重量份、纳米氧化铝4-10重量份、六钛酸钾晶须3-5重量份、微晶高岭石15-19重量份、氧化石墨烯7-11重量份、纳米碳化钨1-3重量份等组分。该专利以环氧树脂、氟碳树脂为基体，以氧化石墨烯、纳米碳化硅、纳米氧化铝、纳米碳化钨等为导热填料制备了导热塑料用作LED灯的灯座。但首先由于制备时氧化石墨烯的结构被大量破坏，导致其导热性能很差；其次是对于台灯来说，灯座的发热量基本可以忽略不计，因而其并不具备实际意义。

公开号CN109975900A的文献公开了一种具有导热涂层的反射膜及其制备方法与应用。为解决现有反射膜散热性较差的问题，本发明提供一种具有导热涂层的反射膜及其制备方法与应用。所述具有导热涂层的反射膜包括导热涂层和基材层，所述导热涂层附着在基材层的表面。该专利利用石墨烯、有机溶剂、丙烯酸树脂、异氰酸酯等成分制备了涂布液，通过在反射膜表面通过涂布的形成制备了导热系数为最高为1W/mK的导热涂层，。但实际上其热导率较低，能起到的散热作用十分有限。

综上所述，目前的LED台灯在重量、散热、对眼睛的保护上或多或少的存在一些技术问题，因而亟需研发新技术进行解决。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供了一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法，利用本发明制备的台灯不仅能够有效提高台灯的散热效果以及降低台灯的质量，还具有吸收蓝光、提升照度、防晕眩等更佳的护眼效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法，其特征在于：先分别制备底座、支架、灯罩壳体和灯罩盖板，再将底座、支架、灯罩壳体、灯罩盖板和LED灯珠组装即形成台灯；其中，

所述的底座、支架和灯罩壳体均由石墨烯复合导热粒料经注塑形成，所述石墨烯复合导热粒料的制备方法包括以下步骤：

步骤1：将1-20份石墨烯、1-30份石墨纳米片和1-10份导热纤维填料加入到第一分散液中，第一分散液由1-5份的第一分散剂和40-96份的去离子水均匀混合而成；之后先高速搅拌预分散10-30min，再以均质或砂磨的方式分散10-100min，分散后获得复合分散液；

步骤2：将热塑性树脂加入到双螺杆挤出机中，在热塑性树脂完全塑化后，以喷洒的形式将复合分散液加入到树脂熔体中，复合分散液相比于热塑性树脂的质量分数为10-60%，然后经过双螺杆挤出机的剪切混料，使复合分散液均匀分散在树脂中，分散后即获得石墨烯复合导热粒料；

所述灯罩盖板包括从内至外依次设置的石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片，所述石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片通过将石墨烯透明分散液分别以旋涂、浸涂、辊涂或喷涂的方式涂覆在不同基板上经干燥形成。

所述石墨烯透明分散液的制备方法为：先将质量占比为0.1-2%的单层石墨烯/氧化石墨烯加入到第二分散液中，第二分散液由质量占比为1-5%的第二分散剂与异丙醇混合而成；再以超声或均质的方式分散均匀即得到石墨烯透明分散液。

所述石墨烯复合光反射片通过将石墨烯透明分散液涂覆到PVA基板上形成，干燥后涂层厚度为0.1-1um；所述石墨烯复合导光片通过将石墨烯透明分散液涂覆到PC基板上形成，干燥后涂层厚度为0.1-1um；所述石墨烯复合光扩散片通过将石墨烯透明分散液涂覆到PS基板上形成，干燥后涂层厚度为0.1-1um。

所述第二分散剂是聚苯乙烯磺酸钠、聚3，4-乙烯二氧噻吩、水性透明聚酯、水性丙烯酸树脂、水性酚醛树脂及其衍生物中的一种或按任意比例混合的几种。

所述单层石墨烯/氧化石墨烯的片径大小为1-5um。

步骤1中，石墨烯是指层数为1-10层、横向尺寸为1-5um的本征型石墨烯。

步骤1中，石墨纳米片是指层数为10-100层、横向尺寸为5-10um的石墨纳米片。

步骤1中，导热纤维填料是指直径为1-50nm、长度为1-30um的多壁碳纳米管或碳纤维。

步骤1中，第一分散剂是聚苯乙烯磺酸钠、纤维素及其衍生物、聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯马来酸酐共聚物、聚丙烯酰胺类、壳聚糖及其衍生物中的一种或按任意比例混合的几种。

采用本发明的优点在于：

1、本发明的主要改进点在于底座、支架和灯罩壳体均由石墨烯复合导热粒料经注塑形成，以及灯罩盖板由石墨烯透明分散液复合而成。具体来说，本发明以石墨烯、石墨纳米片、导热纤维填料为原料制备成复合分散液，通过在熔体中直接加入复合分散液的形式与树脂基体进行复合，最大化程度的保证了石墨烯的分散性，保证了导热纤维填料分散的均匀性以及保证了产品具有高的导热系数。由于底座、支架和灯罩壳体均由石墨烯复合导热粒料经注塑形成，因此不仅替代了目前台灯中使用的铝型材、不导热塑料等，还解决了目前照明系统中存在的散热效果不好、质量较重等的弊端。另外，采用单层石墨烯/氧化石墨烯制备的透明石墨烯分散液，通过在光反射片、导光柱、光扩散膜进行涂层，能够获得光透过率大于80%的涂层，即使得灯罩盖板既具有高的光过率，又起到了吸收蓝光、大的照度、防晕眩等护眼效果，从而能够更有效的保护眼睛健康。

2、本发明中由于底座、支架和灯罩壳体三者材质一致且均具有高导热性能，因此在散热时还能够通过支架将部分热量导入底座，通过底座再次散发部分热量。而通过石墨烯复合的石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片也具有优异的散热性能，也能提供部分散热。这就能够形成三层散热体系，从而使得产品整体具有优异的散热性能。

3、本发明在制备石墨烯复合导热粒料时通过直接在树脂熔体中加入复合分散液，能够有效避免石墨烯的二次团聚。

4、本发明在石墨烯复合导热粒料中采用纳米石墨片、石墨烯、高导热纤维进行复配，其中纳米石墨片容易分散，可以对石墨烯产生一个诱导取向，从而使得散热器在X方向上具有一个优异的热导性能；而高导热纤维类填料可以克服石墨烯与石墨烯之间的热阻，达到一个高的纵向热导率。其次是石墨烯/纳米石墨片/纤维类混合分散可以有效的阻止石墨烯产生二次跺叠，同时还能够提高纵向导热系数。

5、本发明在制备复合分散液时分别对石墨烯、石墨纳米片、导热纤维填料的尺寸等作了进一步限定，对于石墨烯来说，片径越大，约容易卷曲，片径越小，越容易分散，但是热阻越高，所以石墨烯的片径选择要兼顾导热与分散性能。

对于石墨纳米片的片径选择要大是由于纳米石墨片要对石墨烯进行诱导取向，小于石墨烯的片径，会被石墨烯包裹，过大会影响产品的力学强度，而纤维类填料是同一个道理，越长越细越容易打结，降低使用效果。

6、本发明在制备复合分散液时使用了第一分散剂，分散剂的选型都是采用能溶于水得极性分散剂，分散剂得一段可以和石墨烯产生非共价作用，极性端可以形成排斥效果，达到较好的分散效果，保证不团聚。

5、本发明在制备石墨烯透明分散液时采用的是1-5um的单层石墨烯/氧化石墨烯和特定的第二分散剂。对于石墨烯分散液来说，要达到优异的光透过率，需要同时满足两个条件；其一是低层数，其二是良好的分散取向。而采用特定的单层石墨烯/氧化石墨烯能够获得最高的透过率，采用聚苯乙烯磺酸钠、聚3，4-乙烯二氧噻吩、水性透明聚酯、水性丙烯酸树脂、水性酚醛树脂及其衍生物等作为第二分散剂都带有大的共轭键，其能和石墨烯产生很强的共轭效应。

8、本发明从LED灯散出的热量，通过石墨烯导热塑料进行散热，在辐射散热的过程中能够产生8-15um波段的红外线，能够起到保护人身体的作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中I处的放大结构示意图；

图中标记为：1、底座，2、支架，3、灯罩壳体，4、灯罩盖板，5、LED灯珠，6、石墨烯复合光反射片，7、石墨烯复合导光片，8、石墨烯复合光扩散片。

具体实施方式

本发明公开了一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法，先分别制备底座、支架、灯罩壳体和灯罩盖板，再将底座、支架、灯罩壳体、灯罩盖板和LED灯珠组装即形成台灯。其中，如图1、2所示，底座、支架和灯罩壳体的形状不限，可根据需要设置，且为了便于走线，可在支架和底座内布置走线通道等。制备出底座、支架、灯罩壳体和灯罩盖板，将支架固定在底座上，将灯罩壳体固定在支架上，将LED灯珠固定在灯罩壳体内，将灯罩盖板固定在灯罩壳体上即能够形成完整的台灯。

进一步的，所述的底座、支架和灯罩壳体均由石墨烯复合导热粒料经注塑形成，所述石墨烯复合导热粒料的制备方法包括以下步骤：

步骤1：将1-20份石墨烯、1-30份石墨纳米片和1-10份导热纤维填料加入到第一分散液中，第一分散液由1-5份的第一分散剂和40-96份的去离子水均匀混合而成；之后先高速搅拌预分散10-30min，再以均质或砂磨的方式分散10-100min，分散后获得复合分散液。

本步骤需要说明的是，石墨烯是指层数为1-10层、横向尺寸为1-5um的本征型石墨烯。石墨纳米片是指层数为10-100层、横向尺寸为5-10um的石墨纳米片导热纤维填料是指直径为1-50nm、长度为1-30um的多壁碳纳米管或碳纤维。第一分散剂是聚苯乙烯磺酸钠、纤维素及其衍生物、聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯马来酸酐共聚物、聚丙烯酰胺类、壳聚糖及其衍生物中的一种或按任意比例混合的几种。

步骤2：将热塑性树脂加入到双螺杆挤出机中，在热塑性树脂完全塑化后，以喷洒的形式将复合分散液加入到树脂熔体中，复合分散液相比于热塑性树脂的质量分数为10-60%，然后经过双螺杆挤出机的剪切混料，使复合分散液均匀分散在树脂中，分散后即获得石墨烯复合导热粒料。

更进一步的，所述灯罩盖板包括从内至外依次设置的石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片，所述石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片通过将石墨烯透明分散液分别以旋涂、浸涂、辊涂或喷涂的方式涂覆在不同基板上经干燥形成。

其中，所述石墨烯透明分散液的制备方法为：先将质量占比为0.1-2%的单层石墨烯/氧化石墨烯加入到第二分散液中，单层石墨烯/氧化石墨烯的片径大小为1-5um，第二分散液由质量占比为1-5%的第二分散剂与异丙醇混合而成，第二分散剂是聚苯乙烯磺酸钠、聚3，4-乙烯二氧噻吩、水性透明聚酯、水性丙烯酸树脂、水性酚醛树脂及其衍生物中的一种或按任意比例混合的几种。然后再以超声或均质的方式分散均匀即能够得到石墨烯透明分散液。得到石墨烯透明分散液后，将石墨烯透明分散液涂覆到PVA基板上并干燥后就能够得到石墨烯复合光反射片，将石墨烯透明分散液涂覆到PC基板上并干燥后就能够得到石墨烯复合导光片，将石墨烯透明分散液涂覆到PS基板上并干燥后就能够得到石墨烯复合光扩散片。

进一步的，石墨烯复合光反射片干燥后涂层厚度为0.1-1um，石墨烯复合导光片干燥后涂层厚度为0.1-1um，石墨烯复合光扩散片干燥后涂层厚度为0.1-1um。

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法，先分别制备底座、支架、灯罩壳体和灯罩盖板，再将底座、支架、灯罩壳体、灯罩盖板和LED灯珠组装即形成台灯。

进一步的，所述的底座、支架和灯罩壳体均由石墨烯复合导热粒料经注塑形成，所述石墨烯复合导热粒料的制备方法包括以下步骤：

步骤1：将1份石墨烯、1份石墨纳米片和1份导热纤维填料加入到第一分散液中，第一分散液由1份的第一分散剂和40份的去离子水均匀混合而成；之后先高速搅拌预分散10min，再以均质或砂磨的方式分散10min，分散后获得复合分散液。

本步骤需要说明的是，石墨烯是指层数为1-8层、横向尺寸为1-3um的本征型石墨烯。石墨纳米片是指层数为10-80层、横向尺寸为5-8um的石墨纳米片导热纤维填料是指直径为1-40nm、长度为1-20um的多壁碳纳米管或碳纤维。第一分散剂是聚苯乙烯磺酸钠。

步骤2：将热塑性树脂加入到双螺杆挤出机中，在热塑性树脂完全塑化后，以喷洒的形式将复合分散液加入到树脂熔体中，复合分散液相比于热塑性树脂的质量分数为10%，然后经过双螺杆挤出机的剪切混料，使复合分散液均匀分散在树脂中，分散后即获得石墨烯复合导热粒料。

更进一步的，所述灯罩盖板包括从内至外依次设置的石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片，所述石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片通过将石墨烯透明分散液分别以旋涂、浸涂、辊涂或喷涂的方式涂覆在不同基板上经干燥形成。

其中，所述石墨烯透明分散液的制备方法为：先将质量占比为0.1%的单层石墨烯/氧化石墨烯加入到第二分散液中，单层石墨烯/氧化石墨烯的片径大小为1-4um，第二分散液由质量占比为1%的第二分散剂与异丙醇混合而成，第二分散剂是聚3，4-乙烯二氧噻吩。然后再以超声或均质的方式分散均匀即能够得到石墨烯透明分散液。得到石墨烯透明分散液后，将石墨烯透明分散液涂覆到PVA基板上并干燥后就能够得到石墨烯复合光反射片，将石墨烯透明分散液涂覆到PC基板上并干燥后就能够得到石墨烯复合导光片，将石墨烯透明分散液涂覆到PS基板上并干燥后就能够得到石墨烯复合光扩散片。

进一步的，石墨烯复合光反射片干燥后涂层厚度为0.1um，石墨烯复合导光片干燥后涂层厚度为0.1um，石墨烯复合光扩散片干燥后涂层厚度为0.1um。

实施例2

一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法，先分别制备底座、支架、灯罩壳体和灯罩盖板，再将底座、支架、灯罩壳体、灯罩盖板和LED灯珠组装即形成台灯。

进一步的，所述的底座、支架和灯罩壳体均由石墨烯复合导热粒料经注塑形成，所述石墨烯复合导热粒料的制备方法包括以下步骤：

步骤1：将10份石墨烯、15份石墨纳米片和5份导热纤维填料加入到第一分散液中，第一分散液由2份的第一分散剂和72份的去离子水均匀混合而成；之后先高速搅拌预分散20min，再以均质或砂磨的方式分散50min，分散后获得复合分散液。

本步骤需要说明的是，石墨烯是指层数为1-5层、横向尺寸为2-4um的本征型石墨烯。石墨纳米片是指层数为30-60层、横向尺寸为6-8um的石墨纳米片导热纤维填料是指直径为10-40nm、长度为5-15um的多壁碳纳米管或碳纤维。第一分散剂是纤维素及其衍生物。

步骤2：将热塑性树脂加入到双螺杆挤出机中，在热塑性树脂完全塑化后，以喷洒的形式将复合分散液加入到树脂熔体中，复合分散液相比于热塑性树脂的质量分数为30%，然后经过双螺杆挤出机的剪切混料，使复合分散液均匀分散在树脂中，分散后即获得石墨烯复合导热粒料。

更进一步的，所述灯罩盖板包括从内至外依次设置的石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片，所述石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片通过将石墨烯透明分散液分别以旋涂、浸涂、辊涂或喷涂的方式涂覆在不同基板上经干燥形成。

其中，所述石墨烯透明分散液的制备方法为：先将质量占比为1%的单层石墨烯/氧化石墨烯加入到第二分散液中，单层石墨烯/氧化石墨烯的片径大小为3-5um，第二分散液由质量占比为3%的第二分散剂与异丙醇混合而成，第二分散剂是聚苯乙烯磺酸钠。然后再以超声或均质的方式分散均匀即能够得到石墨烯透明分散液。得到石墨烯透明分散液后，将石墨烯透明分散液涂覆到PVA基板上并干燥后就能够得到石墨烯复合光反射片，将石墨烯透明分散液涂覆到PC基板上并干燥后就能够得到石墨烯复合导光片，将石墨烯透明分散液涂覆到PS基板上并干燥后就能够得到石墨烯复合光扩散片。

进一步的，石墨烯复合光反射片干燥后涂层厚度为0.2um，石墨烯复合导光片干燥后涂层厚度为0.5um，石墨烯复合光扩散片干燥后涂层厚度为0.5um。

实施例3

一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法，先分别制备底座、支架、灯罩壳体和灯罩盖板，再将底座、支架、灯罩壳体、灯罩盖板和LED灯珠组装即形成台灯。

进一步的，所述的底座、支架和灯罩壳体均由石墨烯复合导热粒料经注塑形成，所述石墨烯复合导热粒料的制备方法包括以下步骤：

步骤1：将20份石墨烯、30份石墨纳米片和10份导热纤维填料加入到第一分散液中，第一分散液由5份的第一分散剂和96份的去离子水均匀混合而成；之后先高速搅拌预分散30min，再以均质或砂磨的方式分散100min，分散后获得复合分散液。

本步骤需要说明的是，石墨烯是指层数为1-3层、横向尺寸为1-3um的本征型石墨烯。石墨纳米片是指层数为10-20层、横向尺寸为5-7um的石墨纳米片导热纤维填料是指直径为1-10nm、长度为1-10um的多壁碳纳米管或碳纤维。第一分散剂是聚丙烯酰胺类。

步骤2：将热塑性树脂加入到双螺杆挤出机中，在热塑性树脂完全塑化后，以喷洒的形式将复合分散液加入到树脂熔体中，复合分散液相比于热塑性树脂的质量分数为60%，然后经过双螺杆挤出机的剪切混料，使复合分散液均匀分散在树脂中，分散后即获得石墨烯复合导热粒料。

更进一步的，所述灯罩盖板包括从内至外依次设置的石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片，所述石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片通过将石墨烯透明分散液分别以旋涂、浸涂、辊涂或喷涂的方式涂覆在不同基板上经干燥形成。

其中，所述石墨烯透明分散液的制备方法为：先将质量占比为2%的单层石墨烯/氧化石墨烯加入到第二分散液中，单层石墨烯/氧化石墨烯的片径大小为1-3um，第二分散液由质量占比为5%的第二分散剂与异丙醇混合而成，第二分散剂是水性透明聚酯。然后再以超声或均质的方式分散均匀即能够得到石墨烯透明分散液。得到石墨烯透明分散液后，将石墨烯透明分散液涂覆到PVA基板上并干燥后就能够得到石墨烯复合光反射片，将石墨烯透明分散液涂覆到PC基板上并干燥后就能够得到石墨烯复合导光片，将石墨烯透明分散液涂覆到PS基板上并干燥后就能够得到石墨烯复合光扩散片。

进一步的，石墨烯复合光反射片干燥后涂层厚度为1um，石墨烯复合导光片干燥后涂层厚度为1um，石墨烯复合光扩散片干燥后涂层厚度为1um。

实施例4

一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法，先分别制备底座、支架、灯罩壳体和灯罩盖板，再将底座、支架、灯罩壳体、灯罩盖板和LED灯珠组装即形成台灯。

进一步的，所述的底座、支架和灯罩壳体均由石墨烯复合导热粒料经注塑形成，所述石墨烯复合导热粒料的制备方法包括以下步骤：

步骤1：将1份石墨烯、30份石墨纳米片和10份导热纤维填料加入到第一分散液中，第一分散液由4份的第一分散剂和50份的去离子水均匀混合而成；之后先高速搅拌预分散15min，再以均质或砂磨的方式分散80min，分散后获得复合分散液。

本步骤需要说明的是，石墨烯是指层数为5-10层、横向尺寸为3-5um的本征型石墨烯。石墨纳米片是指层数为70-100层、横向尺寸为8-10um的石墨纳米片导热纤维填料是指直径为30-50nm、长度为1-10um的多壁碳纳米管或碳纤维。第一分散剂是聚苯乙烯磺酸钠、纤维素及其衍生物和聚乙烯吡咯烷酮按任意比例混合的几种。

步骤2：将热塑性树脂加入到双螺杆挤出机中，在热塑性树脂完全塑化后，以喷洒的形式将复合分散液加入到树脂熔体中，复合分散液相比于热塑性树脂的质量分数为50%，然后经过双螺杆挤出机的剪切混料，使复合分散液均匀分散在树脂中，分散后即获得石墨烯复合导热粒料。

更进一步的，所述灯罩盖板包括从内至外依次设置的石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片，所述石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片通过将石墨烯透明分散液分别以旋涂、浸涂、辊涂或喷涂的方式涂覆在不同基板上经干燥形成。

其中，所述石墨烯透明分散液的制备方法为：先将质量占比为1.5%的单层石墨烯/氧化石墨烯加入到第二分散液中，单层石墨烯/氧化石墨烯的片径大小为1-5um，第二分散液由质量占比为2-4%的第二分散剂与异丙醇混合而成，第二分散剂是聚苯乙烯磺酸钠和聚3，4-乙烯二氧噻吩按任意比例混合的几种。然后再以超声或均质的方式分散均匀即能够得到石墨烯透明分散液。得到石墨烯透明分散液后，将石墨烯透明分散液涂覆到PVA基板上并干燥后就能够得到石墨烯复合光反射片，将石墨烯透明分散液涂覆到PC基板上并干燥后就能够得到石墨烯复合导光片，将石墨烯透明分散液涂覆到PS基板上并干燥后就能够得到石墨烯复合光扩散片。

进一步的，石墨烯复合光反射片干燥后涂层厚度为1um，石墨烯复合导光片干燥后涂层厚度为0.2um，石墨烯复合光扩散片干燥后涂层厚度为0.3um。

实施例5

一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法，先分别制备底座、支架、灯罩壳体和灯罩盖板，再将底座、支架、灯罩壳体、灯罩盖板和LED灯珠组装即形成台灯。

进一步的，所述的底座、支架和灯罩壳体均由石墨烯复合导热粒料经注塑形成，所述石墨烯复合导热粒料的制备方法包括以下步骤：

步骤1：将20份石墨烯、18份石墨纳米片和8份导热纤维填料加入到第一分散液中，第一分散液由3份的第一分散剂和90份的去离子水均匀混合而成；之后先高速搅拌预分散25min，再以均质或砂磨的方式分散65min，分散后获得复合分散液。

本步骤需要说明的是，石墨烯是指层数为1-10层、横向尺寸为1-5um的本征型石墨烯。石墨纳米片是指层数为10-100层、横向尺寸为5-10um的石墨纳米片导热纤维填料是指直径为1-50nm、长度为1-30um的多壁碳纳米管或碳纤维。第一分散剂是聚丙烯酰胺类和壳聚糖按任意比例混合的几种。

步骤2：将热塑性树脂加入到双螺杆挤出机中，在热塑性树脂完全塑化后，以喷洒的形式将复合分散液加入到树脂熔体中，复合分散液相比于热塑性树脂的质量分数为25%，然后经过双螺杆挤出机的剪切混料，使复合分散液均匀分散在树脂中，分散后即获得石墨烯复合导热粒料。

更进一步的，所述灯罩盖板包括从内至外依次设置的石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片，所述石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片通过将石墨烯透明分散液分别以旋涂、浸涂、辊涂或喷涂的方式涂覆在不同基板上经干燥形成。

其中，所述石墨烯透明分散液的制备方法为：先将质量占比为1.8%的单层石墨烯/氧化石墨烯加入到第二分散液中，单层石墨烯/氧化石墨烯的片径大小为1-5um，第二分散液由质量占比为1-5%的第二分散剂与异丙醇混合而成，第二分散剂是聚苯乙烯磺酸钠。然后再以超声或均质的方式分散均匀即能够得到石墨烯透明分散液。得到石墨烯透明分散液后，将石墨烯透明分散液涂覆到PVA基板上并干燥后就能够得到石墨烯复合光反射片，将石墨烯透明分散液涂覆到PC基板上并干燥后就能够得到石墨烯复合导光片，将石墨烯透明分散液涂覆到PS基板上并干燥后就能够得到石墨烯复合光扩散片。

进一步的，石墨烯复合光反射片干燥后涂层厚度为0.5 um，石墨烯复合导光片干燥后涂层厚度为0.8um，石墨烯复合光扩散片干燥后涂层厚度为0.6um。

实施例6

申请人对实施例1-5所述方法制备的台灯进行了如下测试：

1、石墨烯复合导热塑料热导率性能测试，见下表1所示：

2、灯具的散热性能测试

设定使用普通的塑料材料且光反射片、导光柱、热扩散片等都采用普通的塑料进行对比，则LED灯珠节点的温度如下表2所示：

3、照度、光均匀性及蓝光吸收效果对比，测试结果如下表3所示：

结论分析：

1、从上表1可知，本发明采用三种不同二维尺寸大小的石墨烯、石墨烯纳米片以及少量的纤维填料制备的导热塑料，相比较于常规导热塑料，导热率从0.2W/mK，最高提升至50W/mK。

2、从上表2可知，本发明采用石墨烯复合导热塑料与石墨烯涂层相结合以后，LED灯具的温度最高可以降低约为20℃，起到了优异的散热性能

3、从上表3可知，通过在光反射膜、导光柱以及光扩散片上进行石墨烯的喷涂或者镀膜，提高了工作面照度均匀度，使出光更均匀，不刺眼，有效吸收LED蓝光，更有利于护眼。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims (9)

1.一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法，其特征在于：先分别制备底座、支架、灯罩壳体和灯罩盖板，再将底座、支架、灯罩壳体、灯罩盖板和LED灯珠组装即形成台灯；其中，

所述的底座、支架和灯罩壳体均由石墨烯复合导热粒料经注塑形成，所述石墨烯复合导热粒料的制备方法包括以下步骤：

步骤1：将1-20份石墨烯、1-30份石墨纳米片和1-10份导热纤维填料加入到第一分散液中，第一分散液由1-5份的第一分散剂和40-96份的去离子水均匀混合而成；之后先高速搅拌预分散10-30min，再以均质或砂磨的方式分散10-100min，分散后获得复合分散液；

步骤2：将热塑性树脂加入到双螺杆挤出机中，在热塑性树脂完全塑化后，以喷洒的形式将复合分散液加入到树脂熔体中，复合分散液相比于热塑性树脂的质量分数为10-60%，然后经过双螺杆挤出机的剪切混料，使复合分散液均匀分散在树脂中，分散后即获得石墨烯复合导热粒料；

所述灯罩盖板包括从内至外依次设置的石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片，所述石墨烯复合光反射片、石墨烯复合导光片和石墨烯复合光扩散片通过将石墨烯透明分散液分别以旋涂、浸涂、辊涂或喷涂的方式涂覆在不同基板上经干燥形成。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法，其特征在于：所述石墨烯透明分散液的制备方法为：先将质量占比为0.1-2%的单层石墨烯/氧化石墨烯加入到第二分散液中，第二分散液由质量占比为1-5%的第二分散剂与异丙醇混合而成；再以超声或均质的方式分散均匀即得到石墨烯透明分散液。

3.根据权利要求2所述的一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法，其特征在于：所述石墨烯复合光反射片通过将石墨烯透明分散液涂覆到PVA基板上形成，干燥后涂层厚度为0.1-1um；所述石墨烯复合导光片通过将石墨烯透明分散液涂覆到PC基板上形成，干燥后涂层厚度为0.1-1um；所述石墨烯复合光扩散片通过将石墨烯透明分散液涂覆到PS基板上形成，干燥后涂层厚度为0.1-1um。

4.根据权利要求2所述的一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法，其特征在于：所述第二分散剂是聚苯乙烯磺酸钠、聚3，4-乙烯二氧噻吩、水性透明聚酯、水性丙烯酸树脂、水性酚醛树脂及其衍生物中的一种或按任意比例混合的几种。

5.根据权利要求2所述的一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法，其特征在于：所述单层石墨烯/氧化石墨烯的片径大小为1-5um。

6.根据权利要求1所述的一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法，其特征在于：步骤1中，石墨烯是指层数为1-10层、横向尺寸为1-5um的本征型石墨烯。

7.根据权利要求1所述的一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法，其特征在于：步骤1中，石墨纳米片是指层数为10-100层、横向尺寸为5-10um的石墨纳米片。

8.根据权利要求1所述的一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法，其特征在于：步骤1中，导热纤维填料是指直径为1-50nm、长度为1-30um的多壁碳纳米管或碳纤维。

9.根据权利要求1所述的一种石墨烯散热护眼台灯的制备方法，其特征在于：步骤1中，第一分散剂是聚苯乙烯磺酸钠、纤维素及其衍生物、聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯马来酸酐共聚物、聚丙烯酰胺类、壳聚糖及其衍生物中的一种或按任意比例混合的几种。

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