[发明专利]一种水性石墨烯散热涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水性石墨烯散热涂料及其制备方法，属于水性涂料技术领域，该涂料包括如下重量份原料：水性环氧树脂50‑60份、水性聚氨酯15‑20份、改性石墨烯7‑9份、导热粉体0.6‑1份、分散剂2‑3份、流平剂1.5‑2份、水20‑30份。本发明以改性石墨烯作为主体散热基质，金属导热粉体作为辅助散热基质，石墨烯经过改性后，表面接枝有功能基团，使得石墨烯基体能够与成膜物质发生化学作用，在涂料中均匀分散，并且石墨烯还能促进成膜聚合物交联网络的形成，提高涂层的力学性能；另外，在分散剂的作用下，颗粒状的导热粉体填充于石墨烯片层之间，有助于形成搭接的散热网络结构，进一步提高涂料的导热、散热效果。

技术领域

本发明属于水性涂料技术领域，具体地，涉及一种水性石墨烯散热涂料及其制备方法。

背景技术

散热涂料作为一种新型涂料，不仅具有装饰的基本功能，同时具有提高散热效率的作用，得到广泛的关注与研究。然而，目前市面上的绝大多数散热涂料均是采用价格昂贵的传热介质作为填料，生产工艺复杂，成本较高，不利于涂料的批量化生产与规模化应用。

石墨烯由于具有高红外发射率，高导热系数和高比表面积，使其成为涂料理想的导热添加剂材料。且石墨烯高的比表面积，也有利于其在涂料中分散后增大涂层的散热面积，此外，石墨烯本身就具有优异的热稳定性、耐候性、耐老化及机械强度等，因此，把石墨烯添加到涂料中，对于散热涂料的广泛应用具有重大意义。

但是，石墨烯材料为无机材料，与涂料的成膜基质(高分子聚合物)的相容性比较弱，现有技术中多采用分散剂来改善这一缺陷。分散剂具有促进分散、起到表面活性剂的效果，能够一定程度上改善石墨烯的分散效果，但是分散剂所起的作用有限，往往难以较大程度上实现石墨烯的分散，难以更充分发挥石墨烯的作用，从而影响到散热涂料更好的散热效果；另外，石墨烯作为添加的无机材料，由于界面结合力弱，加入涂料中会一定程度上降低涂层的力学性能。因此，研发一种能够明显改善石墨烯的分散作用、综合性能好的散热型涂料具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种水性石墨烯散热涂料及其制备方法。

本发明以改性石墨烯作为主体散热基质，金属导热粉体作为辅助散热基质，石墨烯经过改性后，表面接枝有功能基团，使得石墨烯基体能够与成膜物质发生化学作用，促进石墨烯在涂料中的均匀分散，使石墨烯稳定、持续发挥散热作用，并且石墨烯还能促进成膜聚合物交联网络的形成，提高涂层的力学性能；另外，在分散剂的作用下，颗粒状的导热粉体填充于石墨烯片层之间，有助于形成搭接的散热网络结构，进一步提高石墨烯对于涂料的导热、散热效果；本发明能够实现石墨烯的有效利用，在显著提升涂料散热性能的基础上，也使涂料的力学性能有所改善，获得一种综合性能强的散热型涂料，具有广泛的应用范围。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种水性石墨烯散热涂料，包括如下重量份原料：水性环氧树脂50-60份、水性聚氨酯15-20份、改性石墨烯7-9份、导热粉体0.6-1份、分散剂2-3份、流平剂1.5-2份、水20-30份；

水性石墨烯散热涂料由如下步骤制成：

第一步、在反应罐中加入水性环氧树脂、水性聚氨酯和改性石墨烯和一半量的水，升高温度至60℃、超声分散30min；

第二步、降至室温后，加入分散剂、流平剂和导热粉体，在砂磨机中以1200r/min的转速分散1h，最后加入剩余的水，以1000r/min的转速进行再次研磨分散，当组分细度小于50μm时，用200目筛网过滤去除杂质后，获得水性石墨烯散热涂料。

进一步地，导热粉体为银粉、铜粉、铝粉中的一种或多种按任意比例的混合物，导热粉体的粒径小于1微米，片层状石墨烯经过改性后均匀分散于涂料中，在分散剂的作用下，颗粒状的导热粉体填充于石墨烯片层之间，有助于形成搭接的散热网络结构，进一步提高石墨烯对于涂料的导热、散热效果。