CN116218237B - 一种石墨烯相变导热片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于导热材料技术领域，本发明提供了一种石墨烯相变导热片及其制备方法。该制备方法包括以下步骤：S1、将石墨烯、绝缘导热填料、乙醇和偶联剂溶液混合后进行反应得到改性石墨烯；S2、将蜡粉A、不饱和脂肪酰胺分散剂、非离子型乳化剂、高碳醇类消泡剂、无机相变材料、水和改性石墨烯混合后得到石墨烯相变胶囊；S3、石墨烯相变胶囊与蜡粉B混合后进行注塑成型即得石墨烯相变导热片。本发明制备的石墨烯相变导热片具有较高的导热率和优异的绝缘性，还具有使用范围广，使用寿命长，容易加工等优点。
Description
技术领域
本发明涉及导热材料技术领域，尤其涉及一种石墨烯相变导热片及其制备方法。
背景技术
高温会对电子元器件的稳定性、可靠性和寿命产生有害的影响，因此确保发热电子元器件所产生的热量能够及时的排出是十分重要的，之前最为成熟的散热技术为铝合金材料。现在，由于聚合物基散热复合材料具有成本低、易加工成型、质量轻、生产周期短等优点，正在逐步取代铝合金材料。
通过在聚合物中添加导热材料来提高聚合物的导热性能，是目前最有效且方便的途径。目前常见的导热材料为导热硅胶和导热母粒，但是，导热硅胶的导热率仅为0.8～3.0W/(m·K)，具有导热率低，寿命短和难塑性等缺点；而导热母粒的导热率也仅为0.6～2.0W/(m·K)，并不能有效的提高聚合物的导热性能。目前，在许多应用中，将高导热填料添加到PCM基材中，形成具有高导热性能的复合相变化材料。该复合相变化材料采用聚合物PCM结构，在典型的工作温度范围内展现出优异的浸湿性能，具有极低的表面接触热阻，且在长使用寿命应用所需的苛刻可靠性测试过程中维持极佳的稳定性能，但其导热率仍未能满足实际应用需求。
因此，如何提供一种具有高导热率，使用寿命长且容易加工的导热材料成为了本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种石墨烯相变导热片及其制备方法。其目的是解决现有复合导电材料导电率差的技术问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种石墨烯相变导热片的制备方法，包括以下步骤：
S1、将石墨烯、绝缘导热填料、乙醇和偶联剂溶液混合后进行反应得到改性石墨烯；
S2、将蜡粉A、不饱和脂肪酰胺分散剂、非离子型乳化剂、高碳醇类消泡剂、无机相变材料、水和改性石墨烯混合后得到石墨烯相变胶囊；
S3、石墨烯相变胶囊与蜡粉B混合后进行注塑成型即得石墨烯相变导热片。
进一步的，所述步骤S1中，石墨烯、绝缘导热填料、乙醇和偶联剂溶液的质量体积比为56～75g：280～300g：900～1000mL：250～275mL；所述偶联剂溶液的质量浓度为3～10％，所述偶联剂为KH550、KH560、KH570和Z6040中的一种或多种。
进一步的，所述步骤S1中，混合采用搅拌的方式，搅拌的转速为1000～3000r/min，搅拌的时间为0.5～3h；所述反应的温度为50～80℃，反应的时间为3～4h。
进一步的，所述步骤S2中，蜡粉A、不饱和脂肪酰胺分散剂、非离子型乳化剂、高碳醇类消泡剂、无机相变材料、水和改性石墨烯的质量比为48～67.2：7.68～9.6：6.72～8.64：1.92～3.84：24～24.25：768～960：96～100。
进一步的，所述步骤S2中，混合采用搅拌的方式，搅拌的转速为500～3000r/min，搅拌的时间为5～10h，搅拌的温度为20～85℃。
进一步的，所述步骤S3中，石墨烯相变胶囊与蜡粉B的质量比为200～250：48～67.2。
进一步的，所述步骤S3中，混合的温度为150～210℃，混合的时间为10～15min。
进一步的，所述绝缘导热填料为氮化铝、氮化硼、碳化硅和氧化铝中的一种或多种，绝缘导热填料的粒径为50～100nm；
所述不饱和脂肪酰胺分散剂为油酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺和脂肪酸二乙醇酰胺中的一种或多种；
所述非离子型乳化剂为聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、环氧乙烷和聚乙烯醇中的一种或多种；
所述无机相变材料为Zn(NO3)2·6H2O，Na2S2O3·5H2O，Na2HPO4·12H2O，CaCl2·6H2O，Na2SO4·10H2O中的一种或多种，无机相变材料的熔融温度为35～40℃，熔融热为270～280J/g；
所述高碳醇类消泡剂为B-470、B-0001、CI-735、X-072和D-130A中的一种或多种。
进一步的，所述蜡粉A和蜡粉B独立的为9615A、A-C RLC657A、Luwax AF30和A-C316A中的一种或多种；所述蜡粉A的熔融温度为60～72℃，导热系数为0.30～0.35W/(m·K)；所述蜡粉B的熔融温度为100～110℃，导热系数为0.5～0.6W/(m·K)。
本发明还提供了上述制备方法所制备的石墨烯相变导热片。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
在本发明中，偶联剂可以使石墨烯和绝缘导热填料更容易分散在蜡粉中，并建立蜡粉、石墨烯和绝缘导热填料的导热通道，减少了蜡粉和石墨烯以及绝缘导热填料之间的热阻，石墨烯与导热粉协同导热，达到了1+1>2的导热效果；
在本发明中，由于无机相变材料熔点较低，容易漏液，所以使用蜡粉A进行包裹，又由于蜡粉A与蜡粉B相比分子量更小，所以，更有利于石墨烯、绝缘导热填料和无机相变材料之间的导热通道的建立；
在本发明中，无机相变材料的熔融温度较低，会促进石墨烯相变导热片中热量的交换，蜡粉B的加入会使石墨烯相变导热片更加致密，而热阻也会减小，也防止了漏液现象的发生；
本发明制备的石墨烯相变导热片具有较高的导热率和优异的绝缘性，还具有使用范围广，使用寿命长，容易加工等优点。
附图说明
图1为石墨烯相变导热片的散热测试示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种石墨烯相变导热片的制备方法，包括以下步骤：
S1、将石墨烯、绝缘导热填料、乙醇和偶联剂溶液混合后进行反应得到改性石墨烯；
S2、将蜡粉A、不饱和脂肪酰胺分散剂、非离子型乳化剂、高碳醇类消泡剂、无机相变材料、水和改性石墨烯混合后得到石墨烯相变胶囊；
S3、石墨烯相变胶囊与蜡粉B混合后进行注塑成型即得石墨烯相变导热片。
在本发明中，所述步骤S1中，石墨烯、绝缘导热填料、乙醇和偶联剂溶液的质量体积比为56～75g：280～300g：900～1000mL：250～275mL，优选为58～73g：284～296g：920～980mL：253～272mL，进一步优选为60～70g：286～292g：940～960mL：255～270mL；所述偶联剂溶液的质量浓度为3～10％，优选为4～9％，进一步优选为5～7％；所述偶联剂为KH550、KH560、KH570和Z6040中的一种或多种，优选为KH550、KH560和Z6040中的一种或多种，进一步优选为KH550和/或KH560。
在本发明中，所述步骤S1中，混合采用搅拌的方式，搅拌的转速为1000～3000r/min，优选为1200～2600r/min，进一步优选为1500～2500r/min；搅拌的时间为0.5～3h，优选为1～2.5h，进一步优选为1.5～2h；所述反应的温度为50～80℃，优选为55～75℃，进一步优选为60～70℃；反应的时间为3～4h，优选为3.5h。
在本发明中，所述步骤S2中，蜡粉A、不饱和脂肪酰胺分散剂、非离子型乳化剂、高碳醇类消泡剂、无机相变材料、水和改性石墨烯的质量比为48～67.2：7.68～9.6：6.72～8.64：1.92～3.84：24～24.25：768～960：96～100，优选为50～66：7.8～9.3：6.8～8.5：2.0～3.5：24.12～24.2：770～940：97～99，进一步优选为54～62：8.0～9.0：7.0～8.0：2.5～3.0：24.14～24.18：790～900：97.5～98.5。
在本发明中，所述步骤S2中，混合采用搅拌的方式，搅拌的转速为500～3000r/min，优选为800～2600r/min，进一步优选为1000～2000r/min；搅拌的时间为5～10h，优选为6～9h，进一步优选为7～8h；搅拌的温度为20～85℃，优选为50～84℃，进一步优选为60～80℃。
在本发明中，所述步骤S2中，加入的水的温度为20～85℃，优选为50～84℃，进一步优选为60～80℃；所述水的温度与搅拌的温度保持一致。
在本发明中，所述步骤S3中，石墨烯相变胶囊与蜡粉B的质量比为200～250：48～67.2，优选为210～240：50～66，进一步优选为220～230：55～60。
在本发明中，所述步骤S3中，混合的温度为150～210℃，优选为160～200℃，进一步优选为170～180℃；混合的时间为10～15min，优选为11～14min，进一步优选为12～13min。
在本发明中，所述绝缘导热填料为氮化铝、氮化硼、碳化硅和氧化铝中的一种或多种，优选为氮化铝、碳化硅和氧化铝中的一种或多种，进一步优选为氮化铝和/或氧化铝；绝缘导热填料的粒径为50～100nm，优选为60～90nm，进一步优选为70～80nm。
在本发明中，所述不饱和脂肪酰胺分散剂为油酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺和脂肪酸二乙醇酰胺中的一种或多种，优选为油酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺和脂肪酸二乙醇酰胺中的一种或多种，进一步优选为油酸酰胺、乙撑双油酸酰胺和脂肪酸二乙醇酰胺中的一种或多种。
在本发明中，所述非离子型乳化剂为聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、环氧乙烷和聚乙烯醇中的一种或多种，优选为聚氧乙烯醚、环氧乙烷和聚乙烯醇中的一种或多种，进一步优选为聚氧乙烯醚和/或聚乙烯醇。
在本发明中，所述无机相变材料为Zn(NO3)2·6H2O，Na2S2O3·5H2O，Na2HPO4·12H2O，CaCl2·6H2O，Na2SO4·10H2O中的一种或多种，优选为Zn(NO3)2·6H2O，Na2HPO4·12H2O，CaCl2·6H2O，Na2SO4·10H2O中的一种或多种，进一步优选为Zn(NO3)2·6H2O，Na2HPO4·12H2O，Na2SO4·10H2O中的一种或多种；无机相变材料的熔融温度为35～40℃，优选为36～39℃，进一步优选为37～38℃；熔融热为270～280J/g，优选为272～278J/g，进一步优选为274～276J/g。
在本发明中，所述高碳醇类消泡剂为B-470、B-0001、CI-735、X-072和D-130A中的一种或多种，优选为B-470、B-0001、X-072和D-130A中的一种或多种，进一步优选为B-0001、X-072和D-130A中的一种或多种；其中，B-470和B-0001购自中联邦精细化工实力工厂，CI-735购自南辉官方旗舰店，X-072购自广州市鸿泰新材料有限公司，D-130A购自中山市鼎胜新材料有限公司。
在本发明中，所述蜡粉A和蜡粉B独立的为9615A、A-C RLC657A、Luwax AF30和A-C316A中的一种或多种，优选为9615A、LuwaxAF30和A-C 316A中的一种或多种，进一步优选为9615A和/或LuwaxAF30；其中，9615A购自广州市贤人汇国际贸易有限公司，A-C RLC657A购自上海蒂凯姆实业有限公司，LuwaxAF30和A-C 316A购自上海毅胜化工有限公司；
所述蜡粉A的熔融温度为60～72℃，优选为62～70℃，进一步优选为64～68℃；导热系数为0.30～0.35W/(m·K)，优选为0.31～0.34W/(m·K)，进一步优选为0.32～0.34W/(m·K)；所述蜡粉B的熔融温度为100～110℃，优选为102～108℃，进一步优选为104～106℃；导热系数为0.5～0.6W/(m·K)，优选为0.52～0.58W/(m·K)，进一步优选为0.54～0.56W/(m·K)。
本发明还提供了上述制备方法所制备的石墨烯相变导热片。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将56g石墨烯、280g绝缘导热填料(氮化铝和氧化铝的质量比为1：1)放入1000.0mL乙醇中超声分散1h，然后加入250.0mL质量分数为5％的KH550溶液，以2000r/min的转速搅拌1h，然后在60℃下反应3h，经离心、洗涤、干燥、研磨即得改性石墨烯；
在带有搅拌的三口烧瓶中加入蜡粉A(9615A，导热系数为0.33W/
(m·K)，熔融温度为65℃)67.20g，油酸酰胺7.68g，聚氧乙烯醚6.72g，高碳醇类消泡剂(B-0001)1.92g，以500r/min的转速搅拌并升温至80℃，搅拌1h待油相全部熔化后，加入24.25g的Zn(NO3)2·6H2O，以500r/min的转速搅拌30min，在此温度下加入80℃的热水960.0g，并以3000r/min的转速搅拌2h，冷却至室温转移至聚四氟乙烯罐体中加入100.0g改性石墨烯，以2000r/min的转速搅拌2h，然后经离心、喷雾干燥得到石墨烯相变胶囊；
将48.0g蜡粉B(LuwaxAF30，导热系数为0.55W/(m·K)，熔融温度为110℃)和230.0g石墨烯相变胶囊混合后在200℃下加工15min，然后注塑成型，即可得到石墨烯相变导热片。
实施例2
将60g石墨烯、290g绝缘导热填料(氮化硼和碳化硅的质量比为1：1)放入1000.0mL乙醇中超声分散1h，然后加入260.0mL质量分数为5％的KH560溶液，以2000r/min的转速搅拌1h，然后在65℃下反应4h，经离心、洗涤、干燥、研磨即得改性石墨烯；
在带有搅拌的三口烧瓶中加入蜡粉A(A-C RLC657A，导热系数为0.33W/(m·K)，熔融温度为65℃)65g，乙撑双硬脂酰胺8.2g，聚乙烯醇7.0g，高碳醇类消泡剂(D-130A)2.03g，以500r/min的转速搅拌并升温至80℃，搅拌1h待油相全部熔化后，加入24.05g的Na2HPO4·12H2O，以500r/min的转速搅拌30min，在此温度下加入80℃的热水920.0g，并以3000r/min的转速搅拌2h，冷却至室温转移至聚四氟乙烯罐体中加入99.0g改性石墨烯，以2000r/min的转速搅拌2h，然后经离心、喷雾干燥得到石墨烯相变胶囊；
将67.2g蜡粉B(A-C 316A，导热系数为0.55W/(m·K)，熔融温度为105℃)和220.0g石墨烯相变胶囊混合后在210℃下加工10min，然后注塑成型，即可得到石墨烯相变导热片。
实施例3
将70g石墨烯、300g绝缘导热填料(氮化铝、氮化硼和碳化硅的质量比为1：1：1)放入1000.0mL乙醇中超声分散1h，然后加入270.0mL质量分数为7％的Z6040溶液，以2000r/min的转速搅拌1h，然后在70℃下反应4h，经离心、洗涤、干燥、研磨即得改性石墨烯；
在带有搅拌的三口烧瓶中加入蜡粉A(LuwaxAF30，导热系数为0.33W/(m·K)，熔融温度为60℃)55g，脂肪酸二乙醇酰胺8.2g，聚乙烯醇和环氧乙烷各4.0g，高碳醇类消泡剂(CI-735)2.11g，以500r/min的转速搅拌并升温至80℃，搅拌1h待油相全部熔化后，加入24.15g的CaCl2·6H2O，以500r/min的转速搅拌30min，在此温度下加入80℃的热水800.0g，并以3000r/min的转速搅拌2h，冷却至室温转移至聚四氟乙烯罐体中加入99.0g改性石墨烯，以2000r/min的转速搅拌2h，然后经离心、喷雾干燥得到石墨烯相变胶囊；
将60.0g蜡粉B(A-C 316A，导热系数为0.55W/(m·K)，熔融温度为100℃)和210.0g石墨烯相变胶囊混合后在205℃下加工12min，然后注塑成型，即可得到石墨烯相变导热片。
对比例1
制备步骤与实施例1相同，不同的是改性石墨烯的用量为124.25g。
对比例2
制备步骤与实施例1相同，不同的是改性石墨烯的用量为88.75g。
对比例3
制备步骤与实施例1相同，不同的是蜡粉B的用量为115.2g。
对比例4
制备步骤与实施例1相同，不同的是蜡粉B的用量为40.5g。
性能测试
使用的石墨烯相变导热片尺寸为30*30*20mm，使用的发热片为30*30mm的氧化铝陶瓷发热片，采用10W的功率进行30min的散热测试，其中T1为发热源温度，T2为散热片上温度，T3为环境温度(如图1所示)，测试结果如表1所示。
表1石墨烯相变导热片的散热测试结果
由图1可得，在30min时，本发明制备的石墨烯相变导热片可使发热片的温度下降11.3～14.9℃，而对比例制备的导热片可使发热片的温度下降7.42～9.16℃。由此可知，本发明所制备的石墨烯相变导热片具有较高的导热率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种石墨烯相变导热片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将石墨烯、绝缘导热填料、乙醇和偶联剂溶液混合后进行反应得到改性石墨烯；
S2、将蜡粉A、不饱和脂肪酰胺分散剂、非离子型乳化剂、高碳醇类消泡剂、无机相变材料、水和改性石墨烯混合后得到石墨烯相变胶囊；
S3、石墨烯相变胶囊与蜡粉B混合后进行注塑成型即得石墨烯相变导热片；
所述步骤S1中，石墨烯、绝缘导热填料、乙醇和偶联剂溶液的质量体积比为56～75g：280～300g：900～1000mL：250～275mL；所述偶联剂溶液的质量浓度为3～10％，所述偶联剂为KH550、KH560、KH570和Z6040中的一种或多种；
所述步骤S2中，蜡粉A、不饱和脂肪酰胺分散剂、非离子型乳化剂、高碳醇类消泡剂、无机相变材料、水和改性石墨烯的质量比为48～67.2：7.68～9.6：6.72～8.64：1.92～3.84：24～24.25：768～960：96～100；
所述步骤S2中，混合采用搅拌的方式，搅拌的转速为500～3000r/min，搅拌的时间为5～10h，搅拌的温度为20～85℃；
所述步骤S3中，石墨烯相变胶囊与蜡粉B的质量比为200～250：48～67.2；
所述步骤S3中，混合的温度为150～210℃，混合的时间为10～15min；
所述绝缘导热填料为氮化铝、氮化硼、碳化硅和氧化铝中的一种或多种，绝缘导热填料的粒径为50～100nm；
所述不饱和脂肪酰胺分散剂为油酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺和脂肪酸二乙醇酰胺中的一种或多种；
所述非离子型乳化剂为聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、环氧乙烷和聚乙烯醇中的一种或多种；
所述无机相变材料为Zn(NO3)2·6H2O，Na2S2O3·5H2O，Na2HPO4·12H2O，CaCl2·6H2O，Na2SO4·10H2O中的一种或多种，无机相变材料的熔融温度为35～40℃，熔融热为270～280J/g；
所述高碳醇类消泡剂为B-470、B-0001、CI-735、X-072和D-130A中的一种或多种；
所述蜡粉A和蜡粉B独立的为9615A、A-C RLC657A、LuwaxAF30和A-C316A中的一种或多种；所述蜡粉A的熔融温度为60～72℃，导热系数为0.30～0.35W/(m·K)；所述蜡粉B的熔融温度为100～110℃，导热系数为0.5～0.6W/(m·K)。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，混合采用搅拌的方式，搅拌的转速为1000～3000r/min，搅拌的时间为0.5～3h；
所述反应的温度为50～80℃，反应的时间为3～4h。
3.权利要求1或2所述制备方法所制备的石墨烯相变导热片。
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| CN109735306A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-05-10 | 宁波石墨烯创新中心有限公司 | 一种石墨烯/相变微胶囊复合材料及其制备方法和应用 |
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| CN115595123A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-01-13 | 中国石油大学(北京)（Cn） | 相变微胶囊复合材料及其制备方法和应用 |
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