[发明专利]水性石墨烯超疏水散热涂料及其制备方法以及测试装置

说明书

本发明公开了一种水性石墨烯超疏水散热涂料及其制备方法以及测试装置，水性石墨烯超疏水散热涂料包括以下组份：石墨烯超疏水溶胶、水性羟基丙烯酸分散体、氨基树脂、红外辐射填料，润湿剂、成膜助剂、消泡剂、pH调节剂和去离子水；其中所述石墨烯疏水溶胶由石墨烯、疏水气相二氧化硅、N‑甲基吡咯烷酮、有机氟改性剂、去离子水制备而成；本发明引入纳米高导热石墨烯功能材料，仿“荷叶效应”，构建出微‑纳米结构乳突和蜡晶表面涂层，具有疏水自洁功能，同时该结构提高了涂层有效散热面积，具有较佳的散热效果。本发明提供的散热涂层测试装置，能够对散热涂层的散热效果进行测试，且操作简单，精度高。

技术领域

本发明涉及散热涂料技术领域，具体涉及一种水性石墨烯超疏水散热涂料及其制备方法以及测试装置。

背景技术

电子元件在工作时会产生较多热量，为了尽快散热，通常要加装金属散热片。但是金属表面的热辐射系数很低，在没有对流传热的条件下，汇集到金属表面的热量很难散发出去。通过涂层技术改善金属表面的热辐射效率，是提高金属材料散热性能的重要途径。在电子工业迅速发展的今天，散热涂料已被广泛应用。

石墨烯导热系数高达5300w/(m·k)，高于碳纳米管和金刚石，是目前世界上已知的最好的导热材料之一，与颗粒状的其它散热填料相比，更容易形成导热网络，同时石墨烯的高比表面积使其充分填充在涂层中，增大了涂层散热表面积，能够降低物体表面和内部温度，与普通散热涂料相比，其红外发射率和节能效果更好。

目前，石墨烯散热涂料主要存在以下问题：

其一，石墨烯在涂料中的应用主要是以功能性填料的形式进行添加的，由于石墨烯本身的不溶性、高比表面积，以及片层之间存在范德华力和π-π堆积作用，通常情况下，石墨烯在水、有机溶剂以及聚合物中容易发生不可逆的聚集和沉淀，不仅降低了自身的吸附能力，而且无法发挥石墨烯的二维片层的优异特性，从而影响了石墨烯增强复合材料性能的改进，在散热涂料中主要表现为散热效果不明显；

其二，石墨烯具有高导电性，石墨烯添加量大小对散热涂料绝缘性影响较大，限制了产品推广及应用；

其三，石墨烯散热涂料在防腐、耐候、自洁性等方面有待进一步提高。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种水性石墨烯超疏水散热涂料及其制备方法以及测试装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种水性石墨烯超疏水散热涂料，其包括原料：按重量份计，水性羟基丙烯酸分散体35-45份、石墨烯超疏水溶胶20-35份、氨基树脂5-10份、纳米级红外辐射填料3-10份、润湿剂0.1-0.5份、成膜助剂1-3份、消泡剂0.05-0.1份、pH调节剂0.1-0.3份和去离子水15-30份。

本发明对石墨烯进行改性处理，提高其在涂料中的分散性，解决聚集和沉淀问题，而且本发明将改性后的石墨烯以疏水溶胶的形式加入，相比以填料加入的方式其在涂料中分散性更佳，充分发挥石墨烯的高导热性能，本发明仿“荷叶效应”，构建出具有低表面能、微-纳米结构乳突和蜡晶表面涂层，达到超疏水效果的同时提高了涂料固化后的有效散热面积，进一步提高了涂层散热效率。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述石墨烯超疏水溶胶包括：石墨烯、疏水气相二氧化硅、N-甲基吡咯烷酮、有机氟改性剂和去离子水，其质量比为(3-10)：(1-5)：(5-10)：(2-5)：(70-90)，石墨烯超疏水溶胶的胶体粒径小于20μm。

优选地，有机氟改性剂为全氟硅烷、全氟辛酸、全氟硅氧烷中的一种或多种组合。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述水性羟基丙烯酸分散体的羟基含量为1.5-2％，固含40-50％。

优选地，水性羟基丙烯酸分散体的羟基含量为1.8％，固含46％。