CN103881566A - 一种导热绝缘涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种导热绝缘涂料及其制备方法，主要解决现有高功率电子元件导热和绝缘性能不够理想的技术问题。导热绝缘涂料，由下述组分构成：环氧改性有机硅树脂40～60%;碳化硅15～25%;复合阻燃剂5～10%;二氧化钛3～8%;氮化硼5～15%;助剂1～3%，固化剂占上述环氧改性有机硅树脂总质量的3～6%。制备方法：按量将碳化硅、复合阻燃剂、二氧化钛和氮化硼放到烘箱中干燥；然后在环氧改性有机硅树脂中加入复合阻燃剂、二氧化钛、碳化硅、氮化硼和助剂，经过高速球磨混合均匀后，制得导热系数高，绝缘及耐介质性能好的涂料产品。本发明简单合理，易于实施。可广泛应用于-55℃～300℃温度范围内的各种电子设备上。
Description
技术领域
本发明涉及一种导热绝缘涂料及其制备方法，尤其涉及一种主要用于高功率电子元件导热绝缘涂料的制备方法，本发明的涂料也可应用于其他的商业和航空产品中，包括电子设备、机器控制、移动电话、便携式计算机和航空航天微波能量供给系统中。
背景技术
随着科学技术的发展，电子元件、逻辑电路趋于密集化和小型化，因而对电器的稳定性提出了更高的要求。为了防止水分、尘埃及有害气体对电子元器件的侵入，减缓震动，防止外力损伤和稳定元器件参数，将外界的不良影响降到最低，需对电子元件等进行涂覆保护。电器功率的提高，要求保护涂料同时具有良好的导热和绝缘性能。因为若热量不能及时传导，易形成局部高温，进而可能损伤元器件、组件，从而影响系统的可靠性及正常工作周期。
发明内容
本发明是以解决上述问题为目的，主要为解决现有高功率电子元件由于热量不能及时传导，致使其导热和绝缘性能不够理想的技术问题，而提供一种导热绝缘涂料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明的导热绝缘涂料采用的主要组分及其质量配比：环氧改性有机硅树脂40～60%;碳化硅15～25%;复合阻燃剂5～10%;二氧化钛3～8%;氮化硼5～15%;助剂1～3%，固化剂占上述环氧改性有机硅树脂总质量的3～6%。
上述环氧改性有机硅树脂中有机硅的含量为65%；
上述复合阻燃剂采用氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成，氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1；
上述碳化硅、氮化硼和二氧化钛的粒径范围：325目～800目；上述助剂包括分散剂、偶联剂和防沉剂，分散剂∶偶联剂︰防沉剂的质量比为1∶0.3～3︰3；其中分散剂为丙烯酸类分散剂，如：聚丙烯酸或油酸酰胺等；偶联剂为钛酸酯类偶联剂，如：二(二辛基磷酰氧基）钛酸乙二酯（KR-212）或钛酸四异丙酯等；防沉剂为气相纳米二氧化硅；
上述固化剂为胺类固化剂，如：四乙烯五胺等。
使用时，与通常的涂料一样，可采用喷涂或者刷涂的方式施工到要导热的基体表面，形成所需要的保护涂层。
制备上述导热绝缘涂料的方法，该方法是通过下述工艺步骤实现的：按量将碳化硅、复合阻燃剂、二氧化钛和氮化硼放到105℃烘箱中干燥4h；然后在环氧改性有机硅树脂中加入复合阻燃剂、二氧化钛、碳化硅、氮化硼和助剂，经过高速球磨混合均匀后，制得具有导热绝缘功能的涂料产品。
其中：高速球磨的速度为200～500r/min时，可获得良好的导热绝缘性能。
本发明的有益效果是简单合理，易于实施。其所制备的导热绝缘涂料具有以下良好的性能：导热系数高，可达1.95w/m·k；在300℃的高温，绝缘性>50兆欧。具有良好耐介质（燃油、滑油、液压油等）性能，常温浸泡480h，涂层无变化。可广泛应用于-55℃～300℃温度范围内的各种电子设备上。
具体实施方式
将碳化硅、复合阻燃剂、二氧化钛和氮化硼放到105℃烘箱中干燥4h；然后在环氧改性有机硅树脂中加入复合阻燃剂、二氧化钛、碳化硅、氮化硼和助剂，经过高速球磨混合均匀后，制得具有导热、绝缘功能的涂料产品。
实施例1
导热绝缘涂料配料按质量百分比：环氧改性有机硅树脂60%；碳化硅20%；复合阻燃剂5%；二氧化钛5%；氮化硼8%；助剂2%；固化剂占环氧改性有机硅树脂总质量的5%。
其中：
环氧改性有机硅树脂中有机硅的含量为65%；
复合阻燃剂有氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成，氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1；
碳化硅、氮化硼和二氧化钛的粒径范围：325目～800目；
助剂包括分散剂、偶联剂和防沉剂，分散剂∶偶联剂︰防沉剂质量比为1∶3︰3；
高速球磨的速度为500r/min。
采用刷涂方式在2mm后的钢板上制备涂层，固化后用平板法测试导热系数，1.85w/m·k；在300℃用摇表测试涂层电阻为65兆欧。
实施例2：
导热绝缘涂料配料按质量百分比：环氧改性有机硅树脂40%；碳化硅25%；复合阻燃剂10%；二氧化钛7%；氮化硼15%；助剂3%，固化剂占树脂总质量的6%。
其中：
环氧改性有机硅树脂中有机硅的含量为65%；
复合阻燃剂有氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成，氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1；
碳化硅、氮化硼和二氧化钛的粒径范围：325目～800目；
助剂包括分散剂、偶联剂和防沉剂，分散剂∶偶联剂︰防沉剂质量比为1∶1︰3；
高速球磨的速度为400r/min。
采用刷涂方式在2mm后的钢板上制备涂层，固化后用平板法测试导热系数，1.95w/m·k；在300℃用摇表测试涂层电阻为58兆欧。
实施例3：
本发明导热绝缘涂料配料质量百分比为：环氧改性有机硅树脂：50%；碳化硅：20%；复合阻燃剂：8%；二氧化钛：5%；氮化硼：15%；助剂：2%固化剂占树脂总质量的4%
其中：
环氧改性有机硅树脂中有机硅的含量为65%；
复合阻燃剂有氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成，氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1；
碳化硅、氮化硼和二氧化钛的粒径范围：325目～800目；
助剂包括分散剂、偶联剂和防沉剂，分散剂∶偶联剂︰防沉剂质量比为1∶2︰3；
高速球磨的速度为300r/min。
采用刷涂方式在2mm后的钢板上制备涂层，固化后用平板法测试导热系数，1.93w/m·k；在300℃用摇表测试涂层电阻为60兆欧。
实施例4：
本发明导热绝缘涂料配料质量百分比为：环氧改性有机硅树脂：60%；碳化硅：15%；复合阻燃剂：8%；二氧化钛：5%；氮化硼：9%；助剂：3%；固化剂：树脂总质量的3%
其中：
环氧改性有机硅树脂中有机硅的含量为65%；
复合阻燃剂有氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成，氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1；
碳化硅、氮化硼和二氧化钛的粒径范围：325目～800目助剂包括分散剂、偶联剂和防沉剂，分散剂∶偶联剂︰防沉剂质量比为1∶0.5∶1；
高速球磨的速度为200r/min。
采用刷涂方式在2mm后的钢板上制备涂层，固化后用平板法测试导热系数，1.90w/m·k；在300℃用摇表测试涂层电阻为63兆欧。
Claims (7)
1.一种导热绝缘涂料，采用的主要组分及其质量配比：环氧改性有机硅树脂40～60%;碳化硅15～25%;复合阻燃剂5～10%;二氧化钛3～8%;氮化硼5～15%;助剂1～3%，固化剂占上述环氧改性有机硅树脂总质量的3～6%。
2.如权利要求1所述的导热绝缘涂料，上述环氧改性有机硅树脂中有机硅的含量为65%。
3.如权利要求1所述的导热绝缘涂料，上述复合阻燃剂采用氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成，氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1。
4.如权利要求1所述的导热绝缘涂料，上述碳化硅、氮化硼和二氧化钛的粒径范围：325目～800目。
5.如权利要求1所述的导热绝缘涂料，上述助剂包括分散剂、偶联剂和防沉剂，分散剂∶偶联剂︰防沉剂的质量比为1∶0.3～3︰3，其中分散剂为丙烯酸类分散剂，采用聚丙烯酸或油酸酰胺，偶联剂为钛酸酯类偶联剂，采用二(二辛基磷酰氧基）钛酸乙二酯（KR-212）或钛酸四异丙酯，防沉剂为气相纳米二氧化硅。
6.如权利要求1所述的导热绝缘涂料，上述固化剂为胺类固化剂，采用四乙烯五胺。
7.制备如权利要求1所述的导热绝缘涂料的方法，该方法是通过下述工艺步骤实现的：按量将碳化硅、复合阻燃剂、二氧化钛和氮化硼放到105℃烘箱中干燥4h；然后在环氧改性有机硅树脂中加入复合阻燃剂、二氧化钛、碳化硅、氮化硼和助剂，经过高速球磨混合均匀后，制得具有导热绝缘功能的涂料产品，其中：高速球磨的速度为200～500r/min为宜。
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