CN102911535A - 一种用于led散热器的瓷膜散热涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于LED散热器的瓷膜散热涂料及其制备方法。该涂料由A液和B液组成，其重量配比为2∶1—2.5∶1。按重量百分比计，A液组成为：40-60的硅溶胶，20-40％的填料，15-20％的颜料，5-10％的防沉剂；B液组成为75-80％的有机硅氧烷，8-10％的催化剂，10-15％的溶剂；本发明为LED散热器外涂功能性涂料，采用辐射率高的填料，相比一般的装饰涂料具有优越的散热功能，提供无强制对流情况下的射传热，改善无强制对流时散热不好的问题。并且具有出色的装饰功能，成膜后辐射率可达0.83-0.92。

Description

一种用于LED散热器的瓷膜散热涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种功能性的瓷膜散热涂料及其制备方法，该涂料主要用于LED散热器上。
背景技术
LED(发光性二极管)由于其发光效率高和低能耗得到了快速的发展。LED照明技术具有光效高、节能环保、使用寿命长等优点，目前已经在室内照明、交通照明、显示器、装饰等领域得到广泛的应用。由于目前LED电光转换效率不高而产生大量的热量，如果不及时将热量移走，将会加剧光源的光衰，影响LED的使用寿命。
在现有的LED散热技术中，设计者通常利用增加散热器的散热面积或者改善散热器的结构来达到散热的目的，很少考虑利用增强辐射传热的方式强化传热，因此大功率LED散热器往往体积大，质量笨重，增加了生成的成本和使用的不安全因素及美观问题。现有的散热器通常采用阳极氧化的方法而使散热器达到隔绝空气不被腐蚀的目的，同时也使得其呈现各种不同的颜色达到美观的目的，但另一方面，这层氧化膜阻碍了热辐射，从而影响其使用效果和寿命。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种辐射型瓷膜散热涂料，瓷膜膜层具有较强的辐射性能既能有美观的装饰作用，又不阻碍散热器本身的散热作用，甚至能增加辐射量，促进非强制对流环境下的辐射传热效果，为散热器提供了一种良好的装饰及功能涂料。
本发明的另一目的在于提供该涂料的制备方法。
本发明所涉及到的瓷膜散热涂料不仅能够达到耐蚀及美观作用，还能有效增加散热器表面的辐射度，增强非强制对流情况下的辐射作用，达到辅助散热的作用，能有效的增加其使用寿命。
本发明通过以下技术方案实现：
一种用于LED散热器的瓷膜散热涂料，该涂料由A液和B液组成，使用时将A液与B液按重量比为1.5∶1-2∶1混合搅拌熟化；
以质量百分比计，所述的A液配方组成为：40-60的硅溶胶，20-40％的填料，15-20％的颜料，5-10％的防沉剂；
以质量百分比计，所述的B液配方组成为：75-80％的有机硅氧烷，8-10％的催化剂，10-15％的溶剂；
所述的硅溶胶为分散粒径在10-15纳米的中性硅溶胶，其PH值在4.5-8之内，固含量为20-30％，Na2O含量小于0.2％；
所述的填料为碳化硅和氧化锆的混合物，按质量百分比计：碳化硅为50-70％，氧化锆为30-50％；
所述的有机硅氧烷为甲基三甲氧基硅烷，二甲基二乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷的混合物，按质量百分比计，甲基三甲氧基硅烷为55-60％，二甲基二乙氧基硅烷为25-30％，苯基三乙氧基硅烷为15-20％；
所述的催化剂为甲酸或乙酸；
按质量百分比计，所述的溶剂为20-80％的乙醇和20-80％的丁醇的混合物。
为进一步实现本发明目的，所述的氧化锆及碳化硅为粒径在30-50nm的纳米级产品。
所述的颜料为铜铬黑、铁锰黑、钛锰棕、铁格宗、钴蓝、钛镍黄、钛绿、钛白粉、硅灰粉、烛光金粉中的一种或多种的混合物。
所述的防沉剂为有机膨润土和/或气相二氧化硅。
所述的用于LED散热器上的瓷膜散热涂料的制备方法：包括如下步骤：
（1）A液制备：将硅溶胶加入可密封容器A中，加入颜料、填料再加入质量为容器中物料总重1.5-2倍的研磨玻璃珠，所用玻璃珠粒径为0.4-1mm，密封后，用型号为HAK-3370的快手快速分散机分散2-3小时，备用；
（2）B液制备：将有机硅氧烷、催化剂、溶剂加入可密封容器B中，放入磁力搅拌棒，将容器B放置在HJ-3型磁力搅拌器上，在250-300r/min下分散1-2min；
（3）使用时，B液在边搅拌边加入制备好的A液，加入完毕后密封B容器，继续磁力搅拌熟化2-3小时；用400目-800目过滤网过滤出料；采用喷涂方式喷涂，200-250℃烘烤20-30min，控制干膜厚度为20-30μm。
相对于现有技术，本发明的优点如下：
瓷膜散热涂料以硅溶胶为粘结剂成膜，硅溶胶为纳米级二氧化硅在水溶液中的分散体，其成膜结构本省具有优异的自散热功能，成膜后主要以Si-O-Si无机分子结构，具有优异的耐热耐蚀性能，安全无毒，填料使用的是具有高导热系数和高黑度性能的材料，使得膜层具有较好的导热性和优异的辐射性能。比一般的装饰涂料多一项特殊的辐射散热功能，且其表面如搪瓷般光洁，可根据需求调配合适的色系，达到美观装饰的效果。也可通过添加不同助剂达到不粘及防尘的效果。
具体实施方式
为进一步理解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行进一步阐述，但本发明的实施方式不限于此，还可以有许多变形。
下面实施例制得的瓷膜散热涂料测试方法如下：
将实施例配制的瓷膜散热涂料，在湿度为50-80％条件下使用ANNEST IWATA NEW-71空气喷枪喷涂，检测板为喷砂铝板，固化条件为220-250℃×20-30min，干膜厚度为20-35μm。得到的瓷膜散热涂料需要检测的内容有：硬度、附着力、耐温及辐射率等。具体检测标准如表1所示。
表1
检测项目 检测标准 检测方法
硬度 ≥H GB/T6739-1996
附着力 ≤1 GB/T9286
耐温 150℃×100H不掉漆 GB/T1720
辐射率 ＞0.8 红外光谱
实施例1
（1）A液制备：将40g硅溶胶、15g铜铬黑、20g氧化锆、20g碳化硅、5g气相二氧化硅加入可密封容器A中，再加入150g研磨玻璃珠，所用玻璃珠粒径为0.4-1mm，密封后，用HAK-3370快速分散机分散2小时后，过滤出玻璃珠后制得A液备用；氧化锆及碳化硅为市售的粒径在30-50nm的纳米级产品。气相二氧化硅为市售3000目的气相二氧化硅产品。硅溶胶为江阴市赛维科贸有限公司生产的分散粒径在10-15纳米的中性硅溶胶，其PH值在4.5-8之内，固含量为20-30%，Na2O含量小于0.2%。
（2）B液制备：将41.25g甲基三甲氧基硅烷、22.5g二甲基二乙氧基硅烷、11.25g苯基三乙氧基硅烷、10g甲酸、3g乙醇、12g甲醇加入到可密封容器B中，将容器B放置在HJ-3型磁力搅拌器上，调节磁力搅拌器转速为250r/min，分散2min；
（3）使用时，B液在边搅拌边加入制备好的A液，加入完毕后密封B容器，继续搅拌熟化2小时，用800目滤网过滤出料；
制备后，将所配涂料在湿度为50-80%条件下使用ANNEST IWATA NEW-71空气喷枪喷涂，检测板为喷砂铝板，固化条件为220-250℃×20-30min，干膜厚度为20-35μm。检测结果如表2所示：
表2
检测内容 检测结果
硬度 H
附着力 0
耐温 200℃*200H不掉漆
辐射率 0.92
实施例2
（1）A液制备：将50g硅溶胶、20g钛白粉、15.4g氧化锆、6.6g碳化硅、8g有机膨润土加入可密封容器A中，再加入180g研磨玻璃珠，密封后，用快速分散机分散2.5小时，过滤出玻璃珠后备用；使用的氧化锆基碳化硅为市售纳米级产品，粒径范围为30-50纳米。硅溶胶为江阴市赛维科贸有限公司生产的中性硅溶胶产品，其分散粒径在10-15纳米的中性硅溶胶，其PH值在4.5-8之内，固含量为20-30%，Na2O含量小于0.2%。有机膨润土为市售海明斯SD-1型号产品。
（2）B液制备：将48g甲基三甲氧基硅烷、20g二甲基二乙氧基硅烷、12g苯基三乙氧基硅烷、8g甲酸、6g乙醇、6g甲醇加入到容器B中，放入磁力搅拌棒，调节磁力搅拌器转速为250r/min，分散2min；
（3）使用时，B液在边搅拌边加入制备好的A液，加入完毕后密封B容器，继续搅拌熟化2.5小时，用600目滤网过滤出料；
制备后，将所配涂料在湿度为50-80％条件下使用ANNEST IWATA NEW-71空气喷枪喷涂，检测板为喷砂铝板，固化条件为220-250℃×20-30min，干膜厚度为20-35μm。检测结果如表3所示：
表3
检测内容 检测结果
硬度 H
附着力 0
耐温 200℃*200H
辐射率 0.83
实施例3
（1）A液制备：将60g硅溶胶、15g铁铬棕、12g氧化锆、8g碳化硅、3g气相二氧化硅、2g有机膨润土加入塑料容器A中，再加入180g研磨玻璃珠，密封后，用快速分散机分散2小时，过滤出玻璃珠后备用；使用的氧化锆基碳化硅为市售纳米级产品，粒径范围为30-50纳米。气相二氧化硅为市售3000目的气相二氧化硅产品。有机膨润土为市售海明斯SD-1型号产品。
硅溶胶为江阴市赛维科贸有限公司生产的分散粒径在10-15纳米的中性硅溶胶，其PH值在4.5-8之内，固含量为20-30％，Na2O含量小于0.2％。
（2）B液制备：将46.4g甲基三甲氧基硅烷、20.8g二甲基二乙氧基硅烷、12.8g苯基三乙氧基硅烷、10g甲乙酸、7g乙醇、3g甲醇加入到容器B中，放入磁力搅拌棒，调节磁力搅拌器转速为250r/min,分散2min；
（3）使用时，B液在边搅拌边加入制备好的A液，加入完毕后密封B容器，继续搅拌熟化3小时，用500目滤网过滤出料；
制备后，将所配涂料在湿度为50-80％条件下使用ANNEST IWATA NEW-71空气喷枪喷涂，检测板为喷砂铝板，固化条件为220-250℃×20-30min，干膜厚度为20-35μm。检测结果如表4：
表4
检测内容 检测结果
硬度 2H
附着力 0
耐温 200℃*200H
辐射率 0.8
实施例4
（1）A液制备：将45g硅溶胶、15g烛光金粉、15g氧化锆、10g碳化硅、5g气相二氧化硅、5g有机膨润土加入塑料容器A中，再加入200g研磨玻璃珠，密封后，用快速分散机分散2小时，过滤出玻璃珠后备用；使用的氧化锆基碳化硅为市售纳米级产品，粒径范围为30-50纳米。气相二氧化硅为市售3000目的气相二氧化硅产品。有机膨润土为市售海明斯SD-1型号产品。
硅溶胶为江阴市赛维科贸有限公司生产的分散粒径在10-15纳米的中性硅溶胶，其PH值在4.5-8之内，固含量为20-30％，Na2O含量小于0.2％。。
（2）B液制备：将41.8g甲基三甲氧基硅烷、20.52g二甲基二乙氧基硅烷、13.68g苯基三乙氧基硅烷、9g乙酸、12g乙醇、3g甲醇加入到容器B中，放入磁力搅拌棒，调节磁力搅拌器转速为250r/min,分散2min；
（3）使用时，B液在边搅拌边加入制备好的A液，加入完毕后密封B容器，继续搅拌熟化2.5小时，用800目滤网过滤出料；
制备后，将所配涂料在湿度为50-80％条件下使用ANNEST IWATA NEW-71空气喷枪喷涂，检测板为喷砂铝板，固化条件为220-250℃×20-30min，干膜厚度为20-35μm。检测结果如表5所示：
表5
检测内容 检测结果
硬度 H
附着力 0
耐温 200℃*200H
辐射率 0.85
实施例5
（1）A液制备：将55g硅溶胶、6g钴蓝、2g钛白、10g钛绿、12g氧化锆、12g碳化硅、3g气相二氧化硅加、3g有机膨润土入塑料容器A中，再加入160g研磨玻璃珠，密封后，用快速分散机分散2小时，过滤出玻璃珠后备用；使用的氧化锆及碳化硅为市售纳米级产品，粒径范围为30-50纳米。气相二氧化硅为市售3000目的气相二氧化硅产品。有机膨润土为市售海明斯SD-1型号产品。
硅溶胶为江阴市赛维科贸有限公司生产的分散粒径在10-15纳米的中性硅溶胶，其PH值在4.5-8之内，固含量为20-30％，Na2O含量小于0.2％。
（2）B液制备：将43.68g甲基三甲氧基硅烷、21.84g二甲基二乙氧基硅烷、12.48g苯基三乙氧基硅烷、8g乙酸、4.2g乙醇、9.8g甲醇加入到容器B中，放入磁力搅拌棒，调节磁力搅拌器转速为250r/min，分散2min；
（3）使用时，B液在边搅拌边加入制备好的A液，加入完毕后密封B容器，继续搅拌熟化2.5小时，用800目滤网过滤出料；
制备后，将所配涂料在湿度为50-80％条件下使用ANNEST IWATA NEW-71空气喷枪喷涂，检测板为喷砂铝板，固化条件为220-250℃×20-30min，干膜厚度为20-35μm。检测结果如表6所示：
表6
检测内容 检测结果
硬度 2H
附着力 0
耐温 200℃*200H，无掉皮
辐射率 0.82
从上述实施例1-5来看，本发明制备的辐射型瓷膜散热涂料，耐温性能较好，LED散热器使用最高温度在100℃左右，本发明在该温度下使用无耐温不良现象；涂层辐射率在较高，增加辐射散热量，保证LED散热器的使用效果，使LED灯的芯片在较低的温度下使用，减少LED使用寿命的担忧，硬度较高，耐刮擦，且纳米溶胶成膜后，具有较好的光泽，光滑度较高，在一定作用上起到了防尘的作用；此外，本发明体系在容许范围内兼容各种颜料，如钴蓝、铁锰黑、钛绿等颜料，具有较好的装饰作用。

Claims (5)

1.一种用于LED散热器的瓷膜散热涂料，其特征在于：该涂料由A液和B液组成，使用时将A液与B液按重量比为1.5∶1—2∶1混合搅拌熟化；
以质量百分比计，所述的A液配方组成为：40-60的硅溶胶，20-40％的填料，15-20％的颜料，5-10％的防沉剂；
以质量百分比计，所述的B液配方组成为：75-80％的有机硅氧烷，8-10％的催化剂，10-15％的溶剂；
所述的硅溶胶为分散粒径在10-15纳米的中性硅溶胶，其PH值在4.5-8之内，固含量为20-30％，Na2O含量小于0.2％；
所述的填料为碳化硅和氧化锆的混合物，按质量百分比计：碳化硅为50-70％，氧化锆为30-50％；
所述的有机硅氧烷为甲基三甲氧基硅烷，二甲基二乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷的混合物，按质量百分比计，甲基三甲氧基硅烷为55-60％，二甲基二乙氧基硅烷为25-30％，苯基三乙氧基硅烷为15-20％；
所述的催化剂为甲酸或乙酸；
按质量百分比计，所述的溶剂为20-80％的乙醇和20-80％的丁醇的混合物。
2.根据权利要求1所述的用于LED散热器上的瓷膜散热涂料，其特征在于：所述的氧化锆及碳化硅为粒径在30-50nm的纳米级产品。
3.根据权利要求1所述的用于LED散热器上的瓷膜散热涂料，其特征在于：所述的颜料为铜铬黑、铁锰黑、钛锰棕、铁格宗、钴蓝、钛镍黄、钛绿、钛白粉、硅灰粉、烛光金粉中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的用于LED散热器上的瓷膜散热涂料，其特征在于：所述的防沉剂为有机膨润土和/或气相二氧化硅。
5.权利要求1所述的用于LED散热器上的瓷膜散热涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）A液制备：将硅溶胶加入可密封容器A中，加入颜料、填料再加入质量为容器中物料总重1.5-2倍的研磨玻璃珠，所用玻璃珠粒径为0.4-1mm，密封后，用型号为HAK-3370的快手快速分散机分散2-3小时，备用；
（2）B液制备：将有机硅氧烷、催化剂、溶剂加入可密封容器B中，放入磁力搅拌棒，将容器B放置在HJ-3型磁力搅拌器上，在250-300r/min下分散1-2min；
（3）使用时，B液在边搅拌边加入制备好的A液，加入完毕后密封B容器，继续磁力搅拌熟化2-3小时；用400目-800目过滤网过滤出料；采用喷涂方式喷涂，200-250℃烘烤20-30min，控制干膜厚度为20-30μm。
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