CN101659829A - 红外线辐射复合散热涂料及涂料的制备和喷涂方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了红外线辐射复合散热涂料及涂料的制备和喷涂方法。该涂料按质量比由环氧树脂或丙烯酸树脂，纳米二氧化硅，2－丙烯基－聚苯胺纳米纤维，溶剂组成；制备方法，溶剂的配制，树脂的溶解，表层RS－01喷涂涂料的配制，球磨；液体封存待用；底层碳黑涂料的配制，喷涂方法分为底层涂料喷涂和表层涂料喷涂，用喷枪将碳黑涂料喷涂表面，将表层涂料用喷枪喷到碳黑涂料之上，表层喷1～5层，烘干。红外线发射率≥0.96，发射波长：750～16000nm，功率发射率：456W/m²，纳米高辐射导热高分子材料与散热器牢固的结合起来，能够辐射近红外、中红外及远红外线，效率约提高18～20％，具有高效、方便、绿色环保。

Description

红外线辐射复合散热涂料及涂料的制备和喷涂方法

技术领域

本发明涉及一种涂料的组合物及涂料的制备和喷涂方法，具体涉及红外线辐射复合散热涂料及涂料的制备和喷涂方法。

背景技术

随着全球科学技术的发展和能源问题的日益突出，强化传热在能源的开发和节约中起着重大甚至是关键性的作用，并已成为现代传热学中一个十分引人注目的研究领域。目前，各行业对热交换系统的传热负荷和传热强度要求日益增大，热交换设备的结构尺寸限制及使用环境也日益苛刻，对热交换系统的高效低阻紧凑等性能指标的要求也越来越高，尤其在能源、汽车、空调、农业、化工、采暖、航空航天、微电子、信息等领域，对强化传热、提高散热效率等技术提出了更高的要求。

微电子技术向小型化集成化及高频高速方向发展，热流密度急剧增加，电子散热问题己成为制约微电子工业发展的瓶颈。而传统的冷却方式不能满足其散热要求，促进人们研究和发展新的散热方式。

电子技术的发展呈现两大趋势：一是追求小型化和集成化，二是追求高频率和高运算速度，这样使得单位芯片的热流密度迅速升高。如计算机CPU芯片在运行过程中产生的热流密度已达到60-100W/cm2，半导体激光器中甚至达到103W/cm2数量级。而电子器件正常的工作温度范围为-5-65℃，最大允许工作温度100-120℃，过高的温度会危及半导体的结点，损伤电路的连接界面，增加导体的阻值和形成机械应力损伤。研究表明：电子元件的温度在正常工作温度水平上降低1℃，其故障可减少4％；若增加10-20℃，则故障率提高100％。据统计，电子设备的失效率有55％是温度超过规定值引起的。由此可见，电子散热问题已成为制约电子工业发展的瓶颈，而高效的电子散热技术已成为一个研究热点。

高效电子散热与传热学，流体力学等原理的应用密切相关，其目的是对电子设备的运行温度进行有效地控制，以保证其工作的稳定性和可靠性。目前电子系统中常用的冷却方法有：空气自然对流和辐射，强迫风冷，空气冷板(加散热片的强迫风冷)强制间接液冷和蒸发相变冷却等。

随着微电子技术的发展，电子系统集成度越来越高，如2003年Itanium2处理器的晶体管数量为4.1亿，2007年集成度达10亿，到2008年功能最强大的微处理器发热量可能接近10kW。传统的冷却方式不能满足其散热要求，为此国际上逐渐兴起了以微通道冷却、微射流冷却、微热管冷却等新型的散热或冷却方式。上述散热或冷却方式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.

发明内容：

本发明的目的是提供一种散热效率高，热能快速的向空间辐射出去，成本低，使用方便，有效降低功率器件的表面温度，绿色环保的红外线辐射复合散热涂料组合物。

本发明的另一目的是提供组合物的制备方法。

本发明的再一目的是提供涂料的喷涂方法。

为了克服现有技术的不足，增大辐射散热效率，本发明的技术方案是这样解决的：一种红外线辐射复合散热涂料组合物，本发明的特殊之处在于该组合物按质量比由58份～80份的环氧树脂或B133丙烯酸树脂，12份～24份的纳米二氧化硅，8份～18份2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维，20份～50份溶剂组成，上述所说溶剂是指二甲苯，甲基异丁基甲酮，正丁醇，其中三种物质的质量比为二甲苯∶甲基异丁基甲酮∶正丁醇＝18～23∶1～5∶1～4。

一种所述组合物的制备方法，按下述步骤进行：

1)、连接料配制：

①溶剂的配制：

按质量比称取二甲苯，甲基异丁基甲酮，正丁醇，其二甲苯∶甲基异丁基甲酮∶正丁醇＝18～23∶1～5∶1～4，用玻璃棒搅拌均匀；

②树脂的溶解

按质量比称取B133环氧树脂或丙烯酸树脂匀速、缓慢的添加到溶剂中，用强力搅拌器加热搅拌，在温度60℃～80℃下冷凝回流30min～60min，树脂溶解后均匀透明体即可；

2)、表层RS-01喷涂涂料的配制

按质量比称取120份～150份溶解后的环氧树脂或B133丙烯酸树脂溶液，12份～24份的纳米二氧化硅，9份～16份的2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维待用；

a、按质量比将称好的树脂溶液倒入球磨罐中；

b、再按质量比将称取好的粒径为60～80nm的纳米二氧化硅，粒径为60～80nm及长度2～3μm的2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维，倒入球磨罐中，用玻璃棒初步搅拌均匀；

c、将上述球磨罐中的混合料进行球磨，其中搅拌速度为400r/h、搅拌时间为160min～200min；

d、倒出球磨好的液体封存待用；

3)、底层碳黑涂料的配制

按质量比称取B133环氧树脂或丙烯酸树脂和碳黑，其配比为环氧树脂或B133丙烯酸树脂∶碳黑＝75份～85份∶15份～25份

a、按质量比称取120份～150份溶解后的树脂溶液；

b、按质量比称取15份～25份碳黑；

c、将称好的碳黑倒入称好的树脂溶液中，搅拌均匀即可。

一种所述组合物的喷涂方法，按下述步骤进行：

喷涂方法分为底层涂料喷涂和表层涂料喷涂；

①底层碳黑涂料的喷涂：将被喷物表面清洗干净后，用喷枪将碳黑涂料均匀喷涂在物体表面，喷涂厚度至少28～40μm；

②将表层RS-01涂料用喷枪均匀喷到碳黑涂料之上，根据散热效率的不同要求，表层喷1～5层，每层厚度至少28～50μm；

③将喷涂好的产品在温度60℃～75℃烘干130分钟。

材料要求

①纳米二氧化硅粒径60～80nm，2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维粒径60～80nm，长度2～3μm(纯度99％)。因为粒径不同，比表面积、外露自由电子差异很大，对发射率及散热性能影响很大。因而是RS-01高效红外线辐射复合散热涂料的关键技术。

②涂料黏合树脂：涂料用黏合树脂根据不同场合使用的要求选择不同的树脂，本发明使用发射率较高的环氧树脂树脂。

③碳黑：选择粒径300目，型号：VULCAN XC72。

本发明与现有技术相比，采用纳米高分子复合材料，将纳米高辐射导热高分子材料与散热器牢固的结合起来，能够辐射近红外、中红外及远红外线，辐射波段在750～16000nm，辐射率＞95％，辐射功率456W/m²(37℃时)，89℃时经处理后的散热器与未处理的散热器的表面温度差约9℃(见表1)，散热效率约提高18～20％，能够将热能高效快速的向空间辐射出去，达到高效散热，降低功率器件的表面温度，有效解决了元器件的散热问题，本发明具有高效、方便、绿色环保等优点。

表1涂层A与未涂B散热器加热过程至热平衡时测试数据对照表

技术指标

(1)红外线发射率：≥0.96；

(2)发射波长：750～16000nm；

(3)功率发射率：456W/m²(37℃时)；

(4)热扩散系数：16.430mm²/s。

附图说明

图1为红外光谱区振动吸收带结构示意图；

图2为本发明的工艺流程图；

图3为经处理后的散热器与未处理的散热器的表面温度差图；

图4为处理散热器与未处理散热器的表面温度变化图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明内容作进一步说明：

实施例1

一种红外线辐射复合散热涂料组合物，该组合物按质量比由58份～80份的环氧树脂或B133丙烯酸树脂，12份～24份的纳米二氧化硅，8份～18份2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维，20份～50份溶剂组成，上述所说溶剂是指二甲苯，甲基异丁基甲酮，正丁醇，其中三种物质的质量比为二甲苯∶甲基异丁基甲酮∶正丁醇＝18～23∶1～5∶1～4。

一种红外线辐射复合散热涂料组合物的制备方法，按下述步骤进行：

1)、连接料配制：

①溶剂的配制：

按质量比称取二甲苯，甲基异丁基甲酮，正丁醇，其二甲苯∶甲基异丁基甲酮∶正丁醇＝18～23∶1～5∶1～4，用玻璃棒搅拌均匀；

②树脂的溶解

按质量比称取环氧树脂或B133丙烯酸树脂匀速、缓慢的添加到溶剂中，用强力搅拌器加热搅拌，在温度60℃～80℃下冷凝回流30min～60min，树脂溶解后均匀透明体即可；

2)、表层RS-01喷涂涂料的配制

按质量比称取120份～150份溶解后的环氧树脂或B133丙烯酸树脂溶液，12份～24份的纳米二氧化硅，9份～16份的2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维待用；

a、按质量比将称好的树脂溶液倒入球磨罐中；

b、再按质量比将称取好的粒径为60～80nm的纳米二氧化硅，粒径为60～80nm及长度2～3μm的2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维倒入球磨罐中，用玻璃棒初步搅拌均匀；

c、将上述球磨罐中的混合料进行球磨，其中搅拌速度为400r/h、搅拌时间为160min～200min；

d、倒出球磨好的液体封存待用；

3)、底层碳黑涂料的配制

按质量比称取环氧树脂或B133丙烯酸树脂和碳黑，其配比为环氧树脂或B133丙烯酸树脂∶碳黑＝75份～85份∶15份～25份

a、按质量比称取120份～150份溶解后的树脂溶液；

b、按质量比称取15份～25份碳黑；

c、将称好的碳黑倒入称好的树脂溶液中，搅拌均匀即可。

一种红外线辐射复合散热涂料组合物的喷涂方法，按下述步骤进行：喷涂方法分为底层涂料喷涂和表层涂料喷涂。

①底层碳黑涂料的喷涂：将被喷物表面清洗干净后，用喷枪将碳黑涂料均匀喷涂在物体表面，喷涂厚度至少28μm；

②将表层RS-01涂料用喷枪均匀喷到碳黑涂料之上，根据散热效率的不同要求，表层喷1～5层，每层厚度至少28μm；

③将喷涂好的产品在温度60℃～75℃烘干30分钟。

实施例2

红外线辐射复合散热涂料组合物，按质量比由60份～75份的环氧树脂或B133丙烯酸树脂，14份～22份的纳米二氧化硅，9份～16份的2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维，22份～48份溶剂组成，上述所说溶剂是指二甲苯，甲基异丁基甲酮，正丁醇组成，其三种物质的质量比为二甲苯∶甲基异丁基甲酮∶正丁醇＝19～22∶2～4∶2～3，涂料的制备和喷涂方法同实施例1。

实施例3

红外线辐射复合散热涂料组合物，按质量比由65份～70份的环氧树脂或B133丙烯酸树脂，16份～20份的纳米二氧化硅，11份～18份的2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维，25份～45份溶剂组成，上述所说溶剂是指二甲苯，甲基异丁基甲酮，正丁醇组成，其三种物质的质量比为二甲苯∶甲基异丁基甲酮∶正丁醇＝20～21∶2.5～3.5∶3～4，涂料的制备和喷涂方法同实施例1。

实施例4

一种红外线辐射复合散热涂料组合物，该组合物按质量比由58份的环氧树脂或B133丙烯酸树脂，24份的纳米二氧化硅，18份2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维，30份溶剂组成，上述所说溶剂是指二甲苯，甲基异丁基甲酮，正丁醇，其中三种物质的质量比为二甲苯∶甲基异丁基甲酮∶正丁醇＝18∶5∶4，涂料的制备和喷涂方法同实施例1。

实施例5

一种红外线辐射复合散热涂料组合物，该组合物按质量比由80份的环氧树脂或B133丙烯酸树脂，12份的纳米二氧化硅，8份2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维，40份溶剂组成，上述所说溶剂是指二甲苯，甲基异丁基甲酮，正丁醇，其中三种物质的质量比为二甲苯∶甲基异丁基甲酮∶正丁醇＝23∶1∶1，涂料的制备和喷涂方法同实施例1。

实施例6

红外线辐射复合散热涂料组合物，按质量比由60份的环氧树脂或B133丙烯酸树脂，22份的纳米二氧化硅，13份的2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维，35份溶剂组成，上述所说溶剂是指二甲苯，甲基异丁基甲酮，正丁醇组成，其三种物质的质量比为二甲苯∶甲基异丁基甲酮∶正丁醇＝21∶3∶3，涂料的制备和喷涂方法同实施例1。

实施例7

红外线辐射复合散热涂料组合物，按质量比由75份的环氧树脂或B133丙烯酸树脂，14份的纳米二氧化硅，9份的2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维，28份溶剂组成，上述所说溶剂是指二甲苯，甲基异丁基甲酮，正丁醇组成，其三种物质的质量比为二甲苯∶甲基异丁基甲酮∶正丁醇＝19∶4∶3，涂料的制备和喷涂方法同实施例1。

实施例8

红外线辐射复合散热涂料组合物，按质量比由68份的环氧树脂或B133丙烯酸树脂，18份的纳米二氧化硅，13份的2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维，44份溶剂组成，上述所说溶剂是指二甲苯，甲基异丁基甲酮，正丁醇组成，其三种物质的质量比为二甲苯∶甲基异丁基甲酮∶正丁醇＝20∶3∶2，涂料的制备和喷涂方法同实施例1。

实施例9

红外线辐射复合散热涂料组合物，按质量比由65份的环氧树脂或B133丙烯酸树脂，19份的纳米二氧化硅，15份的2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维，47份溶剂组成，上述所说溶剂是指二甲苯，甲基异丁基甲酮，正丁醇组成，其三种物质的质量比为二甲苯∶甲基异丁基甲酮∶正丁醇＝22∶2∶1，涂料的制备和喷涂方法同实施例1。

实施例10

红外线辐射复合散热涂料组合物，按质量比由70份的环氧树脂或B133丙烯酸树脂，16份的纳米二氧化硅，17份的2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维，42份溶剂组成，上述所说溶剂是指二甲苯，甲基异丁基甲酮，正丁醇组成，其三种物质的质量比为二甲苯∶甲基异丁基甲酮∶正丁醇＝20∶4∶2，涂料的制备和喷涂方法同实施例1。

下面对发明内容的理伦根据及效果再作祥细说明：

量子理论认为，物质在入射光的照射下，分子吸收光能后，就会跳跃式的增加自己的能量，即物质能量的变化是量子化的，每个光子的能量hv取决于两个能级间的能量差ΔE。

ΔE＝E₂-E₁＝hv

式中，h为普朗克常数，υ为光频率，E₂、E₁为初能级和终能级的能量。

红外辐射源于物质分子内部运动的改变。分子内部运动的形式非常复杂，主要有电子围绕原子核的运动、分子的平动、分子中各原子核在其平衡位置附近的振动，以及整个分子绕一定对称轴的转动。由于平动能量只是温度的函数，故分子平动运动与电磁辐射没有选择性的相互作用关系，不产生分立的红外光谱。研究中主要考虑由分子内部的电子运动、分子中原子核的振动和转动所产生的分子光谱。

x对于某一确定状态的分子，其能量为电子能量E_e、振动能量E_v和转动能量E_γ三者之和，即

E＝E_e+E_v+E_γ            (2.1)

当分子从高能级E″跃迁到低能级E′时，将向外辐射出光子，其频率为：

$\mathrm{\γ}=\frac{E^{\′\′}-E^{\′}}{h}=\frac{({E^{\′\′}}_e-{E^{\′}}_e)+({E^{\′\′}}_v-{E^{\′}}_v)+({E^{\′\′}}_{\mathrm{\γ}}-{E^{\′}}_{\mathrm{\γ}})}{h}$

$=\frac{{\mathrm{\ΔE}}_e+{\mathrm{\ΔE}}_v+{\mathrm{\ΔE}}_{\mathrm{\γ}}}{h}={\mathrm{\γ}}_e+{\mathrm{\γ}}_v+{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{\γ}}$

式中h为普朗克常数。量子理论研究表明，物质吸收和发射红外光的实质是分子偶极矩的变化与光的振荡电场相互作用的结果。材料发生辐射的原因是由于其组成原子、分子或离子体系在不同能级间的跃迁所产生，在短波区主要与其电子的跃迁有关，而在长波区则与晶体晶格振动特性有关。分子发生振动或转动时伴随偶极矩的变化所产生的辐射是材料发生辐射的机制所在。单纯材料，如金属氧化物、氮化物、碳化物等均存在极强的红外激活极化振动，同时，在其红外光谱区存在有极强的振动吸收带。这种吸收性振动的存在决定着材料的红外辐射性能。单纯材料的红外高辐射波段往往处于中等吸收强度的二声子组合吸收带，包括部分多声子组合区域，为二声子或多声子的组合频率吸收，其辐射波段为5～10um，光谱大致是从强共振长波延伸到短波整个二声子合频区。

图1所示的模型厚度为L，现根据足够大的面积的涂层进行简要分析，设涂层内单位体积向四周的辐射功率为C，基底表向单位面积上向涂层辐射的功率为J_b，空气通过涂层表面单位面积向涂层辐射的功率为J_e，R_e表示空气与涂层界面L向空气中的反射比。在涂层内部沿涂层表面法线正、反方向辐射的强度用J、I表示，根据传热理论可得

dl/dx＝-(A+S)I+SJ+C    (2.3)

dj/dx＝(A+S)J-SI+C     (2.4)

方程组中A、S分别为涂层内部单位体积吸收系数和散射系数，解方程组可得涂层发射率ε_λ的表达式为

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\λ}}=(1-R_e)-\frac{(1-R_e^2)(1-F)}{(1-F)(1-R_e)+{2n}^{2}F}---\left(2.5\right)$

式中n为涂层的折射率，并有 $F=\sqrt{A/(A+2S)},$ A为吸收系数，S为散射系数.

由上式可看出，吸收系数A增大，散射系数S和反向比Re减小，都能使发射率增大。要使散射系数S减小，涂料中的杂物必须越少越好。涂料中填料和颜料的颗粒必须越小越好，并尽量减小涂层的不均匀性。

ε_λ的大小主要取决于F值，对式(2.5)求偏导可得

$\frac{{\∂\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\λ}}}{\∂F}=\frac{{4n}^3{(1-R_e)}^3}{(1-F)(1-R_e)+2n^{2}F}>0---\left(2.6\right)$

由ε_λ对Re的偏微分可知，ε_λ随Re的增大而下降。但由于R_e很小(＜0.1)，对ε_λ影响不大，因此，ε_λ的大小主要取于F值。由ε_λ对F的偏微分，可得 $\frac{{\∂\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\λ}}}{\∂F}>0,$ 说明ε_λ随F值增大而增大。由F的表达式可知，A增加，则F增加，从而ε_λ增加；而S增加，则F减小，从而ε_λ减小。所以，提高涂层的红外发射率ε_λ，从理论上说，关键因素是如何降低散射系数S，提高吸收系数A。

随F值增大而减小，说明发射率随F值的增加越来越慢，最后趋于平衡。对于涂层材料，吸收系数A由组成涂层材料的化学成分及微观结构决定，而散射系数S则由材料中微晶粒的大小、形状、分布密度等决定。

提高吸收系数A，利用杂质效应是一条十分有效的途径。在晶体中引入杂质，破坏了晶格周期性，形成杂质能级，并处于禁带中。故本征能级与杂质能级之间的跃迁可提高吸收系数A；杂质吸收、杂质产生的更多的自由载流子的吸收以及杂质导致的晶格振动的吸收增强等，都能进一步提高吸收系数A。

纳米材料由于其特殊的结构引起的量子尺寸效应及隧道效应，在一定尺寸范围导致它产生良好的红外线吸波性能，纳米材料是指材料组分的特征尺寸在1-100nm范围的材料。当一个微粒的尺寸小到纳米量级时，它的微观结构和性能既不同于原子、分子的微观体系，也不同于显示本特征性质的大颗粒材料宏观体系，而是介于二者之间的一个过渡体系。纳米微粒尺寸小，比表面积大，具有很高的表面能，从而对其化学性质有很大影响。实验证明，粒子分散度提高到一定程度后，随着粒子直径的减小，位于粒子表面的原子数与总原子数的比值急剧增大，当粒径降为5nm时，表面原子所占比例可达50％。由于表面原子数增加，微粒内原子数减少，使能带中的电子能级发生分裂，分裂后的能级间隔正处于红外线的能量范围内(1×12^-2-1×10^-5eV)，从而导致新的红外线吸收通道。纳米材料由于其自身结构上的特征而具有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应，因而与同组分的常规材料相比，在催化、光学、磁性、力学等方面具有许多奇异的性能，在红外线吸收与发射方面显示出很好的发展前景。

物体单位表面积向整个半球空间发射的所有波长的总辐射功率M(T)随其温度的变化规律。

M(T)＝ε_λσT⁴

式中σ＝5.6697×10-8w/(m²·k⁴)

上式表明，凡是温度高于开氏零度的物体都会自发地向外发射红外热辐射，而且，物体单位表面积发射的总辐射功率与发射率和开氏温度的四次方成正比。而且，只要当温度有较小变化时，就将会引起物体发射的辐射功率很大变化。

高效电子散热与传热学，流体力学等原理的应用密切相关，其目的是对电子设备的运行温度进行有效地控制，以保证其工作的稳定性和可靠性。目前电子系统中常用的冷却方法有：空气自然对流和辐射，强迫风冷，空气冷板(加散热片的强迫风冷)强制间接液冷和蒸发相变冷却等。

热的传导有三种方式：传导、对流、辐射

在使用功率器件时最重要的是如何使其产生的热量有效地散发出去，以获得高可靠性。

散热的最一般方法是把器件安装在散热器上，散热板将热量辐射到周围的空气中去，以及通过自然对流来散发热量。

一般地说，从散热器到周围的空气的热流量(P)可由下例表示。

P＝hAηΔT 式中

h为散热器总的传热导率(W/cm²℃)，A为散热器的表面积(cm²)，η为散热器效率，ΔT为散热器的最高温度与环境温度之差(℃)。

上式中h是由辐射及对流来决定，η是由散热器的形成来决定。

总之，散热器的表面积越大，与环境温度之差越大，散热板的热量辐射越有效。

(1)辐射散热

下述近似式表示辐射散热

hr＝2.3×10-11×ε(ΔT/2+237)3(W/cm²℃)式中ε是表面辐射率，随散热器的表面状况而变化。表面研磨光洁的产品ε＝0.05～0.1也就是说辐射率极差。然而，散热器表面涂以涂料，经氧化可使ε＝1。

(2)对流散热

采用对流散热器的传导率近似地由下式表示。

hc＝4.3×10-4×(ΔT/H)1/4(W/cm²℃)

式中，H是散热器垂直方向长于水平方向更为有效。

(3)散热器效率η

由散热器本身温度确定的系数就是散热器效率，它表示散热板实际传递的热量与器材安装部位最高温度视为均匀分布时的热量之比。

η主要是由所用散热器的材料大小与厚度来决定的。

在材料的传导率和对流条件固定的情况下，提高材料的发射率是高散热效果的有效措施。本发明正是利用纳米高分子材料加入使涂料的发射率大于96％，从而有效提高散热效率。

材料的选择及散热性能研究

①纳米高发射率材料的选择。不同的材料电磁参数不同，具有不同的发射率和散热性能。RS-01高效红外线辐射复合散热涂料的材料选择是技术关键之一。本发明经过大量的科学实验，选用纳米二氧化硅粒径60～80nm，聚苯胺粒径60～80nm，长度2～3μm，纳米材料纯度均大于99％。

②二氧化硅、聚苯胺纳米粒径形状与涂料的辐射散热性能研究

二氧化硅、聚苯胺纳米子粒径与涂料的辐射率及散热性能研究非常重要，只有选择最优的粒子尺寸和和形状，才能使涂料在高效辐射，提高散率方面发挥很好的性能。

③兼具纳米材料高导热和高效辐射性能的宽频带高效辐射散热涂料工艺配方

④纳米二氧化硅、聚苯胺的分散和溶解技术

⑤喷涂工艺、喷涂方法直接影响辐射率和散热性能，经过大量实验，本发明采用底层和表层分别喷涂的方法，底层和表面采用不同的涂料，根据不同辐射率的要求，表层喷涂不同的喷涂层数。

⑥纳米二氧化硅、聚苯胺与被喷涂物表面的结合牢度技术。

图2所示为本发明的工艺流程图，按下述步骤进行：

1)、溶剂配制；2)、树脂溶解；3)、用溶解后的树脂分别配制SR-01涂料(表层喷涂涂料)和碳黑涂料(底层喷涂涂料)；4)、散热器表面清洗；5)、底层喷涂碳黑涂料；6)、表层喷涂SR-01涂料；7)、喷涂好的散热器在温度60℃～75℃烘干30分钟即为成品。

图3、图4所示，SR-01高效散热复合涂料，采用纳米高分子复合材料，运用新工艺与新技术，将纳米导热高分子材料与散热器牢固的结合起来，能够辐射近红外、中红外及远红外线，辐射波段在0～16000nm，辐射率＞95％，辐射功率456W/m²(37℃时)，89℃时经处理后的散热器与未处理的散热器的表面温度差约9℃，散热效率约提高18～20％，能够将热能高效快速的向空间辐射出去，达到高效散热，降低温度，有效解决了元器件的散热问题，该技术具有高效、方便、环保等特点，是新一代高科技高效散热材料，对我国散热技术的提高和发展有重大的现实和深远的意义。

上述图3为经处理后的散热器与未处理的散热器的表面温度差图；其中纵坐标表示未涂覆散热器与涂覆后高效散热器的温度差，横坐标表示相同加热器同功率加热过程直到温度平衡时的温度。

上述图4为处理散热器与未处理散热器的表面温度变化图，其中横坐标表示相同加热器同功率加热过程直到温度平衡时所用的时间，纵坐标表示未涂覆散热器与涂覆后高效散热器的温度变化；曲线A表示已喷涂过本发明的涂层，曲线B表示未喷涂过本发明的涂层，从图中的曲线可知喷涂过本发明的涂层与末喷涂过本发明的涂层相比，显而易见，喷涂过的涂层与未喷涂过的涂层每平方厘米温度降低10℃左右。在两个散热器的表面积、形状、材料相同时，若用本发明的涂料喷涂，其散热器的综合散热效率提高18％左右。从而经处理的散热器在相同换热要求的情况下，散热面积可减少18％或供给的能量减少18％，大大减少了材料的用量，节约了能源，同时，经处理后的散热器又起防锈保护作用，产品质量提高，经济效益显著。

Claims (5)

1、一种红外线辐射复合散热涂料组合物，其特征在于该组合物按质量比由58份～80份的环氧树脂或B133丙烯酸树脂，12份～24份的纳米二氧化硅，8份～18份2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维，20份～50份溶剂组成，上述所说溶剂是指二甲苯，甲基异丁基甲酮，正丁醇，其中三种物质的质量比为二甲苯∶甲基异丁基甲酮∶正丁醇＝18～23∶1～5∶1～4。

2、根据权利要求1所述的红外线辐射复合散热涂料组合物，其特征在于按质量比由60份～75份的环氧树脂或B133丙烯酸树脂，14份～22份的纳米二氧化硅，9份～16份的2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维，22份～48份溶剂组成，上述所说溶剂是指二甲苯，甲基异丁基甲酮，正丁醇组成，其三种物质的质量比为二甲苯∶甲基异丁基甲酮∶正丁醇＝19～22∶2～4∶2～3。

3、根据权利要求1或2所述的红外线辐射复合散热涂料组合物，其特征在于按质量比由65份～70份的环氧树脂或B133丙烯酸树脂，16份～20份的纳米二氧化硅，11份～18份的2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维，25～45溶剂组成，上述所说溶剂是指二甲苯，甲基异丁基甲酮，正丁醇组成，其三种物质的质量比为二甲苯∶甲基异丁基甲酮∶正丁醇＝20～21∶2.5～3.5∶3～4。

4、一种权利要求1所述组合物的制备方法，按下述步骤进行：

1)、连接料配制：

①溶剂的配制：

按质量比称取二甲苯，甲基异丁基甲酮，正丁醇，其二甲苯∶甲基异丁基甲酮∶正丁醇＝18～23∶1～5∶1～4，用玻璃棒搅拌均匀；

②树脂的溶解

按质量比称取环氧树脂或B133丙烯酸树脂匀速、缓慢的添加到溶剂中，用强力搅拌器加热搅拌，在温度60℃～80℃下冷凝回流30min～60min，树脂溶解后均匀透明溶液即可；

2)、表层RS-01喷涂涂料的配制

按质量比称取120份～150份溶解后的环氧树脂或B133丙烯酸树脂溶液，12份～24份的纳米二氧化硅，9份～16份的2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维待用；

a、按质量比将称好的树脂溶液倒入球磨罐中；

b、再按质量比将称取好的粒径为60～80nm的纳米二氧化硅，粒径为60～80nm及长度2～3μm的2-丙烯基-聚苯胺纳米纤维倒入球磨罐中，用玻璃棒初步搅拌均匀；

c、将上述球磨罐中的混合料进行球磨，其中搅拌速度为400r/h、搅拌时间为160min～200min；

d、倒出球磨好的液体封存待用；

3)、底层碳黑涂料的配制

按质量比称取B133环氧树脂或丙烯酸树脂和碳黑，其配比为环氧树脂或B133丙烯酸树脂∶碳黑＝75份～85份∶15份～25份

a、按质量比称取120份～150份溶解后的树脂溶液；

b、按质量比称取15份～25份碳黑；

c、将称好的碳黑倒入称好的树脂溶液中，搅拌均匀即可。

5、一种权利要求1所述组合物的喷涂方法，按下述步骤进行：

喷涂方法分为底层涂料喷涂和表层涂料喷涂；

①、底层碳黑涂料的喷涂：将被喷物表面清洗干净后，用喷枪将碳黑涂料均匀喷涂在物体表面，喷涂厚度至少28～40μm；

②、将表层RS-01涂料用喷枪均匀喷到碳黑涂料之上，根据散热效率的不同要求，表层喷1～5层，每层厚度至少28～50μm；

③、将喷涂好的产品在温度60℃～75℃烘干130分钟。

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