CN115232494A - 一种石墨烯无机高导热散热涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种石墨烯无机高导热散热涂料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115232494A
CN115232494A CN202211053690.8A CN202211053690A CN115232494A CN 115232494 A CN115232494 A CN 115232494A CN 202211053690 A CN202211053690 A CN 202211053690A CN 115232494 A CN115232494 A CN 115232494A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
heat
thermal
dissipation coating
inorganic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211053690.8A
Other languages
English (en)
Inventor
赖超英
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN202211053690.8A priority Critical patent/CN115232494A/zh
Publication of CN115232494A publication Critical patent/CN115232494A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/63—Additives non-macromolecular organic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/02—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of carbon, e.g. graphite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明属于高导热散热材料技术领域，本发明提供了一种石墨烯无机高导热散热涂料，包含如下质量份的原料：石墨烯粉4～6份、单质硅体系无机浆料94～96份；单质硅体系无机浆料的制备原料包含纳米级单质硅、酒精、偶联剂和水。本发明还提供了一种石墨烯无机高导热散热涂料的制备方法和应用。本发明的石墨烯无机高导热散热涂层铝板***的热交换效率高，热传导系数提高，凝缩机回收年限显著缩短，提高了设备稳定性，实现了节能减排。石墨烯无机高导热散热涂层铝板***比原有节能***的热交换效率提高了14～21％，石墨烯无机高导热散热涂层铝板***的热传导系数为2.15～2.3×105W/m2·K，是原有节能***的两倍。

Description

一种石墨烯无机高导热散热涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高导热散热材料技术领域,尤其涉及一种石墨烯无机高导热散热涂料及其制备方法和应用。
背景技术
目前，随着电子元器件的小型化、微小型化和集成技术的不断发展，在使用环境温度下要使电子元器件仍能高可靠性地正常工作，及时散热能力成为影响其使用寿命的重要限制因素，要求导热材料具备足够高的导热性能。常见的导热散热涂层多以高分子材料作为成膜物质，配以高导热性的填料，包括传统的金属填料和一些导热系数较高的非金属填料，来强化涂层的导热能力，以达到降温散热的目的。但是铜箔、铝箔这类散热材料价格昂贵，且散热效果也无法满足现有电子产品对导热散热的需求。
石墨烯是一个原子厚的sp2杂化碳层，紧密堆积成的二维蜂窝状结构，是一种二维材料。石墨烯具有独特的载流子特性，在室温条件下，电子迁移率高达200000cm2/V·S；经过试验研究表明单层石墨烯在室温下可拥有5300W/m·K的高热导率，同时石墨烯的比表面积很大，可充分填充于基材之中，增大其散热表面积，石墨烯在导热散热领域具有极大的发展潜力和极高的研究价值。然而，由于石墨烯片层之间的强相互作用力，石墨烯极易团聚，并且这种团聚是不可逆的，必须经过强大的外力作用才能再次分散。随着石墨烯发生团聚，石墨烯散热涂料的导热散热性能也会降低。分散石墨烯的做法一般是使用对石墨烯分散性好的溶剂，比如N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺，但是这类溶剂的挥发速度极慢，适用范围较小。
因此，研究得到一种防止石墨烯团聚的，具有优异的导热散热效果，延长热交换设备使用寿命的石墨烯无机高导热散热涂料，具有重要的价值和意义。
发明内容
本发明的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种石墨烯无机高导热散热涂料及其制备方法和应用。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种石墨烯无机高导热散热涂料，包含如下质量份的原料：
石墨烯粉4～6份、单质硅体系无机浆料94～96份；
单质硅体系无机浆料的制备原料包含纳米级单质硅、酒精、偶联剂和水。
作为优选，所述石墨烯粉的粒径为6～80μm，石墨烯粉由石墨烯采用物理法剥离得到。
作为优选，石墨烯粉的纯度≥99.5％，含氧量≤1ppm。
作为优选，所述纳米级单质硅、酒精、偶联剂和水的质量比为83～88：4～8：0.3～0.8：6～10。
作为优选，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
作为优选，石墨烯无机高导热散热涂料的粒径为1～5μm。
本发明还提供了一种所述的石墨烯无机高导热散热涂料的制备方法，包含如下步骤：
将石墨烯粉和单质硅体系无机浆料混合后研磨，得到石墨烯无机高导热散热涂料。
本发明还提供了一种所述的石墨烯无机高导热散热涂料在热交换设备中的应用。
作为优选，石墨烯无机高导热散热涂料涂覆在热交换设备上的涂层厚度为8～12μm。
本发明的有益效果包括：
本发明的石墨烯无机高导热散热涂料通过合理选择组分，控制组分比例和粒径，能够有效防止石墨烯团聚，石墨烯无机高导热散热涂层铝板***的热交换效率高，热传导系数提高，凝缩机回收年限显著缩短，提高了热交换设备的稳定性，延长设备的使用寿命，实现了节能减排。石墨烯无机高导热散热涂层铝板***比原有节能***的热交换效率提高了14～21％，石墨烯无机高导热散热涂层铝板***的热传导系数为2.15～2.3×105W/m2·K，是原有节能***的两倍。
具体实施方式
本发明提供了一种石墨烯无机高导热散热涂料，包含如下质量份的原料：
石墨烯粉4～6份、单质硅体系无机浆料94～96份；
单质硅体系无机浆料的制备原料包含纳米级单质硅、酒精、偶联剂和水。
本发明的石墨烯无机高导热散热涂料包含4～6份石墨烯粉，优选为4.3～5.7份，进一步优选为4.8～5.2份。
本发明中，所述石墨烯粉的粒径优选为6～80μm，进一步优选为10～70μm，更优选为20～50μm；石墨烯粉优选由石墨烯采用物理法剥离得到，物理剥离法比化学法得到的石墨烯粉的粒径更加可控。
本发明中，石墨烯粉的纯度优选≥99.5％，进一步优选≥99.7％；石墨烯粉的含氧量优选≤1ppm。
本发明的石墨烯无机高导热散热涂料包含94～96份单质硅体系无机浆料，优选为94.3～95.7份，进一步优选为94.8～95.2份。
本发明所述纳米级单质硅、酒精、偶联剂和水的质量比优选为83～88：4～8：0.3～0.8：6～10，进一步优选为84～87：5～7：0.4～0.7：7～9，更优选为85～86：6：0.5～0.6：8。
本发明所述偶联剂优选为硅烷偶联剂。
本发明中，石墨烯无机高导热散热涂料的粒径优选为1～5μm，进一步优选为2～4μm，更优选为3μm。
本发明还提供了一种所述的石墨烯无机高导热散热涂料的制备方法，包含如下步骤：
将石墨烯粉和单质硅体系无机浆料混合后研磨，得到石墨烯无机高导热散热涂料。
本发明还提供了一种所述的石墨烯无机高导热散热涂料在热交换设备中的应用。
本发明的热交换设备优选为液体热交换机，液体热交换机中的液体介质优选为水或油，液体热交换机优选为冷凝热交换机或供暖***。
本发明中，石墨烯无机高导热散热涂料涂覆在热交换设备上的涂层厚度优选为8～12μm，进一步优选为9～11μm，更优选为10μm。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将质量比为84：5：0.4：7的纳米级单质硅、酒精(乙醇浓度为80％)、硅烷偶联剂(型号为KH550)和水搅拌混合，得到均匀的单质硅体系无机浆料。将石墨烯采用物理法剥离，得到粒径为10～30μm、纯度为99.55％的石墨烯粉(氧含量为1ppm)。
将质量份为4份石墨烯粉和96份单质硅体系无机浆料混合均匀后研磨，得到粒径为2μm的石墨烯无机高导热散热涂料。
实施例2
将质量比为86：6.5：0.6：9的纳米级单质硅、酒精(乙醇浓度为70％)、硅烷偶联剂(型号为KH792)和水搅拌混合，得到均匀的单质硅体系无机浆料。将石墨烯采用物理法剥离，得到粒径为40～60μm、纯度为99.6％的石墨烯粉(氧含量为0.8ppm)。
将质量份为5.5份石墨烯粉和94.5份单质硅体系无机浆料混合均匀后研磨，得到粒径为4μm的石墨烯无机高导热散热涂料。
实施例3
将质量比为85.5：6：0.5：8的纳米级单质硅、酒精(乙醇浓度为80％)、硅烷偶联剂(型号为DL602)和水搅拌混合，得到均匀的单质硅体系无机浆料。将石墨烯采用物理法剥离，得到粒径为15～40μm、纯度为99.7％的石墨烯粉(氧含量为0.7ppm)。
将质量份为5份石墨烯粉和95份单质硅体系无机浆料混合均匀后研磨，得到粒径为3μm的石墨烯无机高导热散热涂料。
将实施例1～3的石墨烯无机高导热散热涂料分别涂覆在冷凝热交换机内外壁或散热鳍片(导热介质为水或油类更佳)中，干燥后得到10μm厚的涂层，为石墨烯无机高导热散热涂层铝板***。采用韩国晓星集团的热力学转换原理(能量转换原理)测试实施例1～3的涂层***和原有节能***的性能。原有节能***为铜板，热传导方式为传导+对流，本发明的石墨烯无机高导热散热涂层铝板***的热传导方式为传导。
实施例1～3的石墨烯无机高导热散热涂层铝板***比原有节能***的热交换效率分别提高了15％、18％、21％。
原有节能***的热传导系数为1×105～1.2×105W/m2·K，实施例1～3的石墨烯无机高导热散热涂层铝板***的热传导系数分别为2.15×105W/m2·K、2.2×105W/m2·K、2.3×105W/m2·K，本发明的热传导系数几乎是原有节能***的两倍。本发明的涂层用于液体热交换机(水或油类作为热传导介质更佳)进行热传导时，热传导效果更好。
原有节能***的凝缩机的回收年限(从开始使用到回收成本的时间)为5.4年，经济性较差，采用本发明的石墨烯无机高导热散热涂层铝板***的凝缩机回收年限为0.3年(比原有节能***压缩机回收年限缩短了94％以上)，经济性良好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种石墨烯无机高导热散热涂料，其特征在于，包含如下质量份的原料：
石墨烯粉4～6份、单质硅体系无机浆料94～96份；
单质硅体系无机浆料的制备原料包含纳米级单质硅、酒精、偶联剂和水。
2.根据权利要求1所述的石墨烯无机高导热散热涂料，其特征在于，所述石墨烯粉的粒径为6～80μm，石墨烯粉由石墨烯采用物理法剥离得到。
3.根据权利要求1或2所述的石墨烯无机高导热散热涂料，其特征在于，石墨烯粉的纯度≥99.5％，含氧量≤1ppm。
4.根据权利要求3所述的石墨烯无机高导热散热涂料，其特征在于，所述纳米级单质硅、酒精、偶联剂和水的质量比为83～88：4～8：0.3～0.8：6～10。
5.根据权利要求4所述的石墨烯无机高导热散热涂料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
6.根据权利要求4或5所述的石墨烯无机高导热散热涂料，其特征在于，石墨烯无机高导热散热涂料的粒径为1～5μm。
7.权利要求1～6任意一项所述的石墨烯无机高导热散热涂料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
将石墨烯粉和单质硅体系无机浆料混合后研磨，得到石墨烯无机高导热散热涂料。
8.权利要求1～6任意一项所述的石墨烯无机高导热散热涂料在热交换设备中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，石墨烯无机高导热散热涂料涂覆在热交换设备上的涂层厚度为8～12μm。
CN202211053690.8A 2022-08-31 2022-08-31 一种石墨烯无机高导热散热涂料及其制备方法和应用 Pending CN115232494A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211053690.8A CN115232494A (zh) 2022-08-31 2022-08-31 一种石墨烯无机高导热散热涂料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211053690.8A CN115232494A (zh) 2022-08-31 2022-08-31 一种石墨烯无机高导热散热涂料及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115232494A true CN115232494A (zh) 2022-10-25

Family

ID=83680525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211053690.8A Pending CN115232494A (zh) 2022-08-31 2022-08-31 一种石墨烯无机高导热散热涂料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115232494A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109943128A (zh) * 2019-04-04 2019-06-28 苏州格瑞丰纳米科技有限公司 一种薄层石墨烯水性浆料、其制备方法及应用
CN110105869A (zh) * 2019-04-09 2019-08-09 广东墨睿科技有限公司 一种改性石墨烯散热涂料及其制备方法
CN110105828A (zh) * 2019-04-28 2019-08-09 苏州格瑞丰纳米科技有限公司 一种用于金属涂层的石墨烯浆料、其制备方法及应用
CN114163851A (zh) * 2021-12-15 2022-03-11 深圳前海石墨烯产业有限公司 石墨烯散热浆料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109943128A (zh) * 2019-04-04 2019-06-28 苏州格瑞丰纳米科技有限公司 一种薄层石墨烯水性浆料、其制备方法及应用
CN110105869A (zh) * 2019-04-09 2019-08-09 广东墨睿科技有限公司 一种改性石墨烯散热涂料及其制备方法
CN110105828A (zh) * 2019-04-28 2019-08-09 苏州格瑞丰纳米科技有限公司 一种用于金属涂层的石墨烯浆料、其制备方法及应用
CN114163851A (zh) * 2021-12-15 2022-03-11 深圳前海石墨烯产业有限公司 石墨烯散热浆料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108192576B (zh) 一种液态金属热界面材料及其制备方法和应用
CN109266187B (zh) 一种含有异氰酸酯改性石墨烯的散热涂料及制备方法
CN109135685B (zh) 一种基于液态金属的绝缘导热纳米材料及其制备和应用
US6797758B2 (en) Morphing fillers and thermal interface materials
CN105331108A (zh) 高导热硅脂及其制备方法
TW200411038A (en) Thermal interface material
CN112812756B (zh) 低油性冷却液
CN111410190B (zh) 具有绝缘导热性能的石墨烯-氮化硼复合薄膜及其制备方法
CN110182793A (zh) 一种高导热石墨烯散热片的制备方法
Huang et al. Modification on hydrated salt‐based phase change composites with carbon fillers for electronic thermal management
CN108276612B (zh) 一种石墨烯/硅复合导热硅脂的制备及应用
CN110255538A (zh) 一种石墨烯散热片的制备方法
CN113043680A (zh) 一种高散热金属铝基覆铜板
CN113675159A (zh) 一种基于液态金属浸润的内封装自适应型均温热界面及其制备方法和应用
CN112625659A (zh) 一种高导热的导热硅脂及其制备工艺
Fang et al. Synergistic enhancement of thermal conductivity in thermal interface materials by fabricating 3D‐BN‐ZnO scaffolds
CN113943515A (zh) 一种还原氧化石墨烯/铜纳米颗粒修饰环氧树脂复合材料的制备方法
CN115232494A (zh) 一种石墨烯无机高导热散热涂料及其制备方法和应用
CN112694812A (zh) —种碳纳米管辐射散热涂料的制备方法
CN101857797A (zh) 一种碳基复合散热材料及其制备方法和用途
CN113929122B (zh) 多峰分布高导热α相球形氧化铝的制备方法
CN112480680B (zh) 一种导热硅脂及其制备方法
US20230151258A1 (en) Thermally Conductive Composite and Method of Making the Same
CN115181555A (zh) 一种用于数据中心的固固相变冷却液及其制备方法
CN115109318A (zh) 一种高导热率球形金属铝/氧化铝复合粉体及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20221025

RJ01 Rejection of invention patent application after publication