CN104087174A - 纳米钻石薄膜涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米钻石薄膜涂料，按照重量百分比包括：钻石微粒1~10%、3000度高温岩浆萃取物15~25%、其他特殊材料50~60%与溶剂15~25%。其他特殊材料包括高分子树脂15~20%，二氧化钛25~30%，二氧化硅40~50%，类钻碳为5~10%。溶剂包括水55~70%，氨水30~45%。纳米钻石薄膜涂料的制备方法，具体步骤为：按照重量百分比分别称取钻石微粒、3000度高温岩浆萃取物、其他特殊材料与溶剂，将钻石微粒、3000度高温岩浆萃取物、其他特殊材料混合均匀、研磨，将混合研磨均匀后的原料加入到溶剂中并运用纳米科技，合成为水溶液状态，即得纳米钻石薄膜涂料。本发明采用辐射散热的形式进行单向导热，起到降温效果，用于电力设施、电缆防覆冰，发电输电设备散热等。
Description
技术领域
本发明涉及化学化工、材料技术领域，具体是一种纳米钻石薄膜涂料。
背景技术
纳米（Nanometer），是一种长度单位，即1米的十亿分之一，单位符号为 nm。
纳米涂料一般由纳米材料与有机涂料复合而成，更严格地讲应称作纳米复合涂料。纳米复合涂料必须满足两个条件：一是至少有一种材料的尺度在 1～100nm之间，二是纳米相使涂料性能得到显著提高或增加了新功能，二者缺一不可。广义上讲，纳米涂层材料包括两种： 金属纳米涂层材料和无机纳米涂层材料。金属纳米涂层材料主要是指材料中含有纳米晶相，无机纳米涂层材料则是由纳米粒子之间的熔融、烧结复合而得。通常所说的纳米涂料均为有机纳米复合涂料。
热的传递途径只有三個，即传导、对流、辐射。传统在处理散热问题时都是由传导与对流方式来解決，因为在一般常温下辐射散热并不明显，只有在300℃以上辐射的效果才会显著。
辐射散热：热不经物体传导，也不由液体或气体携带，热源直接以非线性360°方式传播到各处的现象，称为辐射散热(radiation)。辐射散热：在散热体表面涂覆辐射纳米散热薄膜，利用波长散热，辐射散热公式为功率 。斯特藩-玻尔兹曼常数 σ= 5.6704 ×10?8 ，物体表面放射率 ε介于0~1之间，黑体辐射为1，A为面积，散热效能随着温差的四次方辐射出来。
不同于传导和对流，辐射之热能是以电磁波(全波长)方式释放出，故高温物体与低温环境间无需有物理性接触，两者间也无需有介质。热借由辐射作用从热源送至被辐射面上，再以热辐射机制传至大气中。
发明内容
本发明的目的在于提供用于电力设施、电缆防覆冰，发电输电设备散热的纳米钻石薄膜涂料及其制备方法，以解决上述背景中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种纳米钻石薄膜涂料，按照重量百分比原料包括：钻石微粒1~10%、3000度高温岩浆萃取物15~25%、其他特殊材料50~60%与溶剂15~25%；所述其他特殊材料，按照重量百分比包括高分子树脂15~20%，二氧化钛25~30%，二氧化硅40~50%，类钻碳为5~10%。
作为本发明进一步的方案：类钻碳，按照重量百分比包括碳45~65%，硅15~35%，锗10~30%。
作为本发明进一步的方案：溶剂，按照重量百分比包括水55~70%，氨水30~45%。
一种纳米钻石薄膜涂料的制备方法，具体步骤为：按照重量百分比分别称取钻石微粒、3000度高温岩浆萃取物、其他特殊材料与溶剂，将钻石微粒、3000度高温岩浆萃取物、其他特殊材料混合均匀、研磨，将混合研磨均匀后的原料加入到溶剂中并运用纳米科技，合成为水溶液状态，即得纳米钻石薄膜涂料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用辐射散热的形式进行单向导热，区分隔热与降温效果；同时纳米钻石薄膜涂料涂覆在被涂材料表面后无化学反应，只起到物理作用，不影响被涂材料本身的性质。本发明可以用于电力设施、电缆防覆冰，发电输电设备散热等。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种纳米钻石薄膜涂料，按照重量百分比包括：钻石微粒1~10%、3000度高温岩浆萃取物15~25%、其他特殊材料50~60%与溶剂15~25%。其他特殊材料，按照重量百分比包括高分子树脂15~20%，二氧化钛25~30%，二氧化硅40~50%，类钻碳为5~10%；类钻碳，按照重量百分比包括碳45~65%，硅15~35%，锗10~30%；溶剂，按照重量百分比包括水55~70%，氨水30~45%。
一种纳米钻石薄膜涂料的制备方法，具体步骤为：按照重量百分比分别称取钻石微粒、3000度高温岩浆萃取物、其他特殊材料与溶剂，将钻石微粒、3000度高温岩浆萃取物、其他特殊材料混合均匀、研磨，将混合研磨均匀后的原料加入到溶剂中并运用纳米科技，合成为水溶液状态，即得纳米钻石薄膜涂料。将纳米钻石薄膜涂料涂覆于被涂材料表面，形成以下特性，如表1所示：
1.超薄化：透明／3~5μm(10-6m)、有色／13~15 μm(10-6m)；
2.高硬度：ASTM测试高达8～9H；
3.高附着力：橫切黏附力测试劳度4～5B，中国CMA测试认证为0级，时效长达10年以上；
4.耐酸抗碱：经SGS测试通过耐酸、碱、盐验证；
5.耐超高温：裂解温度300 ℃ (透明)～1000 ℃(有色)；
6.光学阻隔：UV SPF 50+(阻隔98%以上，IR阻隔80%)；
7.绝缘阻隔：抗3000V电压（有色）；
8.自然快干：透明1～3分钟，有色15～30分钟；
表1
实施例1
本发明实施例中，一种纳米钻石薄膜涂料，按照重量百分比：钻石微粒5%、3000度高温岩浆萃取物15%、其他特殊材料60%与溶剂20%，然后将钻石微粒、3000度高温岩浆萃取物、其他特殊材料混合均匀、研磨，将混合研磨均匀后的原料加入到溶剂中并运用纳米科技，合成为水溶液状态，即得纳米钻石薄膜涂料。其他特殊材料，按照重量百分比包括高分子树脂20%，二氧化钛25%，二氧化硅50%，类钻碳为5%；类钻碳，按照重量百分比包括碳45%，硅25%，锗30%；溶剂，按照重量百分比包括水55%，氨水45%。将制备的纳米钻石薄膜涂料涂覆在加热板上，用于800KW发电机测试，具体步骤如下：
a.将加热板电源开启，操作调整至客户指定的100单位，加热板由客户提供。
b.取相同基材且有无涂层处理之样品各一个，以透明胶带将温度感应器固定于样品正中央。若样品经表面处理，即将感应器贴附于具涂层面。
c.将样品贴附温度感应器面朝上置于加热板上直到热平衡。
d.记录达热平衡后温度感应器之读数。
测试结果如表2、表3所示：
表2
表3
结果表明，测试方法：转子测六点，107℃+环境温度34.1℃；无涂层的加热板：热平衡-8.5小时，温度141.1℃；有涂层的加热板：热平衡-6.5小时，温度137.1℃；涂覆纳米钻石薄膜涂料的加热板降3-5℃电流可增加10%以上发电量，热平衡短，可减少能源损耗。
实施例2
本发明实施例中，一种纳米钻石薄膜涂料，按照重量百分比：钻石微粒10%、3000度高温岩浆萃取物15%、其他特殊材料55%与溶剂20%，然后将钻石微粒、3000度高温岩浆萃取物、其他特殊材料混合均匀、研磨，将混合研磨均匀后的原料加入到溶剂中并运用纳米科技，合成为水溶液状态，即得纳米钻石薄膜涂料。其他特殊材料，按照重量百分比包括高分子树脂20%，二氧化钛30%，二氧化硅40%，类钻碳为10%；类钻碳，按照重量百分比包括碳65%，硅20%，锗15%；溶剂，按照重量百分比包括水70%，氨水30%。将制备的纳米钻石薄膜涂料涂覆在导线的表面上，并进行导线温度测试试验：根据导线的载流量对三根导线施加相同的电流并进行温度测量，其中1#、2#在导线的表面涂有不同的散热材料，另有3#导线为没有涂层用以比较。每根导线上各取五个测量点，在计算平均温度时各取消一个最低值用以缩小由于接触不良产生的温度偏差。
试验中按照导体的截面，根据70℃和80℃的标准载流量进行了同流测温，时间为1小时，没10分钟记录一次测量值，因为在40分钟以后，温度已趋于稳定。90℃下的载流量进行了20分钟后，三根导线的温度已超过100℃，有的已超过120℃，故未进行长时间的测量。导线温升试验结果如表4所示：
测试时间：2011年3月31日 环境温度：11.9℃
表4
结果表明，与无涂层的导线相比，纳米钻石薄膜涂料涂覆在导线的表面上能够使导线的温度降低。
实施例3
本发明实施例中，一种纳米钻石薄膜涂料，按照重量百分比：钻石微粒5%、3000度高温岩浆萃取物20%、其他特殊材料55%与溶剂20%，然后将钻石微粒、3000度高温岩浆萃取物、其他特殊材料混合均匀、研磨，将混合研磨均匀后的原料加入到溶剂中并运用纳米科技，合成为水溶液状态，即得纳米钻石薄膜涂料。其他特殊材料，按照重量百分比包括高分子树脂18%，二氧化钛27%，二氧化硅45%，类钻碳为10%；类钻碳，按照重量百分比包括碳50%，硅25%，锗25%；溶剂，按照重量百分比包括水60%，氨水40%。将制备的纳米钻石薄膜涂料涂覆在电缆上，并进行电缆覆冰测试。测试条件：环境温度T= -5℃，风速v=8m/s，受雨量0.46g/m2·s，测试结果如表5所示：
表5
结果表明，纳米钻石薄膜涂料涂覆在电缆上能够减少电缆覆冰厚度，从而保护电缆。
实施例4
本发明实施例中，一种纳米钻石薄膜涂料，按照重量百分比：钻石微粒8%、3000度高温岩浆萃取物22%、其他特殊材料55%与溶剂15%，然后将钻石微粒、3000度高温岩浆萃取物、其他特殊材料混合均匀、研磨，将混合研磨均匀后的原料加入到溶剂中并运用纳米科技，合成为水溶液状态，即得纳米钻石薄膜涂料。其他特殊材料，按照重量百分比包括高分子树脂16%，二氧化钛29%，二氧化硅48%，类钻碳为7%；类钻碳，按照重量百分比包括碳60%，硅30%，锗10%；溶剂，按照重量百分比包括水65%，氨水35%。将将制备的纳米钻石薄膜涂料涂覆在马达上，并进行空调散热风扇密闭式马达测试。测试结果如表6所示：
表6
| 稳态后表面温度 | 马达使用电流量 | |
| 无处理 | 102℃ | 4.08mA |
| 有处理 | 89℃ | 3.66mA |
结果表明，纳米钻石薄膜涂料涂覆在马达上能够降低马达的表面温度，还能减少电流量，节省电量。
本发明采用辐射散热的形式进行单向导热，区分隔热与降温效果；同时纳米钻石薄膜涂料涂覆在被涂材料表面后无化学反应，只起到物理作用，不影响被涂材料本身的性质。本发明可以用于电力设施、电缆防覆冰，发电输电设备散热等。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.一种纳米钻石薄膜涂料，其特征在于，按照重量百分比原料包括：钻石微粒1~10%、3000度高温岩浆萃取物15~25%、其他特殊材料50~60%与溶剂15~25%；所述其他特殊材料，按照重量百分比包括高分子树脂15~20%，二氧化钛25~30%，二氧化硅40~50%，类钻碳为5~10%。
2.根据权利要求1所述的纳米钻石薄膜涂料，其特征在于，所述类钻碳，按照重量百分比包括碳45~65%，硅15~35%，锗10~30%。
3.根据权利要求1所述的纳米钻石薄膜涂料，其特征在于，所述溶剂，按照重量百分比，包括水55~70%，氨水30~45%。
4.一种采用如权利要求1-3之一所述的纳米钻石薄膜涂料的制备方法，具体步骤为：按照重量百分比分别称取钻石微粒、3000度高温岩浆萃取物、其他特殊材料与溶剂，将钻石微粒、3000度高温岩浆萃取物、其他特殊材料混合均匀、研磨，将混合研磨均匀后的原料加入到溶剂中并运用纳米科技，合成为水溶液状态，即得纳米钻石薄膜涂料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141008 |