[发明专利]一种用于电子元件的石墨烯散热涂料

说明书

本发明公开了一种用于电子元件的石墨烯散热涂料，包括以下重量份数的组分：环氧树脂50～60份；石墨烯‑氯化铝10～20份；纳米陶瓷微粒1～5份；导热金属粉1～5份；分散剂0.5～2份；消泡剂0.5～2份；溶剂100～200份；其中石墨烯‑氯化铝形成导热网层，所述纳米陶瓷微粒的粒径为5～10nm，所述导热金属粉的粒径为20～50nm。本发明解决了现有技术中电子产品存在导热散热难的问题。

技术领域

本发明涉及石墨烯散热涂料技术领域，具体涉及一种用于电子元件的石墨烯散热涂料。

背景技术

电子信息技术的飞速发展对电子器件运行速度要求越来越快，电子器件功率越来越大，而体积越来越小，因此电子器件由于功耗大而引起的温升急剧升高，温度的升高又给电子器件的可靠性带来很大挑战。温度对电子元件的故障率影响非常大，电子元件温度每降低1℃，就可以使故障率减小4％；在正常工作的温度基础上，温度升高10℃就会造成电子元件彻底性损坏。因此，为了能够使器件发挥最佳性能并确保高可靠性，必须确保发热电子元器件所产生的热量能够及时导出。

在LED领域温度会严重影响光输出效率，由25℃升高至100℃，光输出效率减少50％左右，同时使用寿命减少60％，散热问题是制约LED电子产品发展的重要瓶颈。

因为石墨烯导热性极高(导热系数达到5000w/m·k)，所以将石墨烯作为导热材料开发石墨烯散热材料成为一个新的研究方向，但是普通石墨烯导热材料涂膜的散热效果并不明显，也不能解决现有的电子产品散热问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种解决现有技术中电子产品存在导热散热难的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种用于电子元件的石墨烯散热涂料，包括以下重量份数的组分：环氧树脂50～60份；石墨烯-氯化铝10～20份；纳米陶瓷微粒1～5份；导热金属粉1～5份；分散剂0.5～2份；消泡剂0.5～2份；溶剂100～200份；其中石墨烯-氯化铝形成导热网层，所述纳米陶瓷微粒的粒径为5～10nm，所述导热金属粉的粒径为20～50nm。

分散剂为常用的高分子量分散剂，可选用聚氨酯或聚丙烯酸酯分散剂，以提高高分子树脂对导热材料的润湿性，这样有利于导热材料的分散。消泡剂为有机硅类或非硅类消泡剂，用于消除涂料制造过程产生的气泡，作为优选，选择有机硅类消泡剂。分散剂和消泡剂的总含量不宜过高，否则会影响涂膜的机械性能。所述惰性溶剂一般选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、甲基异丁基甲酮和乙二醇甲醚中的一种或者两种以上。

作为优选的技术方案，所述环氧树脂是酚醛环氧树脂、聚丁二烯环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂、缩水甘油胺环氧树脂中的一种或几种混合。

作为优选的技术方案，纳米陶瓷微粒是氧化铝、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氮化硼中的一种或几种混合。纳米陶瓷微粒与石墨烯具有良好的界面相溶性，纳米陶瓷微粒也具有良好的吸波能力，添加入电子元件的散热涂料中使涂料具备良好的耐磨，耐高温性能。

作为优选的技术方案，所述导热金属粉是纳米银、纳米锰、纳米铜、纳米锆中的一种或几种混合。纳米锆具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损和抗氧化等优良特性，广泛应用于结构材料、电学材料、耐火材料、光学材料及涂料、油漆、催化剂等无机非金属材料中。

作为优选的技术方案，所述分散剂和消泡剂的总量为1～5份。

一种用于电子元件石墨烯散热涂料的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)石墨烯-氯化铝的制备：取鳞片石墨、高氯酸、磷酸、乙酸酐和氯化铝在40℃下均匀混合，在高压反应釜中反应60min，鳞片石墨、高氯酸、磷酸、乙酸酐和氯化铝的质量比为1：3～4：2～2.5：1～1.5：0.1～0.5，在惰性气体保护下快速升温至300～500℃，热冲击5～10min，冷却至室温；