[发明专利]一种纳米二氧化硅复合石墨烯冷却液及其制备方法

说明书

本发明提供了一种二氧化硅复合石墨烯冷却液，包括0.01～3重量份的二氧化硅复合石墨烯、35～55重量份的乙二醇、45～65重量份的水以及1～10重量份的其余助剂。本发明将纳米二氧化硅复合石墨烯作为导热添加剂，特别采用了二元醇+水的基液，再辅以特定的缓蚀剂、消泡剂等助剂和比例搭配，搅拌均匀形成冷却液，导热添加剂均匀分散在液体中，既提高了导热率，又阻止了还原后石墨烯的团聚。本发明采用二氧化硅复合石墨烯，不仅实现了石墨烯表面的无机化，使其亲水性得到改善，而且二氧化硅能够有效的阻碍了石墨烯的团聚；同时，乙二醇也对石墨烯的团聚具有抑制作用，更好的发挥其高热导率的特性，提高了冷却液的导热性能。

技术领域

本发明属于冷却液合成技术领域，涉及一种二氧化硅复合石墨烯冷却液及其制备方法，尤其涉及一种纳米二氧化硅复合石墨烯冷却液及其制备方法。

背景技术

冷却液，是维持内燃机等设备保持正常工作温度，确保冷却系统正常运转的重要辅助液体之一，与润滑油同样重要。冷却液性能的好坏，直接影响内燃机的正常运转与寿命。最初，通常采用水作为冷却液，但其最大的缺点在于，水在低温条件下容易结冰，体积膨胀，甚至损坏冷却系统，随后开始使用水与乙二醇作基液，辅以各种添加剂(铬酸盐，硅酸盐，钼酸盐，亚硝酸盐，胺类物质)配制冷却液，此种冷却液得到了巨大的市场应用。然而目前，随着时代的发展，人们对冷却液的性能要求越来越高，提高冷却液的导热性能成为重要的研究方向之一，在基液中加入高热导率的纳米添加剂(金属纳米颗粒、非金属纳米颗粒等)可以有效提高液体导热性能，纳米流体概念也随之提出。

石墨烯是紧密堆积成二维六方蜂窝状晶格结构的单层碳原子，各碳原子之间以sp²杂化方式相连。微观上，单层石墨烯薄膜并非二维的扁平结构，而是具有“纳米尺度上”稳定的微波状的单层结构，是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体；宏观上，石墨烯可以翘曲成零维的富勒烯，卷成一维的碳纳米管或者堆垛成三维的石墨。石墨烯独特的二维周期蜂窝状点阵结构中稳定的碳六元环的存在，赋予了其优异的性能：单层石墨烯的厚度仅为0.35nm，是目前已知最轻最薄的材料；室温下电子迁移率为2×10⁵cm²·V^-1·s^-1，是光速的1/300，理论比表面积能够达到2630m²·g^-1，全波段光吸收只有2.3％，热导率高达5000W·m^-1·K^-1，杨氏模量超过1100GPa，抗拉强度超过130GPa，且韧性非常好，当施加外部机械力时，碳原子会通过弯曲变形来适应外力，而不必使碳原子重新排列，这样就保持了结构的稳定。这些特征使得它非常适合用于多种学科和领域。近几年来，石墨烯以其极高的热导率引起了业内的极大兴趣，因而将石墨烯用于冷却液内得到了广泛的广泛关注。

然而在实际应用中，石墨烯还存在着诸多的问题和制约因素，石墨烯是一种结构非常规整的二维晶体材料，其内部由很多苯六元环组成，并且苯六元环上不含有任何的不稳定化学键，具有很高的化学稳定性，并且石墨烯表面呈现惰性状态，与溶剂等其他介质之间的相互作用力非常弱，片层之间却存在较强的范德华引力，因而容易发生积聚沉淀，不容易在水中或者常见的有机溶剂中稳定分散，极易团聚，极大地阻碍了石墨烯的进一步研究和应用。

因此，如何更好的将石墨烯用于冷却液，使得石墨烯可以均匀分散，提高其分散稳定性，提高冷却液的冷却性能，已成为行业内诸多一线生产研发人员和业内厂商亟待解决的重要问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种二氧化硅复合石墨烯冷却液及其制备方法，特别是一种纳米二氧化硅复合石墨烯冷却液，本发明提供的二氧化硅复合石墨烯冷却液，不仅实现了石墨烯表面的无机化，使其亲水性得到改善，而且二氧化硅能够有效的阻碍了石墨烯的团聚，乙二醇也对石墨烯的团聚具有抑制作用，使石墨烯能够大量地在体系中均匀分散，提高了冷却液的导热性能。

本发明提供了一种二氧化硅复合石墨烯冷却液，以质量分数计，包括：