[发明专利]一种无机散热涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能性涂料研制技术领域，特别是涉及一种无机散热涂料及其制备方法，尤其涉及一种磷酸盐高聚物型石墨类散热涂料。

背景技术

随着电子设备微型化，系统越来越趋于高密度高集成化，产品的热流密度日趋变大，散热能力不足势必会影响到产品的性能与寿命。当前电子元器件散热主要通过对散热器表面自然对流或强制对流的方式解决。设备的高温部件则多采用耐高温材质解决，如果在高温部件表面制备一层散热涂料，将大大降低耐高温材质的要求，从而降低生产成本。

现有散热涂料大部分均为有机溶剂型散热涂料或粉末涂料，即使有少量的水性散热涂料，体系中也含有机成分，对环境不友好。现有散热涂料的填料一般采用金属材料或石墨材料。金属材料即使是导热率最高的银粉，导热率也仅为429W/(M·K)，而且价格昂贵。而石墨类材料具有价格低廉，导热性能良好的优点。即使是一般石墨粉的导热率一般也为300W/(M·K)。石墨烯更是作为一种新型材料，具有良好的导热性。据报道单层石墨烯的导热率为3080-5150W/(M·K)，多层石墨烯的导热率一般也在1500W/(M·K)以上，因此石墨烯散热涂料具有极大的应用前景。

专利CN102250546A提供了一种纳米炭黑散热涂料的制备方法，虽然采用水性体系，但是仍然使用水性树脂以及各种水性助剂等有机成分，且制备过程需使用球磨方式制备4-6h，制备过程复杂。

专利CN102764724A和专利CN102755950A中虽然提供了一种制备石墨烯涂层的方法，但是石墨烯涂料为石墨烯的水溶液或有机溶剂溶液，涂料容易团聚，施工难度较高。而且涂层制备时需对工件进行预热，能效消耗高。

专利CN102573413A提供了一种石墨烯散热涂料的制备方法和应用，该石墨烯涂层需采用支撑层+石墨烯涂层+粘合层三层结合。不仅工艺复杂需要特殊的加工设备而且使用温度受粘合层材质影响。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种环境友好的、可以应用在700℃以下有氧环境中、900℃以下无氧环境中的无机散热涂料及其制备方法，且该无机散热涂料易于生产、质轻、薄、结合强度优异，且散热效果良好。

本发明所采用的技术方案是：

一种无机散热涂料，包括混合均匀的结合溶液和散热浆料；所述结合溶液的组分与含量为：

所述散热浆料的组分与含量为：

石墨类颜料   0.1%～10%

水           90%～99.9%；

所述结合溶液和散热浆料按1:3～3:1的质量比混合均匀得到无机散热涂料。

所述磷酸根离子来源于磷酸、五氧化二磷和磷酸盐中的一种或几种。

所述金属阳离子是镁、铝、铜和锌的阳离子中的一种或几种，来源于镁、铝、铜、锌、及上述金属氧化物和盐中的一种或几种。

所述无机氧化剂是铬酐、高锰酸钾和五氧化二钒中的一种或几种。

所述水是去离子水。

所述石墨类颜料是石墨、纳米碳管、炭黑和石墨烯中的一种或几种。

所述无机散热涂料的制备方法，具体包括以下步骤：

a.按配方量将含镁、铝、铜、锌的原料的一种或几种加入相应配方量的磷酸、五氧化二磷、磷酸盐的一种或几种的混合物内，待反应完全后得到无机磷酸盐高聚物；

b.按配方量将步骤a得到的无机磷酸盐高聚物、无机氧化剂和水分散混合均匀，得到结合溶液；

c.按配方量将石墨类颜料分散到水中，得到散热浆料；

d.将步骤b得到的结合溶液和步骤c得到的散热浆料按质量比为1:3～3:1混合；

e.将步骤d得到的混合溶液采用超声分散或高速搅拌方式混合均匀，得到无机散热涂料。

与现有技术相比，本发明的优点是：

（1）本发明采用无机磷酸盐高聚物为散热涂料的成膜物质，具有结合力高、耐高温的优点。

（2）本发明采用水作为溶剂，具有价格低廉、原料广泛的优点。

（3）本发明采用石墨类材料作为填料，具有导热性好，散热效果优异的优点。尤其采用石墨烯作为填料不仅具有导热性好，据报道单层石墨烯的导热率为3080-5150W/(M·K)，多层石墨烯的导热率一般也在1500W/(M·K)以上。同时具有耐高温的优点，可以应用在700℃以下有氧环境中以及900℃以下无氧环境中。

（4）本发明中无机散热涂料的制备方法简单、无污染易于产业化生产。

（5）本发明中无机散热涂料存储简单，无需现配现用。