專利名稱：自組涂裝涂料、散熱板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種涂料、散熱板及其制法。
背景技術(shù)：
散熱是許多電子產(chǎn)品裝置迫切解決的問(wèn)題。電子裝置在運(yùn)作過(guò)程中會(huì)有過(guò)多熱能產(chǎn)生，過(guò)熱情況會(huì)影響電子裝置的效能和可靠度。熱管或散熱鰭片是最常被使用來(lái)散發(fā)這些過(guò)多熱量的元件，使得電子裝置的溫度不致于發(fā)生過(guò)熱情況。熱能的傳遞通常以傳導(dǎo)、對(duì)流和熱輻射這三種機(jī)制來(lái)產(chǎn)生。傳統(tǒng)散熱器元件大部分是以傳導(dǎo)或?qū)α鞯臋C(jī)制來(lái)達(dá)到這些功效。然而，目前電子裝置是朝向輕薄化或微型化來(lái)發(fā)展，尤其對(duì)于可攜式的電子裝置而言，空間和重量其實(shí)是相當(dāng)有限，已知的許多散熱片都無(wú)法設(shè)計(jì)在這些裝置內(nèi)。對(duì)于目前電子裝置的散熱需求，已發(fā)展出一種以熱輻射為散熱機(jī)制的技術(shù)。在發(fā)熱源面上涂布一層熱輻射涂料或納米顆粒，通過(guò)熱輻射將熱量散發(fā)出去。在有限的空間和重量限制下，輻射散熱是冷卻物體表面的最好方式，熱量是以光形式釋放至外界環(huán)境。所有物體只要高于環(huán)境溫度，便能以紅外線釋放到外界。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種自組涂裝涂料，能自組涂裝于基材表面。本發(fā)明另提供一種散熱板及其制造方法，上述的涂料自組涂裝于基材表面。本發(fā)明提出一種自組涂裝涂料，包括碳材顆粒及高分子殼層。高分子殼層包覆及鍵結(jié)至碳材顆粒，其中高分 子殼層具有第一官能基團(tuán)以及第二官能基團(tuán)，其中第一官能基團(tuán)包括硫醇基，第二官能基團(tuán)包括環(huán)氧基或羧酸基。在本發(fā)明的實(shí)施例中，上述基材為金屬。在本發(fā)明的實(shí)施例中，上述碳材顆粒選自納米碳管、鉆石微粒、石墨粉、碳黑、碳纖、石墨烯及其混合物所構(gòu)成的群組。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述高分子殼層占所述自組涂裝涂料的約I至20重量百分比(Wt%) O在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述高分子殼層占所述自組涂裝涂料的約5至15wt%。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述高分子殼層包括多條高分子鏈，各高分子鏈的重量平均分子量為約50，000至150，000。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述高分子鏈包括經(jīng)部分硫醇化的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、經(jīng)部分硫醇化的聚2-(4-乙烯基苯基)環(huán)氧乙烷或經(jīng)部分硫醇化的聚丙烯酸。本發(fā)明另提出一種散熱板，其包括基材及覆蓋于所述基材的表面上的散熱涂料，其中所述散熱涂料包括經(jīng)高分子殼層包覆及鍵結(jié)的碳材顆粒。散熱涂料的高分子殼層與基材表面通過(guò)第一官能基團(tuán)與第二官能基團(tuán)而連結(jié)，所述第一官能基團(tuán)包括硫醇基，所述第二官能基團(tuán)包括環(huán)氧基或羧酸基。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述散熱涂料的高分子殼層與基材表面由第一官能基團(tuán)與第二官能基團(tuán)通過(guò)交聯(lián)而連結(jié)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述基材為金屬。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述散熱涂料厚度等于或小于約35微米(ym)。本發(fā)明又提出一種散熱板的制造方法。將高分子鏈接枝至碳材顆粒的表面，高分子鏈具有第一官能基團(tuán)，其中第一官能基團(tuán)包括環(huán)氧基或羧酸基。將高分子鏈中的部分第一官能基團(tuán)取代為第二官能基團(tuán)，以形成經(jīng)改質(zhì)的碳材顆粒，其中第二官能基團(tuán)包括硫醇基。將經(jīng)改質(zhì)的碳材顆粒覆蓋于基材的表面。添加交聯(lián)劑至碳材顆粒的表面上,并進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，以于基材上形成散熱層。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述基材為金屬。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述高分子鏈包括聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚2-(4-乙烯基苯基)環(huán)氧乙烷或聚丙烯酸。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述碳材顆粒選自納米碳管、鉆石微粒、石墨粉、碳黑、碳纖、石墨烯及其混合物所構(gòu)成的群組。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述碳材顆粒占所述散熱層的約80至99wt%。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述散熱層的厚度等于或小于約35iim。

本發(fā)明再提出一種散熱板的制造方法。對(duì)一基材進(jìn)行表面處理步驟，使基材的表面具有多個(gè)第一官能基團(tuán)，其中所述第一官能基團(tuán)包括硫醇基。將多個(gè)經(jīng)高分子殼層包覆及鍵結(jié)的碳材顆粒覆蓋在基材的表面上，其中各高分子殼層具有多個(gè)第二官能基團(tuán)，其中第二官能基團(tuán)包括環(huán)氧基或羧酸基。添加交聯(lián)劑至碳材顆粒的表面上，并進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，以于基材上形成散熱層。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述基材為金屬。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述表面處理步驟包括使用硫醇類的有機(jī)酸或硫醇類的有機(jī)胺。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述各高分子殼層包括多條高分子鏈，各高分子鏈的重量平均分子量為50，000至150，000。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述各高分子鏈包括聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚2-(4-乙烯基苯基)環(huán)氧乙烷或聚丙烯酸。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述碳材顆粒選自納米碳管、鉆石微粒、石墨粉、碳黑、碳纖、石墨烯及其混合物所構(gòu)成的群組。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述碳材顆粒占所述散熱層的約80至99wt%。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述散熱層厚度等于或小于約35pm。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的涂料的結(jié)構(gòu)。圖2A至2C為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的散熱板的制造方法的剖面示意圖。圖3為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的散熱涂料的形成流程及自組涂裝于基材的示意圖。圖4繪示本發(fā)明的實(shí)例I至5的散熱涂料的熱重分析。圖5為實(shí)例I的散熱涂料的傅里葉紅外線光譜圖。圖6為實(shí)例及比較例所用的鋁散熱鰭片的形狀。圖7繪示實(shí)例及比較例的樣品隨著時(shí)間的熱阻趨勢(shì)。其中，附圖標(biāo)記:
H):涂料Ih碳材顆粒 12: W分子殼W13: /j分子鏈
14:描材15:交聯(lián)
100；電極101、106；宮能基W
102:碳材顆粒103:商分子殼展
KM:經(jīng)改質(zhì)的碳材顆 105； M分子鏈
107；交聯(lián)108:散熱層
具體實(shí)施例方式圖1為依據(jù) 本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的涂料的結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參照?qǐng)D1，本發(fā)明的涂料10包括多數(shù)個(gè)碳材顆粒11及多數(shù)個(gè)高分子殼層12。碳材顆粒11包括納米碳管、鉆石微粒、石墨粉、碳黑、碳纖、石墨烯或其混合物。高分子殼層12分別包覆及鍵結(jié)至碳材顆粒11，其中各高分子殼層12具有用于吸附于基材14表面的第一官能基團(tuán)以及用于自我交聯(lián)的第二官能基團(tuán)。基材14可為金屬，其包括鋁、鋁鎂合金、銅或不銹鋼。第一官能基團(tuán)包括硫醇基(thiol group ;-SH)。第二官能基團(tuán)包括環(huán)氧基(epoxy group)或羧酸基(carboxylicgroup ；-COOH)ο此外，高分子殼層12占涂料10的約I至20wt%，較佳為約5至15wt%。各高分子殼層12包括多條高分子鏈13，各高分子鏈13的重量平均分子量為約50，000至150，000。在一實(shí)施例中，高分子鏈13包括經(jīng)部分硫醇化的具有環(huán)氧基的高分子，例如經(jīng)部分硫醇化的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯或經(jīng)部分硫醇化的聚2-(4-乙烯基苯基)環(huán)氧乙烷。在另一實(shí)施例中，高分子鏈13包括經(jīng)部分硫醇化的具有羧酸基的高分子，例如經(jīng)部分硫醇化的聚丙烯酸。本發(fā)明另提供一種散熱板，包括基材14及涂料10。本發(fā)明的涂料10是自組涂裝于基材14上，其中高分子殼層12中的硫醇基用于吸附于基材14表面，且高分子殼層12中的環(huán)氧基及/或羧酸基用于自我交聯(lián)。在圖1中，是以粗線表示多個(gè)復(fù)合粒子之間的交聯(lián)15示意圖。此外，涂料10涂覆于基材14上的厚度等于或小于約35 μ m。本發(fā)明又提出一種散熱板，其包括基材及覆蓋于所述基材的表面上的散熱涂料，其中所述散熱涂料包括經(jīng)高分子殼層包覆及鍵結(jié)的碳材顆粒。所述散熱涂料的高分子殼層與所述基材表面通過(guò)第一官能基團(tuán)與第二官能基團(tuán)而連結(jié)，所述第一官能基團(tuán)包括硫醇基，所述第二官能基團(tuán)包括環(huán)氧基或羧酸基。
在一實(shí)施例中，本發(fā)明的散熱板的制造方法包括以下步驟。首先，將多個(gè)高分子鏈接枝至一碳材顆粒11的表面，各高分子鏈具有用于自我交聯(lián)的一第一官能基團(tuán)。第一官能基團(tuán)包括環(huán)氧基或羧酸基。當(dāng)?shù)谝还倌芑鶊F(tuán)包括環(huán)氧基時(shí)，各高分子鏈例如為聚甲基丙烯酸縮水甘油酯或聚2-(4-乙烯基苯基)環(huán)氧乙燒(poly 2-(4_vinylphenyl)oxirane)。當(dāng)?shù)谝还倌芑鶊F(tuán)包括羧酸基，各高分子鏈例如為聚丙烯酸。然后，將高分子鏈中的部分第一官能基團(tuán)取代為用于吸附于一基材14表面的多個(gè)第二官能基團(tuán)，以形成經(jīng)改質(zhì)的碳材顆粒(即涂料10)。第二官能基團(tuán)包括硫醇基。此時(shí)，部分高分子鏈13包括經(jīng)部分硫醇化的具有環(huán)氧基(或羧酸基)的高分子。接著，將多個(gè)經(jīng)改質(zhì)的碳材顆粒(即涂料10)覆蓋于基材14表面?；?4可為金屬，其包括鋁、鋁鎂合金、銅或不銹鋼。上述涂布方法包括旋轉(zhuǎn)涂布法、噴涂法、刮刀涂布或浸鍍法。在此涂布過(guò)程中，不使用粘著劑。之后，添加交聯(lián)劑至碳材顆粒11的表面上，并進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，以于基材14上形成散熱層。碳材顆粒11占散熱層的約80至99wt%。散熱層厚度等于或小于約35 u m。圖2A至2C為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的散熱板的制造方法的剖面示意圖。首先，請(qǐng)參照?qǐng)D2A，對(duì)基材100進(jìn)行表面處理步驟，使基材100表面具有官能基團(tuán)101?；?00的材料例如是不銹鋼、鋁、銅、金、銀、鎳、鈦或其合金。表面處理步驟例如是使用硫醇類的有機(jī)酸或硫醇類的有機(jī)胺來(lái)處理基材100表面。官能基團(tuán)101例如是硫醇基。然后，請(qǐng)參照?qǐng)D2B，將經(jīng)高分子殼層103包覆及鍵結(jié)的碳材顆粒102覆蓋在基材100表面上。經(jīng)高分子殼層103包覆及鍵結(jié)的碳材顆粒102可稱為經(jīng)改質(zhì)的碳材顆粒104。上述覆蓋方法例如是旋轉(zhuǎn)涂布法、噴涂法、刮刀涂布或浸鍍法。高分子殼層103具有用于交聯(lián)的多個(gè)官能基團(tuán)1 06。官能基團(tuán)106例如是環(huán)氧基或羧酸基。碳材顆粒102包括活性碳、納米碳管、鉆石微粒、石墨粉、碳黑、碳纖、石墨烯或其混合物。碳材顆粒102占經(jīng)改質(zhì)的碳材顆粒104的約80至99wt%，亦即，碳材顆粒102占后續(xù)形成的散熱層108的約80至99wt%0此外，高分子殼層103包括多條高分子鏈105。各高分子鏈105的重量平均分子量為約50，000至150，000。這些高分子鏈105中的官能基團(tuán)106包括環(huán)氧基或羧酸基。各高分子鏈105包括聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚2-(4-乙烯基苯基)環(huán)氧乙烷或聚丙烯酸。此外，這些高分子鏈105中的官能基團(tuán)106可相同或不同。在一實(shí)施例中，高分子殼層103包括具有環(huán)氧基的高分子或具有羧酸基的高分子。在一實(shí)施例中，高分子殼層103包括具有環(huán)氧基的高分子及具有羧酸基的高分子。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D2C，添加交聯(lián)劑至經(jīng)改質(zhì)的碳材顆粒104的表面上并加熱基材100，以進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，以于基材100上形成散熱層108。散熱層108厚度等于或小于35 u m。在圖2C中，是以粗線示意交聯(lián)107現(xiàn)象。以下，將列舉多個(gè)實(shí)例與比較例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的功效。在以下說(shuō)明中，是將涂料應(yīng)用于散熱片表面為例來(lái)說(shuō)明之，但本發(fā)明并不以此為限。實(shí)例I實(shí)例I主要針對(duì)鉆石微粒來(lái)進(jìn)行表面改質(zhì)。由于鉆石微粒主要為SP3結(jié)構(gòu)，為了使其表面利于后續(xù)的改質(zhì)反應(yīng)，需先進(jìn)行表面石墨化程序，使其表面具有SP2結(jié)構(gòu)。鉆石微粒經(jīng)過(guò)在惰氣氣氛下1200°C熱處理30分鐘，使得鉆石微粒表面石墨化。
然后，將具有環(huán)氧基的高分子接枝至經(jīng)表面石墨化的鉆石微粒表面。請(qǐng)參照?qǐng)D3中的(A)，經(jīng)表面石墨化的鉆石微粒IOg分散于IOOml的甲基丙烯酸縮水甘油酯(glycidylmethacrylate, GMA)單體溶液,并持續(xù)超音波震蕩以完全分散鉆石微粒，并逐漸持續(xù)加入IOg作為自由基起始劑的過(guò)氧化苯甲酰(benzoyl peroxide, ΒΡ0)。加入過(guò)氧化苯甲酰的溶液在80°C溫度下及超音波震蕩分散下，單體開始聚合反應(yīng)，以將高分子自由基直接接枝在鉆石微粒表面。之后，溶液以高速離心方式將未接枝于鉆石微粒的高分子去除，純化分離出經(jīng)聚甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝的鉆石微粒(PGMA grafted diamond particles)。接著，將高分子鏈中的部分環(huán)氧基取代為硫醇基。請(qǐng)參照?qǐng)D3中的(B)，將經(jīng)PGMA接枝的鉆石微粒IOg分散于IOOml 二甲基亞砜(dimethyl sulfoxide),并加入0.02g的
2-硫基丙酸(2-mercaptopropionic acid)于溶液中，整個(gè)溶液在100°C溫度下反應(yīng)一小時(shí)后，使鉆石微粒表面接枝的PGMA的部分環(huán)氧基與2-硫基丙酸產(chǎn)生開環(huán)反應(yīng)。高分子鏈中的環(huán)氧基和2_硫基丙酸反應(yīng)后末端為硫醇基。至此，完成實(shí)例I的散熱涂料。之后，將散熱涂料涂裝于基材表面。請(qǐng)參照?qǐng)D3中的(C)，將散熱涂料分散于丁酮溶劑(methyl ethyl ketone)里并稀釋為濃度3%重量比率下,而招散熱鰭片(其形狀如圖6所示)經(jīng)過(guò)酸液浸泡處理后干燥，以浸鍍或噴涂方式于鋁質(zhì)表面上沉積所述散熱涂料，硫醇基能吸附招質(zhì)表面而形成鍵結(jié)。浸泡含有濃度0.5%的乙二胺(ethylenediamine)溶液讓鉆石微粒的環(huán)氧基彼此交聯(lián)鍵結(jié)，經(jīng)過(guò)100°C下烘烤使反應(yīng)完全，最后在鋁質(zhì)表面形成鉆石微粒薄膜。至此，完成實(shí)例I的樣品。圖4繪示實(shí)例I的散熱涂料(以ND-PGMA-SH表示)的熱重分析，從圖4可以明顯看出實(shí)例I的散熱涂料的高分子殼層在250至350°C完全被熱裂解，從重量損失可以估算出高分子殼層大致約有4wt%。圖5為實(shí)例I的散熱涂料的傅里葉`紅外線光譜圖。從傅立葉紅外線光譜圖可以明顯鑒定在2850至2980CHT1屬于C-H基團(tuán)吸收，以及在1720cm—1位置則屬于C=O基團(tuán)的吸收。而PGMA的特征為1150CHT1位置的環(huán)氧基中C-O基團(tuán)的吸收。將PGMA的部分環(huán)氧基轉(zhuǎn)化為硫醇基，在傅立葉紅外線光譜圖中可明顯辨別出其中C-O鍵結(jié)吸收位置明顯弱化，而位于2600(3!^1屬于硫醇基(-SH)伸張訊號(hào)有微弱訊號(hào)，從此紅外線光譜的特征改變可以預(yù)期鉆石微粒表面接枝有PGMA，以及部分環(huán)氧基轉(zhuǎn)化為硫醇基。然后，對(duì)實(shí)例I的樣品進(jìn)行輻射發(fā)射率、涂層厚度、平衡熱阻和導(dǎo)熱率等的散熱效能的評(píng)估，量測(cè)方式及結(jié)果將詳細(xì)于下。實(shí)例2實(shí)例2主要針對(duì)納米碳管來(lái)進(jìn)行表面改質(zhì)。類似地，先將納米碳管表面接枝PGMA，再以自組涂裝鍵結(jié)方式附著于基材表面上。由于納米碳管在合成過(guò)程中會(huì)有強(qiáng)烈的自我團(tuán)聚現(xiàn)象以及部分殘余的金屬觸媒，因此納米碳管先以1: 1:0.5比例混合的硝酸、硫酸和雙氧水于溫度130°c進(jìn)行熱回流約I小時(shí)，去除金屬觸媒并使納米碳管部分氧化而解團(tuán)聚，然后將混合酸液加水稀釋離心去除并多次清洗，最后烘干干燥得到解團(tuán)聚的納米碳管。IOg解團(tuán)聚的納米碳管分散于50%GMA單體溶液(溶劑為四氫呋喃(THF))，整個(gè)溶液在80°C溫度下反應(yīng)并配合超音波震蕩一小時(shí)后并逐漸持續(xù)加入IOg作為自由基起始劑的過(guò)氧化苯甲酰(benzoyl peroxide, BP0),使得PGMA均勻接枝至納米碳管,最后將未接枝的高分子去除后便得到經(jīng)PGMA接枝的納米碳管(PGMA grafted carbon nanotubes)。將經(jīng)PGMA接枝的納米碳管分散于二甲基亞砜，加入相對(duì)納米碳管重量0.2%的2-硫基丙酸于溶液中，整個(gè)溶液在50至100°C溫度下反應(yīng)一小時(shí)后，使納米碳管表面接枝的PGMA的部分環(huán)氧基與2-硫基丙酸產(chǎn)生開環(huán)反應(yīng)。高分子鏈中的環(huán)氧基和2-硫基丙酸反應(yīng)后末端為硫醇基。至此，完成實(shí)例2的散熱涂料。之后，將散熱涂料涂裝于基材表面。將散熱涂料分散于丁酮溶劑(methyl ethylketone)里并稀釋為濃度3%重量比率下，而鋁散熱鰭片(其形狀如圖6所示)經(jīng)過(guò)酸液浸泡十分鐘處理后干燥，以浸鍍或噴涂方式于鋁質(zhì)表面上沉積所述散熱涂料，硫醇基能吸附鋁質(zhì)表面而形成鍵結(jié)。浸泡含有濃度0.5%的乙二胺(ethylenediamine)溶液讓納米碳管的環(huán)氧基彼此交聯(lián)鍵結(jié)，經(jīng)過(guò)100°C下烘烤使反應(yīng)完全，最后在鋁質(zhì)表面形成納米碳管薄膜。至此，完成實(shí)例2的樣品。圖4繪示實(shí)例2的散熱涂料(以CNT-PGMA-SH表示)的熱重分析，從圖4可以明顯看出實(shí)例2的散熱涂料的高分子殼層在250至350°C完全被熱裂解，從重量損失可以估算出高分子殼層大致約有15wt%。

然后，對(duì)實(shí)例2的樣品進(jìn)行輻射發(fā)射率、涂層厚度、平衡熱阻和導(dǎo)熱率等的散熱效能的評(píng)估，量測(cè)方式及結(jié)果將詳細(xì)于下。實(shí)例3實(shí)例3主要針對(duì)具有IOOOmesh尺寸的石墨粉來(lái)進(jìn)行表面改質(zhì)。由于石墨粉表面都具有SP2碳結(jié)構(gòu)，因此可以于自由基聚合反應(yīng)溶液下直接接枝PGMA。經(jīng)過(guò)純化分離后，便可以得到經(jīng)PGMA接枝的石墨粉(PGMA grafted graphite powder)。并且參照前述程序?qū)⒉糠汁h(huán)氧基硫醇化的方式，便能得到實(shí)例3的涂覆有高分子殼層的石墨散熱涂料。鋁散熱鰭片經(jīng)過(guò)預(yù)處理后以實(shí)例3的經(jīng)改質(zhì)的石墨粉涂裝，在最后程序中浸泡含有濃度0.5%的乙二胺溶液，經(jīng)過(guò)10(TC下烘烤使反應(yīng)完全，最后在鋁質(zhì)表面形成石墨粉薄膜。至此，完成實(shí)例3的樣品。圖4繪示實(shí)例3的散熱涂料(以GP-PGMA-SH表示)的熱重分析，從圖4可以明顯看出實(shí)例3的散熱涂料的高分子殼層在250至350°C完全被熱裂解，從重量損失可以估算出高分子殼層大致約有10wt%。然后，對(duì)實(shí)例3的樣品進(jìn)行輻射發(fā)射率、涂層厚度、平衡熱阻和導(dǎo)熱率等的散熱效能的評(píng)估，量測(cè)方式及結(jié)果將詳細(xì)于下。實(shí)例4實(shí)例4主要針對(duì)XC-72R碳黑來(lái)進(jìn)行表面改質(zhì)。由于碳黑表面都具有SP2碳結(jié)構(gòu)，因此可以直接以自由基聚合反應(yīng)溶液下直接接枝PGMA。經(jīng)過(guò)純化分離后，便可以得到經(jīng)PGMA的碳黑(PGMA grafted carbon black)。并且參照前述程序?qū)⒉糠汁h(huán)氧基硫醇化的方式，便能得到實(shí)例4的涂覆有高分子殼層的碳黑。鋁散熱鰭片經(jīng)過(guò)預(yù)處理后以實(shí)例4的經(jīng)改質(zhì)的碳黑涂裝，在最后程序中浸泡含有濃度0.5%的乙二胺溶液，經(jīng)過(guò)100°C下烘烤使反應(yīng)完全，最后在鋁質(zhì)表面形成碳黑薄膜。至此，完成實(shí)例4的樣品。圖4繪示實(shí)例4的散熱涂料(以CB-PGMA-SH表示)的熱重分析，從圖4可以明顯看出實(shí)例4的散熱涂料的高分子殼層在250至350°C完全被熱裂解，從重量損失可以估算出高分子殼層大致約有12wt%。
然后，對(duì)實(shí)例4的樣品進(jìn)行輻射發(fā)射率、涂層厚度、平衡熱阻和導(dǎo)熱率等的散熱效能的評(píng)估，量測(cè)方式及結(jié)果將詳細(xì)于下。實(shí)例5處理基材表面將招鰭片放入緩沖氧化蝕刻液(商品名buffered oxide etch 6:1,購(gòu)自J.T.Baker)中浸泡約0.5 10分鐘，去除鋁鰭片表面的金屬氧化層，再將鋁鰭片取出移至水中清洗、烘干。之后，將鋁鰭片放入3-硫醇丙酸浸泡約0.5 10分鐘，再將鋁鰭片取出以四氫呋喃清洗、烘干。制備經(jīng)改質(zhì)的碳材顆粒秤取IOOOmesh石墨粉,加入于燒杯中，接著加入混合IOOml的二甲基亞砜和IOOml甲基丙烯酸縮水甘油酯(glycidyl methacrylate, GMA)單體溶液,并加入10克的過(guò)氧化苯甲酰，以超音波震蕩攪拌反應(yīng)，在80°C溫度及超音波震蕩分散下，單體開始聚合反應(yīng)，形成部分聞分子自由基直接接枝在石墨粉。最后的溶液以聞速尚心方式將未接枝于石墨粉的聞分子去除,純化分離出經(jīng)PGMA接枝的石墨粉(PGMA grafted graphite powder)。圖4繪示實(shí)例5的散熱涂料(以GP-PGMA表示)的熱重分析，從圖4可以明顯看出實(shí)例5的散熱涂料的高分子殼層在250至350°C完全被熱裂解，從重量損失可以估算出高分子殼層大致約有10wt%。形成散熱層將經(jīng)PGMA接枝的石墨粉分散于丁酮溶劑(Methyl ethyl ketone)里并稀釋為濃度0.1至10wt%，而鋁鰭片經(jīng)表面處理后干燥，以浸鍍或噴涂方式讓鰭片表面沉積一層石墨粉薄膜，再浸泡含有濃度0.5%至5%的乙二胺(ethylenediamine)溶液后，在60至100°C溫度下烘烤使包覆石墨粉的高分子殼層的環(huán)氧基之間、以及使石墨粉表面的環(huán)氧基與鋁鰭片表面的硫醇基之間交聯(lián)鍵結(jié)完全，最后在鋁鰭片表面形成石墨粉薄膜的碳復(fù)合材料層。比較例I比較例I的樣品主要針對(duì)未改質(zhì)的鋁散熱鰭片來(lái)進(jìn)行輻射發(fā)射率、涂層厚度、平衡熱阻和導(dǎo)熱率等的散熱效能的評(píng)估，量測(cè)方式及結(jié)果將詳細(xì)于下。比較例2比較例2的樣品是利用傳統(tǒng)靜電噴涂方法針對(duì)鋁散熱鰭片作粉體涂裝。依照臺(tái)灣專利申請(qǐng)?zhí)朤W 97146218所公開實(shí)施方法，納米碳球經(jīng)雙氧水加入鐵鹽表面修飾改質(zhì)氫氧官能基，以1.5%改質(zhì)納米碳球(carbon nanocapsules:CNC)與98.5%聚酯樹脂(polyester)比例混煉而形成散熱涂料。所形成的比較例2的散熱涂料經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)靜電噴涂工藝噴涂于鋁散熱鰭片上。然后，對(duì)比較例2的樣品進(jìn)行輻射發(fā)射率、涂層厚度、平衡熱阻和導(dǎo)熱率等的散熱效能的評(píng)估，量測(cè)方式及結(jié)果將詳細(xì)于下。表I
權(quán)利要求
1.一種自組涂裝涂料，其特征在于，包括: 碳材顆粒；以及 高分子殼層，包覆及鍵結(jié)至所述碳材顆粒，其中所述高分子殼層具有第一官能基團(tuán)以及第二官能基團(tuán)，其中所述第一官能基團(tuán)包括硫醇基，所述第二官能基團(tuán)包括環(huán)氧基或羧酸基。
2.如權(quán)利要求1所述的自組涂裝涂料，其特征在于，所述第一官能基團(tuán)用于吸附于基材的表面，所述基材為金屬。
3.如權(quán)利要求1所述的自組涂裝涂料，其特征在于，所述碳材顆粒選自納米碳管、鉆石微粒、石墨粉、碳黑、碳纖、石墨烯及其混合物所構(gòu)成的群組。
4.如權(quán)利要求1所述的自組涂裝涂料，其特征在于，所述高分子殼層占所述自組涂裝涂料的I至20重量百分比。
5.如權(quán)利要求1所述的自組涂裝涂料，其特征在于，所述高分子殼層占所述自組涂裝涂料的5至15重量百分比。
6.如權(quán)利要求1所述的自組涂裝涂料，其特征在于，所述高分子殼層包括多條高分子鏈，各所述高分子鏈的重量平均分子量為50，000至150，000。
7.如權(quán)利要求6所述的自組涂裝涂料，其特征在于，所述高分子鏈包括經(jīng)部分硫醇化的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、經(jīng)部分硫醇化的聚2-(4-乙烯基苯基)環(huán)氧乙烷或經(jīng)部分硫醇化的聚丙烯酸。
8.一種散熱板，其特征在于，包括: 一基材；以及 散熱涂料，覆蓋于所述基材的表面上，其中所述散熱涂料包括經(jīng)高分子殼層包覆及鍵結(jié)的碳材顆粒， 其中，所述散熱涂料的所述高分子殼層與所述基材的所述表面通過(guò)第一官能基團(tuán)與第二官能基團(tuán)而連結(jié)，所述第一官能基團(tuán)包括硫醇基，所述第二官能基團(tuán)包括環(huán)氧基或羧酸基。
9.如權(quán)利要求8所述的散熱板，其特征在于，所述散熱涂料的所述高分子殼層與所述基材的所述表面由所述第一官能基團(tuán)與所述第二官能基團(tuán)通過(guò)交聯(lián)而連結(jié)。
10.如權(quán)利要求8所述的散熱板，其特征在于，所述基材為金屬。
11.如權(quán)利要求8所述的散熱板，其特征在于，所述散熱涂料厚度等于或小于35微米。
12.一種散熱板的制造方法，其特征在于，包括: 將高分子鏈接枝至碳材顆粒的表面，所述高分子鏈具有第一官能基團(tuán)，其中所述第一官能基團(tuán)包括環(huán)氧基或羧酸基； 將所述高分子鏈中的部分所述第一官能基團(tuán)取代為第二官能基團(tuán)，以形成經(jīng)改質(zhì)的所述碳材顆粒，其中所述第二官能基團(tuán)包括硫醇基； 將經(jīng)改質(zhì)的所述碳材顆粒覆蓋于基材的表面；以及 添加交聯(lián)劑至所述碳材顆粒的表面上，并進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，以于所述基材上形成散熱層。
13.如權(quán)利要求12 所述的散熱板的制造方法，其特征在于，所述基材為金屬。
14.如權(quán)利要求12所述的散熱板的制造方法，其特征在于，所述高分子鏈包括聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚2-(4-乙烯基苯基)環(huán)氧乙烷或聚丙烯酸。
15.如權(quán)利要求12所述的散熱板的制造方法，其特征在于，所述碳材顆粒選自納米碳管、鉆石微粒、石墨粉、碳黑、碳纖、石墨烯及其混合物所構(gòu)成的群組。
16.如權(quán)利要求12所述的散熱板的制造方法，其特征在于，所述碳材顆粒占所述散熱層的80至99重量百分比。
17.如權(quán)利要求12所述的散熱板的制造方法，其特征在于，所述散熱層的厚度等于或小于35微米。
18.一種散熱板的制造方法，其特征在于，包括: 對(duì)一基材進(jìn)行一表面處理步驟，使所述基材的表面具有多個(gè)第一官能基團(tuán)，其中所述第一官能基團(tuán)包括硫醇基； 將多個(gè)經(jīng)高分子殼層包覆及鍵結(jié)的碳材顆粒覆蓋在所述基材的表面上，其中各所述高分子殼層具有多個(gè)第二官能基團(tuán)，其中所述第二官能基團(tuán)包括環(huán)氧基或羧酸基；以及 添加交聯(lián)劑至所述碳材顆粒的表面上，并進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，以于所述基材上形成一散熱層。
19.如權(quán)利要求18所述的散熱板的制造方法，其特征在于，所述基材為金屬。
20.如權(quán)利要求18所述的散熱板的制造方法，其特征在于，所述表面處理步驟包括使用硫醇類的有機(jī)酸或硫醇類的有機(jī)胺。
21.如權(quán)利要求18所述的散熱板的制造方法，其特征在于，各所述高分子殼層包括多條高分子鏈，各高分子鏈的重量平均分子量為50，000至150，000。
22.如權(quán)利要求21所述的散熱板的制造方法，其特征在于，各高分子鏈包括聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚2-(4-乙烯基苯基)環(huán)氧乙烷或聚丙烯酸。
23.如權(quán)利要求18所述的散熱板的制造方法，其特征在于，所述碳材顆粒選自納米碳管、鉆石微粒、石墨粉、碳黑、碳纖、石墨烯及其混合物所構(gòu)成的群組。
24.如權(quán)利要求18所述的散熱板的制造方法，其特征在于，所述碳材顆粒占所述散熱層的80至99重量百分比。
25.如權(quán)利要求18所述的散熱板的制造方法，其特征在于，所述散熱層厚度等于或小于35微米。
全文摘要
一種自組涂裝涂料，包括碳材顆粒及高分子殼層。高分子殼層分別包覆及鍵結(jié)至碳材顆粒，其中各高分子殼層具有第一官能基團(tuán)以及第二官能基團(tuán)，其中所述第一官能基團(tuán)包括硫醇基，所述第二官能基團(tuán)包括環(huán)氧基或羧酸基。亦提出包括自組涂裝涂料的散熱板及其制造方法。
文檔編號(hào)C09D151/10GK103160179SQ201210239668
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者辛玉麟, 張智光, 王美華, 蘇庭瑤, 葉筱均 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院