[发明专利]一种轻质散热涂料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种轻质散热涂料及其制备方法，所述轻质散热涂料通过将高导热石墨纤维、石墨烯加入树脂体系中制备而成。所制备的轻质散热涂料具有热导率高、发射率高、密度低、易施工等特点，可应用于手机、平板电脑、笔记本电脑等电子产品，大幅提升散热效果，具有较高的经济价值，前景广阔。

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体地说本发明涉及一种轻质散热涂料及其制备方法，通过将高导热石墨纤维、石墨烯加入树脂体系中制备而成，具有优异的散热性能。

背景技术

手机、平板电脑、笔记本电脑等电子产品在使用过程中会在CPU、GPU等局部产生大量热量，造成局部温度过高，如果热量无法快速散失，将严重降低产品的使用性能，大幅缩短其使用寿命，甚至烫伤使用者。为了提升产品性能，主要通过粘贴导热胶和安装金属散热鳍片等方式进行散热，但这些方式存在价格高、易变形导致散热效果较差、重量大等缺点。近年来，人们又开发了界面接触的散热涂料，可以方便涂装在电子产品的平面和曲面表面，起到导热和散热作用。申请号为201810426423.8的专利公开了一种电子设备外壳用高散热涂料，主要成分为镀银玻璃微珠、石墨粉、碳纳米管和环氧树脂，但该专利没有给出散热涂料的性能数据，而且采用镀银玻璃微珠，银在较高温度下容易氧化而使散热性能快速衰减。申请号为201610599486.4的专利公开了一种散热涂料，主要组分为沥青基碳纤维粉、纳米氮化硅、氮化铝、环氧树脂、丙烯酸树脂等，主要用于灯具散热，但该专利未给出具体散热数据。一般来说，普通散热涂料添加金属粉体、碳纳米管、碳纤维粉、氮化硅、氮化硼、氮化铝等散热填料，热导率在1~5 W/(m•k)范围，散热效果较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种轻质散热涂料及其制备方法，通过将高导热石墨纤维、石墨烯加入树脂体系中制备而成，具有优异的散热性能，以满足电子产品使用过程中局部温度过高急需快速散热的需求。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种轻质散热涂料，其成分包括填料和树脂体系，所述填料主要包括高导热石墨纤维和石墨烯；所述高导热石墨纤维的纤维长度为100nm~50μm，纤维直径为1nm~10μm，添加量为涂料总质量的1%~40%；所述石墨烯层数为1～5层，以石墨烯浆料形式加入，石墨烯在石墨烯浆料中的含量为1%~10%，石墨烯的添加量为涂料总质量的0.1%~5.0%；所述树脂体系包括环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸、硅氧烷、醇酸、氨基、聚酯、有机硅和氟碳，树脂体系的添加量为涂料总质量的5.0%~85.0%；所述轻质散热涂料的导热率大于50 W/(m•k)。

所述的填料还包括其他体质填料，其他体质填料为二氧化钛、高岭土、沉淀硫酸钡中的一种或多种，其他体质填料的添加量为涂料总质量的10.0%~75.0%。

制备所述的轻质散热涂料的方法，包括如下步骤：

步骤一，将所需的高导热石墨纤维置于110±5℃的烘箱中烘干，烘干时间为2～12h，自然冷却后将高导热石墨纤维分别装袋密封备用，并进行标识；

步骤二，将树脂体系和分散剂分别按照占涂料总质量5.0%~85.0%和0.2%~2.0%进行称量，然后加入料桶，并加入溶剂，低速搅拌5～45min，分散均匀后按照所述的添加量加入高导热石墨纤维和石墨烯，然后高速搅拌15～60min，分散均匀后再研磨0.5～4h至涂料细度达到60μm以下，经检测粘度合格后，进行过滤、出料和包装，得到轻质散热涂料成品。

所述的分散剂是指BYK110、BYK130或EFKA4010。

所述溶剂为二甲苯、正丁醇或丙酮。

所述溶剂总的添加量为涂料总质量的5%-20%，溶剂采用分步添加的形式，第一次添加溶剂添加量的70%，混合均匀后，进行低速搅拌和后续工序，当研磨至要求细度后，再次加入剩余的溶剂，并混合均匀、检查涂料黏度。

所述高速搅拌的速度为1200～1500 r/min。