一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法与流程

1.本发明属于散热涂料技术领域，具体为一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法。


背景技术：

2.碳纳米管作为一种综合性能优异的纳米材料，既具有超细的纳米级结构，又具有超大的比表面积，其发射率很高，阵列化的碳纳米管的辐射系数甚至可达到0.99，因而是目前辐射率最高的材料，同时，碳纳米管具有沿轴向非常高的热导率。因而将碳纳米管作为填料配制而成的涂料同时具有高的辐射率和导热系数。
3.目前电子行业都是通过在电子元器件表面粘贴散热片和加装风扇来散热，这种散热组件主要增强热的传导和对流，但会明显增加电子产品的体积，不利于产品小型化、精密化的设计。与增强热传导和热对流相比，提升散热组件的红外辐射率来增强器件的散热性能。传统的散热方式不能满足其散热要求，存在辐射散热效率低，结构复杂，体积大，受空间限制，在空调、汽车、冰箱等使用场所易生锈，大量使用昂贵的铜材，成本高，使用不方便等缺陷。
4.为此，本发明提出一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法。
6.本发明采用的技术方案如下：一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法，所述碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法包括以下步骤：
7.s1：准备原料：散热氮化硼10-15份、导热石墨烯溶液20-25份、纳米石墨12-18份、碳化硅红外辐射粉4-10份、粉体分散剂5-15份、二氧化硅15-25份、粘结剂30-40份、高导热填料6-10份、水性聚氨酯50-200份、消泡剂0.5-2份、防沉降剂0.8-1.5份、润湿剂0.2-0.7份、成膜助剂1-4份、流平剂0.5-1份、抗冻剂2-10份、涂料分散剂0.5-1份和水25-45份；
8.s2：将上述重量份的纳米石墨、碳化硅红外辐射粉、水和粉体分散剂在粉碎机中超声分散，粉碎后取出放入反应釜中，进行混合搅拌，得到均匀分散的填料分散液；
9.s3：将上述重量份的水性聚氨酯与成膜助剂，进行搅拌混合，混合20-30min，溶解后与所述填料分散液进行混料处理；
10.s4：向s3中加入粘结剂、消泡剂、高导热填料、润湿剂、流平剂和抗冻剂，继续高速搅拌10-20min，制得红外辐射散热涂料。
11.在一优选的实施方式中，所述s1中，准备原料：纳米石墨14-16份、碳化硅红外辐射粉5-8份、粉体分散剂7-12份、二氧化硅18-22份、粘结剂35-38份、高导热填料7-9份、水性聚氨酯1.70-150份、消泡剂0.8-1.5份、防沉降剂1-1.2份、润湿剂0.4-0.5份、成膜助剂2-4份、流平剂0.6-0.8份、抗冻剂4-8份、涂料分散剂0.7-1份
12.和水30-40份。
13.在一优选的实施方式中，所述s1中，准备原料：纳米石墨15份、碳化硅红外辐射粉6份、粉体分散剂10份、二氧化硅18份、粘结剂36份、高导热填料8份、水性聚氨酯80份、消泡剂1.5份、防沉降剂1份、润湿剂0.5份、成膜助剂3份、流平剂0.7份、抗冻剂6份、涂料分散剂0.8份和水35份。
14.在一优选的实施方式中，所述s1中分散剂在粉碎机中超声分散5-8min，反应釜的搅拌时间为30-50min。
15.在一优选的实施方式中，所述s2中分散剂在粉碎机中超声分散5-8min，反应釜的搅拌时间为30-50min。
16.在一优选的实施方式中，所述粘结剂选自聚醚砜树脂(pes)、聚酰胺亚胺树脂(pai)、聚酰胺树脂(pa)、聚苯硫醚树脂(pps)中的一种或几种。
17.在一优选的实施方式中，所述高导热填料选自碳黑、铁红等无机耐高温颜料或者选自酞青蓝等有机耐高温颜料。
18.在一优选的实施方式中，所述分散剂为聚丙烯酰胺或古尔胶。
19.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
20.本发明中，导热溶液中添加了纳米碳包围的散热氮化硼和经过改性处理的导热石墨烯溶液，从而使得其在使用过程中，能够将热量快速的传导至整个涂层，并以红外辐射的形式散热。从而提高了该涂料的整体散热性能与导热效率，增加了制得的涂料的散热效率，同时采用本发明的技术方案制得的红外辐射散热涂料以水性聚氨酷树脂为成膜物质，制得依靠红外辐射散热的碳纳米管散热涂料；降低功率器件的表面温度，有效解决了元器件的散热问题，石墨化后得到的g-tinm8碳纳米管的完美晶格结构，是其作为填料配制的红外辐射散热涂料具有良好散热效果的主要因素，即碳纳米管的石墨化程度越高，结构缺陷越少，由其配制的红外辐射散热涂料的散热效果好，提高了使用性能，适合推广。
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例一：
23.一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法，所述碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法包括以下步骤：
24.s1：准备原料：散热氮化硼10份、导热石墨烯溶液20份、纳米石墨12份、碳化硅红外辐射粉4份、粉体分散剂5份、二氧化硅15份、粘结剂30份、高导热填料6份、水性聚氨酯50份、消泡剂0.5份、防沉降剂0.8份、润湿剂0.2份、成膜助剂1份、流平剂0.5份、抗冻剂2份、涂料分散剂0.5份和水25份；s1中分散剂在粉碎机中超声分散5-8min，反应釜的搅拌时间为30-50min；粘结剂选自聚醚砜树脂(pes)、聚酰胺亚胺树脂(pai)、聚酰胺树脂(pa)、聚苯硫醚树脂(pps)中的一种或几种；高导热填料选自碳黑、铁红等无机耐高温颜料或者选自酞青蓝等有机耐高温颜料；分散剂为聚丙烯酰胺或古尔胶；
25.s2：将上述重量份的纳米石墨、碳化硅红外辐射粉、水和粉体分散剂在粉碎机中超声分散，粉碎后取出放入反应釜中，进行混合搅拌，得到均匀分散的填料分散液；s2中分散剂在粉碎机中超声分散5-8min，反应釜的搅拌时间为30-50min；
26.s3：将上述重量份的水性聚氨酯与成膜助剂，进行搅拌混合，混合20-30min，溶解后与所述填料分散液进行混料处理；
27.s4：向s3中加入粘结剂、消泡剂、高导热填料、润湿剂、流平剂和抗冻剂，继续高速搅拌10-20min，制得红外辐射散热涂料。
28.经测定发现：采用本发明制备的碳纳米管结构红外辐射散热涂料，极大地弥补了粗管径对涂层性能的不利影响，其自身结构因素带来的优势占主导作用，使得涂层的红外辐射率、方块电阻和热导率得到了明显提升。
29.本发明中导热溶液中添加了纳米碳包围的散热氮化硼和经过改性处理的导热石墨烯溶液，从而使得其在使用过程中，能够将热量快速的传导至整个涂层，并以红外辐射的形式散热。从而提高了该涂料的整体散热性能与导热效率，增加了制得的涂料的散热效率，同时采用本发明的技术方案制得的红外辐射散热涂料以水性聚氨酷树脂为成膜物质，制得依靠红外辐射散热的碳纳米管散热涂料；降低功率器件的表面温度，有效解决了元器件的散热问题，石墨化后得到的g-tinm8碳纳米管的完美晶格结构，是其作为填料配制的红外辐射散热涂料具有良好散热效果的主要因素，即碳纳米管的石墨化程度越高，结构缺陷越少，由其配制的红外辐射散热涂料的散热效果好，提高了使用性能，适合推广。
30.实施例二
31.一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法，所述碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法包括以下步骤：
32.s1：准备原料：散热氮化硼15份、导热石墨烯溶液25份、纳米石墨14份、碳化硅红外辐射粉5份、粉体分散剂6份、二氧化硅16份、粘结剂32份、高导热填料7份、水性聚氨酯100份、消泡剂0.7份、防沉降剂0.9份、润湿剂0.6份、成膜助剂1份、流平剂0.5份、抗冻剂2份、涂料分散剂0.5份和水30份；s1中分散剂在粉碎机中超声分散5-8min，反应釜的搅拌时间为30-50min；粘结剂选自聚醚砜树脂(pes)、聚酰胺亚胺树脂(pai)、聚酰胺树脂(pa)、聚苯硫醚树脂(pps)中的一种或几种；高导热填料选自碳黑、铁红等无机耐高温颜料或者选自酞青蓝等有机耐高温颜料；分散剂为聚丙烯酰胺或古尔胶；
33.s2：将上述重量份的纳米石墨、碳化硅红外辐射粉、水和粉体分散剂在粉碎机中超声分散，粉碎后取出放入反应釜中，进行混合搅拌，得到均匀分散的填料分散液；s2中分散剂在粉碎机中超声分散5-8min，反应釜的搅拌时间为30-50min；
34.s3：将上述重量份的水性聚氨酯与成膜助剂，进行搅拌混合，混合20-30min，溶解后与所述填料分散液进行混料处理；
35.s4：向s3中加入粘结剂、消泡剂、高导热填料、润湿剂、流平剂和抗冻剂，继续高速搅拌10-20min，制得红外辐射散热涂料。
36.经测定发现：采用本发明制备的碳纳米管结构红外辐射散热涂料，极大地弥补了粗管径对涂层性能的不利影响，其自身结构因素带来的优势占主导作用，使得涂层的红外辐射率、方块电阻和热导率得到了明显提升。
37.本发明中，导热溶液中添加了纳米碳包围的散热氮化硼和经过改性处理的导热石
墨烯溶液，从而使得其在使用过程中，能够将热量快速的传导至整个涂层，并以红外辐射的形式散热。从而提高了该涂料的整体散热性能与导热效率，增加了制得的涂料的散热效率，同时采用本发明的技术方案制得的红外辐射散热涂料以水性聚氨酷树脂为成膜物质，制得依靠红外辐射散热的碳纳米管散热涂料；降低功率器件的表面温度，有效解决了元器件的散热问题，石墨化后得到的g-tinm8碳纳米管的完美晶格结构，是其作为填料配制的红外辐射散热涂料具有良好散热效果的主要因素，即碳纳米管的石墨化程度越高，结构缺陷越少，由其配制的红外辐射散热涂料的散热效果好，提高了使用性能，适合推广。
38.实施例三：
39.一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法，所述碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法包括以下步骤：
40.s1：准备原料：散热氮化硼13份、导热石墨烯溶液23份、纳米石墨15份、碳化硅红外辐射粉6份、粉体分散剂10份、二氧化硅17份、粘结剂38份、高导热填料8份、水性聚氨酯150份、消泡剂0.8份、防沉降剂1.2份、润湿剂0.6份、成膜助剂1份、流平剂0.5份、抗冻剂2份、涂料分散剂0.5份和水28份；s1中分散剂在粉碎机中超声分散5-8min，反应釜的搅拌时间为30-50min；粘结剂选自聚醚砜树脂(pes)、聚酰胺亚胺树脂(pai)、聚酰胺树脂(pa)、聚苯硫醚树脂(pps)中的一种或几种；高导热填料选自碳黑、铁红等无机耐高温颜料或者选自酞青蓝等有机耐高温颜料；分散剂为聚丙烯酰胺或古尔胶；
41.s2：将上述重量份的纳米石墨、碳化硅红外辐射粉、水和粉体分散剂在粉碎机中超声分散，粉碎后取出放入反应釜中，进行混合搅拌，得到均匀分散的填料分散液；s2中分散剂在粉碎机中超声分散5-8min，反应釜的搅拌时间为30-50min；
42.s3：将上述重量份的水性聚氨酯与成膜助剂，进行搅拌混合，混合20-30min，溶解后与所述填料分散液进行混料处理；
43.s4：向s3中加入粘结剂、消泡剂、高导热填料、润湿剂、流平剂和抗冻剂，继续高速搅拌10-20min，制得红外辐射散热涂料。
44.经测定发现：采用本发明制备的碳纳米管结构红外辐射散热涂料，极大地弥补了粗管径对涂层性能的不利影响，其自身结构因素带来的优势占主导作用，使得涂层的红外辐射率、方块电阻和热导率得到了明显提升。
45.本发明中，导热溶液中添加了纳米碳包围的散热氮化硼和经过改性处理的导热石墨烯溶液，从而使得其在使用过程中，能够将热量快速的传导至整个涂层，并以红外辐射的形式散热。从而提高了该涂料的整体散热性能与导热效率，增加了制得的涂料的散热效率，同时采用本发明的技术方案制得的红外辐射散热涂料以水性聚氨酷树脂为成膜物质，制得依靠红外辐射散热的碳纳米管散热涂料；降低功率器件的表面温度，有效解决了元器件的散热问题，石墨化后得到的g-tinm8碳纳米管的完美晶格结构，是其作为填料配制的红外辐射散热涂料具有良好散热效果的主要因素，即碳纳米管的石墨化程度越高，结构缺陷越少，由其配制的红外辐射散热涂料的散热效果好，提高了使用性能，适合推广。
46.实施例四：
47.一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法，所述碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法包括以下步骤：
48.s1：准备原料：散热氮化硼12份、导热石墨烯溶液22份、纳米石墨18份、碳化硅红外
辐射粉10份、粉体分散剂15份、二氧化硅25份、粘结剂40份、高导热填料10份、水性聚氨酯200份、消泡剂2份、防沉降剂1.5份、润湿剂0.7份、成膜助剂4份、流平剂1份、抗冻剂10份、涂料分散剂1份和水45份；s1中分散剂在粉碎机中超声分散5-8min，反应釜的搅拌时间为30-50min；粘结剂选自聚醚砜树脂(pes)、聚酰胺亚胺树脂(pai)、聚酰胺树脂(pa)、聚苯硫醚树脂(pps)中的一种或几种；高导热填料选自碳黑、铁红等无机耐高温颜料或者选自酞青蓝等有机耐高温颜料；分散剂为聚丙烯酰胺或古尔胶；
49.s2：将上述重量份的纳米石墨、碳化硅红外辐射粉、水和粉体分散剂在粉碎机中超声分散，粉碎后取出放入反应釜中，进行混合搅拌，得到均匀分散的填料分散液；s2中分散剂在粉碎机中超声分散5-8min，反应釜的搅拌时间为30-50min；
50.s3：将上述重量份的水性聚氨酯与成膜助剂，进行搅拌混合，混合20-30min，溶解后与所述填料分散液进行混料处理；
51.s4：向s3中加入粘结剂、消泡剂、高导热填料、润湿剂、流平剂和抗冻剂，继续高速搅拌10-20min，制得红外辐射散热涂料。
52.经测定发现：采用本发明制备的碳纳米管结构红外辐射散热涂料，极大地弥补了粗管径对涂层性能的不利影响，其自身结构因素带来的优势占主导作用，使得涂层的红外辐射率、方块电阻和热导率得到了明显提升。
53.本发明中，导热溶液中添加了纳米碳包围的散热氮化硼和经过改性处理的导热石墨烯溶液，从而使得其在使用过程中，能够将热量快速的传导至整个涂层，并以红外辐射的形式散热。从而提高了该涂料的整体散热性能与导热效率，增加了制得的涂料的散热效率，同时采用本发明的技术方案制得的红外辐射散热涂料以水性聚氨酷树脂为成膜物质，制得依靠红外辐射散热的碳纳米管散热涂料；降低功率器件的表面温度，有效解决了元器件的散热问题，石墨化后得到的g-tinm8碳纳米管的完美晶格结构，是其作为填料配制的红外辐射散热涂料具有良好散热效果的主要因素，即碳纳米管的石墨化程度越高，结构缺陷越少，由其配制的红外辐射散热涂料的散热效果好，提高了使用性能，适合推广。
54.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
55.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法包括以下步骤：s1：准备原料：散热氮化硼10-15份、导热石墨烯溶液20-25份、纳米石墨12-18份、碳化硅红外辐射粉4-10份、粉体分散剂5-15份、二氧化硅15-25份、粘结剂30-40份、高导热填料6-10份、水性聚氨酯50-200份、消泡剂0.5-2份、防沉降剂0.8-1.5份、润湿剂0.2-0.7份、成膜助剂1-4份、流平剂0.5-1份、抗冻剂2-10份、涂料分散剂0.5-1份和水25-45份；s2：将上述重量份的纳米石墨、碳化硅红外辐射粉、水和粉体分散剂在粉碎机中超声分散，粉碎后取出放入反应釜中，进行混合搅拌，得到均匀分散的填料分散液；s3：将上述重量份的水性聚氨酯与成膜助剂，进行搅拌混合，混合20-30min，溶解后与所述填料分散液进行混料处理；s4：向s3中加入粘结剂、消泡剂、高导热填料、润湿剂、流平剂和抗冻剂，继续高速搅拌10-20min，制得红外辐射散热涂料。2.如权利要求1所述的一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法，其特征在于：所述s1中，准备原料：纳米石墨14-16份、碳化硅红外辐射粉5-8份、粉体分散剂7-12份、二氧化硅18-22份、粘结剂35-38份、高导热填料7-9份、水性聚氨酯1.70-150份、消泡剂0.8-1.5份、防沉降剂1-1.2份、润湿剂0.4-0.5份、成膜助剂2-4份、流平剂0.6-0.8份、抗冻剂4-8份、涂料分散剂0.7-1份和水30-40份。3.如权利要求1所述的一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法，其特征在于：所述s1中，准备原料：纳米石墨15份、碳化硅红外辐射粉6份、粉体分散剂10份、二氧化硅18份、粘结剂36份、高导热填料8份、水性聚氨酯80份、消泡剂1.5份、防沉降剂1份、润湿剂0.5份、成膜助剂3份、流平剂0.7份、抗冻剂6份、涂料分散剂0.8份和水35份。4.如权利要求1所述的一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法，其特征在于：所述s1中分散剂在粉碎机中超声分散5-8min，反应釜的搅拌时间为30-50min。5.如权利要求1所述的一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法，其特征在于：所述s2中分散剂在粉碎机中超声分散5-8min，反应釜的搅拌时间为30-50min。6.如权利要求1所述的一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法，其特征在于：所述粘结剂选自聚醚砜树脂(pes)、聚酰胺亚胺树脂(pai)、聚酰胺树脂(pa)、聚苯硫醚树脂(pps)中的一种或几种。7.如权利要求1所述的一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法，其特征在于：所述高导热填料选自碳黑、铁红等无机耐高温颜料或者选自酞青蓝等有机耐高温颜料。8.如权利要求1所述的一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法，其特征在于：所述分散剂为聚丙烯酰胺或古尔胶。9.如权利要求1所述的一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，散热氮化硼的制备方法为：将氮化硼复合粉体缓慢加入纳米碳分散浆料中，以4500rpm的速度,50摄氏度的温度进行搅拌20min-2h。10.如权利要求1所述的一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，导热石墨烯粉末的制备方法为：将70份异氰酸酯三聚体，以及80份乙酸乙酯加入反应容器中，以650rpm搅拌5-30分钟，缓慢加入0.8份经过等离子体处理过的石墨烯粉体，并在650rpm下搅拌25分钟，以混合均匀，之后进行加热；加热反应容器至20-80℃，
在50-300rpm搅拌下恒温加热反应1-24小时，导热石墨烯溶液。

技术总结
本发明公开了一种碳纳米管结构红外辐射散热涂料的制备方法。本发明中，采用本发明的技术方案制得的红外辐射散热涂料以水性聚氨酷树脂为成膜物质，制得依靠红外辐射散热的碳纳米管散热涂料；降低功率器件的表面温度，有效解决了元器件的散热问题，石墨化后得到的G-TINM8碳纳米管的完美晶格结构，是其作为填料配制的红外辐射散热涂料具有良好散热效果的主要因素，即碳纳米管的石墨化程度越高，结构缺陷越少，由其配制的红外辐射散热涂料的散热效果好，提高了使用性能，适合推广。适合推广。


技术研发人员：颜素娇 曾恩
受保护的技术使用者：湖南格仑科技有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/6