CN114350231A - 一种水性碳纳米管的散热涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水性碳纳米管的散热涂料及其制备方法，涉及散热涂料技术领域，其原料按重量份包括：环氧树脂65％‑82％，聚四氟乙烯5％‑10％，石墨5％‑10％，抗氧剂2％‑3％，氮化硅2％‑5％，消泡剂1％‑3％，乳化剂1％‑3％，防老剂3％‑5％。本发明中，通过在传统散热涂料中添加石墨和聚四氟乙烯，有效地提升了该散热涂料的散热和防腐性能，通过氮化硅的结构硬度以及耐热性能，使该散热涂料的抗冷热冲击能力得到了有效提升，使涂抹该涂料的涂层具有更好的结构稳定性能，通过防老剂和抗氧剂的添加，使该涂料的成品抗风化抗老化的性能得到了有效提升，通过该种方式对于该涂料的品质提供了有力保证，并且涂料所形成的涂层的使用寿命以及保护性能也得到了大幅提升。

Description

一种水性碳纳米管的散热涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及散热涂料技术领域，尤其涉及一种水性碳纳米管的散热涂料及其制备方法。

背景技术

散热涂料是一种通过在表面涂抹，添加涂层的方式，对于所涂抹物的表面进行保护，并给其提供散热功能的一种防护类涂料，水性碳纳米管是由碳原子二维六方晶格组成的一类纳米材料，广泛应用于电子产品的领域中，其出色的弹力性能以及结构稳定性，导致其的应用面非常广泛，碳纳米管自身的导热性能虽然比较优秀，但是其表面的热辐射系数很低，在没有对流传热的条件下，汇集到碳纳米管的热量很难散发出去，在长期使用的过程中，可能会造成碳纳米管热解皲裂的情况发生。

中国专利号CN109810599A公开了一种水性碳纳米管的散热涂料及其制备方法，由以下重量百分比的原料制成：聚丙烯酸树脂74.9～82.9％、纳米金刚石5～10％、纳米二氧化硅4～7％、聚丙烯酸0.7％、聚丙烯酰胺2.3％、偶联剂A-11002％、消泡剂75000.1％、二甲苯酚3％。该发明利用纳米二氧化硅和纳米金刚石本身具有耐腐蚀的特性，将其加入目标涂料中，在涂料间隙中不仅能够起到很好的支撑作用，提高涂料的硬度和耐磨性，该种方式所制备的涂料，在散热性上不够完善，并且由于纳米精钢石的使用也过度提高了涂料的制作成本，造成了一定的浪费需要进行改进。

中国专利号CN108929624B公开了导热散热粉末涂料及其制备方法，导热散热粉末涂料包含的组分及各组分的质量分数如下：环氧树脂与聚酯树脂的混合物或聚酯树脂：50～60份，其中，环氧树脂与聚酯树脂的混合物中，环氧树脂：25～30份，聚酯树脂：25～30份；固化剂：3～7份；改性石墨烯粉末：0.1～10份；钛白粉：1～5份；硫酸钡：20～40份；表面粗糙剂：0.1～0.25份；定向碳纳米管粉末：0.1～5份；安息香：2～4份；光亮剂：2～4份；流平剂：2～4份。该发明的导热散热粉末涂料的组分中加入改性石墨烯、定向碳纳米管和表面粗糙剂，使得导热散热粉末涂料的导热散热性能显著提高，该种方式所制备的涂料，在长期使用的过程中可能会出现风化龟裂的情况，对于该涂料的使用寿命造成了影响，需要进行改进。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种水性碳纳米管的散热涂料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种水性碳纳米管的散热涂料，其原料按重量份包括：环氧树脂65％-82％，聚四氟乙烯5％-10％，石墨5％-10％，抗氧剂2％-3％，氮化硅2％-5％，消泡剂1％-3％，乳化剂1％-3％，防老剂3％-5％。

为了对于环氧树脂以及聚四氟乙烯的材料规格进行限定，本发明的改进有，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述聚四氟乙烯的粒径为550-685μm。

为了实现该涂料的抗氧化功能，本发明的改进有，所述抗氧剂选用抗氧剂1076。

为了使该涂料中各成分能够混合均匀，本发明的改进有，所述消泡剂选用消泡剂GP-330。

为了对乳化剂的规格进行限定，本发明的改进有，所述乳化剂选用乳化剂MOA-5。

为了实现该涂料的抗老化功能，本发明的改进有，所述防老剂选用防老剂SP-2。

为了达到不同效果，本发明的改进有，各材料由以下重量百分数的组分组成：各材料由以下重量百分数的组分组成：环氧树脂74.92％，聚四氟乙烯6.2％，石墨5.7％，抗氧剂3％，氮化硅2.9％，消泡剂1.83％，乳化剂1.65％，防老剂3.8％。

为了达到不同效果，本发明的改进有，各材料由以下重量百分数的组分组成：环氧树脂67.5％，聚四氟乙烯10％，石墨6.7％，抗氧剂2.75％，氮化硅4.4％，消泡剂2.35％，乳化剂2.1％，防老剂4.2％。

为了达到不同效果，本发明的改进有，各材料由以下重量百分数的组分组成：环氧树脂77.7％，聚四氟乙烯5.6％，石墨5.3％，抗氧剂2.65％，氮化硅2.3％，消泡剂1.5％，乳化剂1.2％，防老剂3.75％。

一种水性碳纳米管的散热涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将环氧树脂和聚四氟乙烯放入搅拌桶中，并在搅拌桶中加入蒸馏水，通过搅拌桶进行搅拌混合，其中搅拌桶的转速为800-1200转/分钟，搅拌时间为25-40分钟，得到混合溶液；

S2：将石墨和氮化硅放入破壁机中进行打碎，其中破壁机的转速为1200-2100转/分钟，打碎时间为20-30分钟，得到粉剂；

S3：将S1中所得的混合溶液放入高压反应釜中，通过高压反应釜进行升温催化，当温度提升至100-120℃时，在高压反应釜中加入抗氧剂和粉剂，进行混合搅拌得到改性溶液；

S4：将基料粉末加入混料机中，充入惰性保护气体，搅拌并加热，当温度升至45-60℃时加入消泡剂、乳化剂和防老剂，保温催化45分钟后得到涂料成品；

S5：对涂料成品的规格及各项数据进行检验后，分罐封装后放入室温中阴藏。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明中，通过在传统散热涂料中添加石墨和聚四氟乙烯，有效地提升了该散热涂料的散热和防腐性能，通过氮化硅的结构硬度以及耐热性能，使该散热涂料的抗冷热冲击能力得到了有效提升，使涂抹该涂料的涂层具有更好的结构稳定性能，通过防老剂和抗氧剂的添加，使该涂料的成品抗风化抗老化的性能得到了有效提升，通过该种方式对于该涂料的品质提供了有力保证，并且涂料所形成的涂层的使用寿命以及保护性能也得到了大幅提升。

附图说明

图1为本发明提出一种水性碳纳米管的散热涂料及其制备方法的制备流程图；

图2为本发明提出一种水性碳纳米管的散热涂料及其制备方法的各实施例检测结果示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1-2，本发明提供一种水性碳纳米管的散热涂料，其原料按重量份包括：环氧树脂65％-82％，聚四氟乙烯5％-10％，石墨5％-10％，抗氧剂2％-3％，氮化硅2％-5％，消泡剂1％-3％，乳化剂1％-3％，防老剂3％-5％。

环氧树脂为双酚A型环氧树脂，这种设计的目的是为了对该涂料的主料进行限定，聚四氟乙烯的粒径为550-685μm，这种设计的目的是为了同归对于聚四氟乙烯材料规格的限定，使聚四氟乙烯能够具有更好的加工性能，使其更加容易加工，聚四氟乙烯是氟碳固体，它完全是由碳和氟组成的高分子化合物，作为当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，能够有效地提升该涂料最终成品的防腐蚀性能，抗氧剂选用抗氧剂1076，抗氧剂1076是一种高效、无色污受阻酚抗氧剂，防止涂料成品热氧化降解，具有无味、对光稳定、不易变色、挥发性小、抗抽出性好等特性，消泡剂选用消泡剂GP-330，该种消泡剂具有比植物油或高级醇更有效的消泡作用，能够使该涂料内部的气泡结构更加均匀，氮化硅是一种超硬物质，具有润滑性、耐磨损、抗氧化、热膨胀系数低、抗热冲击性好，断裂韧性高等特性，通过氮化硅能够有效地提升该涂料所形成涂层的结构稳定性以及抗冷热冲击性能，乳化剂选用乳化剂MOA-5，该种乳化剂易溶于油及极性溶剂中，水中呈扩散状，具有良好的乳化性能，防老剂选用防老剂SP-2，防老剂SP-2是一种用来放防止材料受热氧皲裂的添加剂材料，主要防止热氧及曲挠皲裂老化。

实施例一

各材料由以下重量百分数的组分组成：环氧树脂74.92％，聚四氟乙烯6.2％，石墨5.7％，抗氧剂3％，氮化硅2.9％，消泡剂1.83％，乳化剂1.65％，防老剂3.8％。

水性碳纳米管的散热涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将环氧树脂和聚四氟乙烯放入搅拌桶中，并在搅拌桶中加入蒸馏水，通过搅拌桶进行搅拌混合，其中搅拌桶的转速为800转/分钟，搅拌时间为25分钟，得到混合溶液；

S2：将石墨和氮化硅放入破壁机中进行打碎，其中破壁机的转速为1200转/分钟，打碎时间为20分钟，得到粉剂；

S3：将S1中所得的混合溶液放入高压反应釜中，通过高压反应釜进行升温催化，当温度提升至100℃时，在高压反应釜中加入抗氧剂和粉剂，进行混合搅拌得到改性溶液；

S4：将基料粉末加入混料机中，充入惰性保护气体，搅拌并加热，当温度升至45℃时加入消泡剂、乳化剂和防老剂，保温催化45分钟后得到涂料成品；

S5：对涂料成品的规格及各项数据进行检验后，分罐封装后放入室温中阴藏。

实施例二

各材料由以下重量百分数的组分组成：环氧树脂67.5％，聚四氟乙烯10％，石墨6.7％，抗氧剂2.75％，氮化硅4.4％，消泡剂2.35％，乳化剂2.1％，防老剂4.2％。

水性碳纳米管的散热涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将环氧树脂和聚四氟乙烯放入搅拌桶中，并在搅拌桶中加入蒸馏水，通过搅拌桶进行搅拌混合，其中搅拌桶的转速为1200转/分钟，搅拌时间为40分钟，得到混合溶液；

S2：将石墨和氮化硅放入破壁机中进行打碎，其中破壁机的转速为2100转/分钟，打碎时间为30分钟，得到粉剂；

S3：将S1中所得的混合溶液放入高压反应釜中，通过高压反应釜进行升温催化，当温度提升至120℃时，在高压反应釜中加入抗氧剂和粉剂，进行混合搅拌得到改性溶液；

S4：将基料粉末加入混料机中，充入惰性保护气体，搅拌并加热，当温度升至60℃时加入消泡剂、乳化剂和防老剂，保温催化45分钟后得到涂料成品；

S5：对涂料成品的规格及各项数据进行检验后，分罐封装后放入室温中阴藏。

实施例三

各材料由以下重量百分数的组分组成：环氧树脂77.7％，聚四氟乙烯5.6％，石墨5.3％，抗氧剂2.65％，氮化硅2.3％，消泡剂1.5％，乳化剂1.2％，防老剂3.75％。

水性碳纳米管的散热涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将环氧树脂和聚四氟乙烯放入搅拌桶中，并在搅拌桶中加入蒸馏水，通过搅拌桶进行搅拌混合，其中搅拌桶的转速为1100转/分钟，搅拌时间为33分钟，得到混合溶液；

S2：将石墨和氮化硅放入破壁机中进行打碎，其中破壁机的转速为1700转/分钟，打碎时间为25分钟，得到粉剂；

S3：将S1中所得的混合溶液放入高压反应釜中，通过高压反应釜进行升温催化，当温度提升至110℃时，在高压反应釜中加入抗氧剂和粉剂，进行混合搅拌得到改性溶液；

S4：将基料粉末加入混料机中，充入惰性保护气体，搅拌并加热，当温度升至52℃时加入消泡剂、乳化剂和防老剂，保温催化45分钟后得到涂料成品；

S5：对涂料成品的规格及各项数据进行检验后，分罐封装后放入室温中阴藏。

工作原理：首先，将环氧树脂和聚四氟乙烯放入搅拌桶中，并在搅拌桶中加入蒸馏水，通过搅拌桶进行搅拌混合，其中搅拌桶的转速为800-1200转/分钟，搅拌时间为25-40分钟，得到混合溶液，将石墨和氮化硅放入破壁机中进行打碎，其中破壁机的转速为1200-2100转/分钟，打碎时间为20-30分钟，得到粉剂，再将混合溶液放入高压反应釜中，通过高压反应釜进行升温催化，当温度提升至100-120℃时，在高压反应釜中加入抗氧剂和粉剂，进行混合搅拌得到改性溶液，将基料粉末加入混料机中，充入惰性保护气体，搅拌并加热，当温度升至45-60℃时加入消泡剂、乳化剂和防老剂，保温催化45分钟后得到涂料成品，最后在对涂料成品的规格及各项数据进行检验后，分罐封装后放入室温中阴藏。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其他领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种水性碳纳米管的散热涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：环氧树脂65％-82％，聚四氟乙烯5％-10％，石墨5％-10％，抗氧剂2％-3％，氮化硅2％-5％，消泡剂1％-3％，乳化剂1％-3％，防老剂3％-5％。

2.根据权利要求1所述水性碳纳米管的散热涂料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述聚四氟乙烯的粒径为550-685μm。

3.根据权利要求1所述水性碳纳米管的散热涂料，其特征在于：所述抗氧剂选用抗氧剂1076。

4.根据权利要求1所述水性碳纳米管的散热涂料，其特征在于：所述消泡剂选用消泡剂GP-330。

5.根据权利要求1所述水性碳纳米管的散热涂料，其特征在于：所述乳化剂选用乳化剂MOA-5。

6.根据权利要求1所述水性碳纳米管的散热涂料，其特征在于：所述防老剂选用防老剂SP-2。

7.根据权利要求1所述水性碳纳米管的散热涂料，其特征在于：各材料由以下重量百分数的组分组成：环氧树脂74.92％，聚四氟乙烯6.2％，石墨5.7％，抗氧剂3％，氮化硅2.9％，消泡剂1.83％，乳化剂1.65％，防老剂3.8％。

8.根据权利要求1所述水性碳纳米管的散热涂料，其特征在于：各材料由以下重量百分数的组分组成：环氧树脂67.5％，聚四氟乙烯10％，石墨6.7％，抗氧剂2.75％，氮化硅4.4％，消泡剂2.35％，乳化剂2.1％，防老剂4.2％。

9.根据权利要求1所述水性碳纳米管的散热涂料，其特征在于：各材料由以下重量百分数的组分组成：环氧树脂77.7％，聚四氟乙烯5.6％，石墨5.3％，抗氧剂2.65％，氮化硅2.3％，消泡剂1.5％，乳化剂1.2％，防老剂3.75％。

10.一种水性碳纳米管的散热涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将环氧树脂和聚四氟乙烯放入搅拌桶中，并在搅拌桶中加入蒸馏水，通过搅拌桶进行搅拌混合，其中搅拌桶的转速为800-1200转/分钟，搅拌时间为25-40分钟，得到混合溶液；

S2：将石墨和氮化硅放入破壁机中进行打碎，其中破壁机的转速为1200-2100转/分钟，打碎时间为20-30分钟，得到粉剂；

S3：将S1中所得的混合溶液放入高压反应釜中，通过高压反应釜进行升温催化，当温度提升至100-120℃时，在高压反应釜中加入抗氧剂和粉剂，进行混合搅拌得到改性溶液；

S4：将基料粉末加入混料机中，充入惰性保护气体，搅拌并加热，当温度升至45-60℃时加入消泡剂、乳化剂和防老剂，保温催化45分钟后得到涂料成品；

S5：对涂料成品的规格及各项数据进行检验后，分罐封装后放入室温中阴藏。

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