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    重庆时时彩不定位胆公式: 一种石墨烯改性的导热涂料.pdf

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    一种 石墨 改性 导热 涂料
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    摘要
    申请专利号:

    CN201510208892.9

    申请日:

    2015.04.29

    公开号:

    CN105086784A

    公开日:

    2015.11.25

    当前法律状态:

    驳回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):C09D 167/06申请公布日:20151125|||实质审查的生效IPC(主分类):C09D 167/06申请日:20150429|||公开
    IPC分类号: C09D167/06; C09D133/02; C09D161/20; C09D163/00; C09D175/04; C09D183/04; C09D7/12; C09D5/08 主分类号: C09D167/06
    申请人: 宁波职业技术学院
    发明人: 张慧波
    地址: 315800浙江省宁波市北仑区新大路1069号
    优先权:
    专利代理机构: 杭州杭诚专利事务所有限公司33109 代理人: 尉伟敏
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510208892.9

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.11.09|||2015.12.23|||2015.11.25

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的驳回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种石墨烯改性的导热涂料,高导热涂料中加入了石墨烯、助剂与聚二甲基硅氧烷,各组分在涂料中所占的重量百分比分别为:基础树脂27.5-36.5%、填料20-30%、石墨烯20-35%、助剂3-5%、溶剂5-15%与聚二甲基硅氧烷0.5-2.5%。在涂料中加入石墨烯使得涂层对底材接触更加紧密,石墨烯润滑效果好,因此可提高涂层的耐摩擦性;石墨烯具有铜十倍的热导率,可提高涂料的导热性;改性有机硅的加入改善涂料的流平性,使得涂膜平整光滑;改性聚硅酮减少在分散过程中产生气泡,提高涂层对底材的附着力与耐蚀性;改性聚氨酯的加入使得涂料耐酸性好,化学稳定性高,分散性好。

    权利要求书

    1.一种石墨烯改性的导热涂料,包括基础树脂与填料,其特征在于,导热涂料中加入了石墨烯、助剂与聚二甲基硅氧烷,各组分在涂料中所占的重量百分比分别为:基础树脂27.5-36.5%、填料20-30%、石墨烯20-35%、助剂3-5%、溶剂5-15%与聚二甲基硅氧烷0.5-2.5%。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性的导热涂料,其特征在于,基础树脂为醇酸树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、环氧树脂、聚氨酯中的一种,填料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化硅、氧化钛、粘土、蒙脱土、埃洛石或云母粉中的一种或多种,溶剂为丁内酯或环氧氯丙烷。3.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯改性的导热涂料,其特征在于,所述助剂为改性有机硅、改性聚硅酮与改性聚氨酯。4.根据权利要求3所述的一种石墨烯改性的导热涂料,其特征在于,改性有机硅、改性聚硅酮与改性聚氨酯的质量比为1:0.5-0.8:2-5。5.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性的导热涂料,其特征在于,所述石墨烯为单层片状结构,或所述石墨烯为层数在2-50层,层内为碳原子sp2杂化轨道组成六角形蜂巢状晶格、层间为碳原子以π键结合。6.根据权利要求1或5所述的一种石墨烯改性的导热涂料,其特征在于,所述石墨烯以粉末或浆料的形式添加。7.根据权利要求1或5所述的一种石墨烯改性的导热涂料,其特征在于,所述石墨烯中,碳元素与非碳元素质量比大于4:1,非碳元素选自氟、氮、氧、硫、氢、氯、溴、碘中一种或几种。8.根据权利要求1或5所述的一种石墨烯改性的导热涂料,其特征在于,所述石墨烯还包含有各种官能团的改性石墨烯,如羟基、羧基、羰基、氮基、氨基中的一种或几种。9.根据权利要求1或5所述的一种石墨烯改性的导热涂料,其特征在于,石墨烯在加入前,在磁场强度5000-5250GS,同时超声波条件下超声分散30-45min。

    说明书

    一种石墨烯改性的导热涂料

    技术领域

    本发明属于化工技术领域,涉及一种导热涂料,尤其涉及一种提高涂料的导热性,涂料与底材的附着力、自身耐摩擦性的石墨烯改性的导热涂料。

    背景技术

    涂料是指涂布于物体表面在一定的条件下能形成薄膜而起到?;?、装饰或其他特殊功能(绝缘、防锈、防霉、耐热等)的一类液体或固体材料。

    近年来,现代工业的飞速发展使一些特殊的工业领域如航空航天、电子电气等领域对涂料提出了更高的性能要求,主要表现在更高的导热性能、更突出的韧性等,但是由于传统涂料的导热性较差,韧性不佳,对底材的附着力较差,耐摩擦性较差,限制了涂料在这些领域的应用。

    2004年英国曼彻斯顿大学的Geim和Novoselov通过胶带剥离高定向石墨获得了独立存在的二维石墨烯(Gra-phene,GN)晶体以来,石墨烯已经成为材料科学领域极受关注的研究热点之一。石墨烯,实际上就是单原子层的石墨,它拥有独特的二维结构和优异的力学、热力学、光学和电学性能。

    石墨烯是目前世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,至吸收2.3%的光,导热系数高达5300W/m·k,高于碳纳米管和金刚石。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,具有强度高,比表面积大,高化学反应活性,高填充性的特点。

    中国专利公布号CN102816525A,公布日2012年12月12日,名称为导热涂料,该申请案公开了一种导热涂料,主要是由导热粉体与合成树脂所构成,其中,导热粉体的重量百分比约为导热涂料的4-25%,其内部包含二氧化硅、二氧化钛、硅酸锆、氮化硼,另可添加三氧化二铝及碳化硅等辅助材,而合成树脂的重量百分比配合导热粉体的重量百分比形成100%,其由一树脂及至少一溶剂充分混合所构成,此树脂依据需求选自环氧树脂、聚酯、丙烯酸树脂及有机硅树脂的其中一种。其不足之处在于,虽然该配方得到的导热涂料解决部分了传统涂料导热性差的缺陷,但是其韧性不佳,对底材的附着力较差,耐摩擦性较差。

    发明内容

    本发明的目的在于为了解决现有涂料的导热性较差,韧性不佳,对底材的附着力较差,耐摩擦性较差的缺陷而提供一种提高涂料的导热性,涂料与底材的附着力、自身耐摩擦性的石墨烯改性的导热涂料。

    为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

    一种石墨烯改性的导热涂料,包括基础树脂与填料,导热涂料中加入了石墨烯、助剂与聚二甲基硅氧烷,各组分在涂料中所占的重量百分比分别为:基础树脂27.5-36.5%、填料20-30%、石墨烯20-35%、助剂3-5%、溶剂5-15%与聚二甲基硅氧烷0.5-2.5%。在本技术方案中,石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,具有强度高,比表面积大,高化学反应活性,高填充性的特点;在涂料中加入石墨烯使得涂层对底材接触更加紧密,石墨烯润滑效果好,因此可提高涂层的耐摩擦性;石墨烯具有铜十倍的热导率,可提高涂料的导热性。

    作为优选,基础树脂为醇酸树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、环氧树脂、聚氨酯中的一种,填料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化硅、氧化钛、粘土、蒙脱土、埃洛石或云母粉中的一种或多种,溶剂为丁内酯或环氧氯丙烷。在本技术方案中,丁内酯与环氧氯丙烷有利于石墨烯在体系中的分散与均匀性。

    作为优选,所述助剂为改性有机硅、改性聚硅酮与改性聚氨酯。在本技术方案中,改性有机硅的加入改善涂料的流平性,使得涂膜平整光滑;改性聚硅酮减少在分散过程中产生气泡,提高涂层对底材的附着力与耐蚀性;改性聚氨酯的加入使得涂料耐酸性好,化学稳定性高,分散性好。

    作为优选,改性有机硅、改性聚硅酮与改性聚氨酯的质量比为1:0.5-0.8:2-5。

    作为优选,所述石墨烯为单层片状结构,或所述石墨烯为层数在2-50层,层内为碳原子sp2杂化轨道组成六角形蜂巢状晶格、层间为碳原子以π键结合。

    作为优选,所述石墨烯以粉末或浆料的形式添加。

    作为优选,所述石墨烯中,碳元素与非碳元素质量比大于4:1,非碳元素选自氟、氮、氧、硫、氢、氯、溴、碘中一种或几种。

    作为优选,所述石墨烯还包含有各种官能团的改性石墨烯,如羟基、羧基、羰基、氮基、氨基中的一种或几种。

    作为优选,石墨烯在加入前,在磁场强度5000-5250GS,同时超声波条件下超声分散30-45min。

    本发明的有益效果是,在涂料中加入石墨烯使得涂层对底材接触更加紧密,石墨烯润滑效果好,因此可提高涂层的耐摩擦性;石墨烯具有铜十倍的热导率,可提高涂料的导热性;改性有机硅的加入改善涂料的流平性,使得涂膜平整光滑;改性聚硅酮减少在分散过程中产生气泡,提高涂层对底材的附着力与耐蚀性;改性聚氨酯的加入使得涂料耐酸性好,化学稳定性高,分散性好。

    具体实施方式

    以下结合具体实施例,对本发明作进一步的解释:

    本发明中,若非特指,所采用的原料均可从市场购得或是本领域常用的,下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域的常规方法。

    本发明中涉及到的导热涂料所需的原料均为市售。

    云母粉购自灵寿县三信矿产品加工厂,粒径大小为400目;聚二甲基硅氧烷购自广州氟缘硅科技有限公司,改性聚氨酯购自深圳市棋翊欣塑胶有限公司。

    石墨烯原料,石墨烯粉、石墨烯浆料为市售,购自宁波墨西科技有限公司。

    石墨烯为单层片状结构,或所述石墨烯为层数在2-50层,层内为碳原子sp2杂化轨道组成六角形蜂巢状晶格、层间为碳原子以π键结合;碳元素与非碳元素质量比大于4:1,非碳元素选自氟、氮、氧、硫、氢、氯、溴、碘中一种或几种。

    石墨烯也可以包含有各种官能团的改性石墨烯,如羟基、羧基、羰基、氮基、氨基中的一种或几种。

    实施例1

    石墨烯在磁场强度5000GS,同时超声波条件下超声分散30min,将石墨烯粉缓慢加入到丙酮中800-1000转/分搅拌30min,形成石墨烯浆料;然后将醇酸树脂、氧化铝、氧化镁、氧化锌、助剂、聚二甲基硅氧烷与丁内酯混合分散均匀后,加入石墨烯浆料搅拌1小时,得到石墨烯改性的导热涂料;其中,各组分的含量分别为:醇酸树脂27.5%、填料30%、石墨烯20%、助剂5%、丁内酯15%、聚二甲基硅氧烷2.5%、氧化铝、氧化镁、氧化锌的质量比为1:1:1,助剂为改性有机硅、改性聚硅酮与改性聚氨酯,改性有机硅、改性聚硅酮与改性聚氨酯的质量比为1:0.5:3。

    实施例2

    石墨烯在磁场强度5100GS,同时超声波条件下超声分散35min,将石墨烯粉缓慢加入到酒精中800-1000转/分搅拌30min,形成石墨烯浆料;然后将丙烯酸树脂、粘土、石墨烯粉末、助剂、聚二甲基硅氧烷与环氧氯丙烷混合分散均匀后,加入石墨烯浆料搅拌1小时,冷却后得到石墨烯改性的导热涂料。其中,各组分的含量分别为:丙烯酸树脂30%,填料25%,石墨烯30%,助剂4%,环氧氯丙烷10%,聚二甲基硅氧烷1%,助剂为改性有机硅、改性聚硅酮与改性聚氨酯,改性有机硅、改性聚硅酮与改性聚氨酯的质量比为1:0.6:4。

    实施例3

    石墨烯在磁场强度5250GS,同时超声波条件下超声分散45min,将石墨烯粉缓慢加入到酒精中800-1000转/分搅拌30min,形成石墨烯浆料;然后将聚氨酯、氧化铝、蒙脱土、埃洛石、助剂、聚二甲基硅氧烷与丁内酯混合分散均匀后,加入到石墨烯浆料中搅拌1.5小时,得到石墨烯改性的导热涂料。其中,各组分的含量分别为:聚氨酯36.5%,填料20%,石墨烯35%,助剂3%,丁内酯5%,聚二甲基硅氧烷0.5%,氧化铝、蒙脱土、埃洛石的质量比为1:0.5:2,助剂为改性有机硅、改性聚硅酮与改性聚氨酯,改性有机硅、改性聚硅酮与改性聚氨酯的质量比为1:0.8:3。

    对比例1,购自辽宁硼达科技有限公司的BN-E10型抗氧化?;さ既韧苛?。

    对比例2,所用配方与制法与实施例1相同,唯一区别是其中未加入石墨烯。

    将实施例1-3得到的石墨烯改性的导热涂料与对比例1-2的导热涂料涂覆在经过现有工艺表面处理后的金属材料表面,进行对比测试,结果如下:

    表1、测试结果


    附着力/MPa热导率/(W/mk)
    实施例12120实施例22.3134实施例33.1141对比例11.570对比例21.882

    由表1可见,本发明得到石墨烯改性的导热涂料对底材的附着力与热导率明显优于对比例1-2的导热涂料,在涂料中加入石墨烯使得涂层对底材接触更加紧密,石墨烯润滑效果好,因此可提高涂层的耐摩擦性;石墨烯具有铜十倍的热导率,可提高涂料的导热性。

    将实施例1-3与对比例1-2的导热涂料进行耐盐雾性能测试、耐腐蚀测试与导热效果测试,测试结果见表2。

    耐盐雾性能测试:将样品放入盐雾机中用盐水(浓度为5重量%,pH值为6.5-7.2)在35℃下喷雾2小时,再使样品在40℃和相对湿度93%的环境中保持168小时,然后使用Dataphysics公司OCA系列接触角测量仪测定样品的表面能。

    耐腐蚀测试:将实施例1-3与对比例1-2的导热涂料涂覆在碳钢试片上,然后将其中实施例2-3,对比例1的试片浸入60%的硝酸溶液,另外实施例3,对比例2的试片浸入60%的烧碱溶液,2小时候拿出待自然干燥后再浸入2小时后,观察试片表面。

    导热效果测试方法如下:

    将200mL、25℃的纯净水,置于已涂覆实施例1-3与对比例1-2的器皿内,然后放置在功率为1KW的电加热炉上,开始加热并计时,至水温90℃,停止加热并记录加热时长,通过加热时长判断导热效果。

    表2、测试结果

    样品名表面能(mN/m)60%硝酸60%烧碱加热时长/s实施例119.8无变化无变化150实施例219.6无变化无变化135实施例319.5无变化无变化120对比例135.7微黄微黄240对比例228.1微黄微黄220

    由表2可见,本发明得到的导热涂料的耐盐雾性能、耐腐蚀性能明显优于现有传统的导热涂料,导热效果由于石墨烯的加入量不同而略有不同,但是与普通导热涂料相比,本发明导热效果显著提高。

    以上所述的实施例只是本发明的一种较佳方案,并非对本发明作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

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