CN104610864A - 一种适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法，该涂料其成分按质量份数计包括：成膜物质40-60份，绝缘导热填料30-50份，溶剂40-70份，润湿分散剂0.3-2.0份，消泡剂0.2-1.0份，流平剂0.1-0.8份，催干剂0.02-0.1份，交联固化剂为异氰酸酯组分5-15份，形成所述涂层的方法为，将涂料均匀的喷涂在器件表面，每次喷涂的厚度10-30μm，控制涂层总厚度130-180μm；本发明制备得到的涂层具有高半球发射率、高热导率和高体积电阻率，并且具有优异的耐盐雾、耐湿热和耐老化性能。

Description

一种适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及一种适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法，属于功能涂层技术领域。
背景技术
随着科技的进步，电子产业飞速发展，LED照明设备、CPU电路板及大功率电子设备散热器等，对电子器件发热装置表面涂层提出了高导热、高辐射散热和高绝缘性能兼容的新需求。传统的散热涂层主要依靠添加各种高热导率的填料来实现高导热性能，一般采用金属(如Au、Ag、Cu、Al、Mg等)、或非金属材料(如石墨、炭黑等)为填料，这类涂层虽然具有较高的热导率，但是也存在一些缺点：发射率低，辐射散热效果差，电绝缘性和耐化学介质性差，成本偏高。为了改善导热涂层的上述缺点，人们将注意力集中到氧化物(如Al2O3、MgO、BeO、ZnO等)和氮化物(如AIN、Si3N4、BN等)上，这类材料不仅具有较高的发射率和热导率，而且兼具良好的电绝缘性，能够满足绝缘导热材料的应用需求。
当前，导热材料已广泛应用于微电子、大功率生热电器、汽车等领域，美国、日本等国家也已将导热材料应用于飞机、太空舱等方面，但在关注材料热导率和绝缘性的同时，对于辐射散热特性的研究不多，兼具绝缘和高辐射散热功能的涂层材料的报道还很少。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法，该方法克服了传统散热涂层导热和绝缘性不兼容的问题，所制得的涂层具有高半球发射率、高热导率和高绝缘性，并且具有优异的耐盐雾、耐湿热和耐老化性能。
本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的:
一种适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法，包括如下步骤：
(1)、将成膜物质、绝缘导热填料、溶剂、润湿分散剂、消泡剂、流平剂和催干剂加入到容器中，并搅拌均匀配制成漆浆，以质量份数计各组分配比如下：
成膜物质40-60份        绝缘导热填料30-50份    溶剂40-70份
润湿分散剂0.3-2.0份    消泡剂0.2-1.0份        流平剂0.1-0.8份
催干剂0.02-0.1份；
(2)、将步骤(1)中配制的漆浆倒入球磨罐，使用球磨机研磨分散2-4h；
(3)、将步骤(2)中分散均匀的漆浆用100μm滤网过滤，之后加入交联固化剂5-15质量份，搅拌均匀，得到涂料备用；
(4)、将步骤(3)得到的涂料对被喷涂物表面进行喷涂，采用空气喷涂的方式进行多次喷涂，待每一次喷涂的漆膜表干时，再进行下一次喷涂，每次喷涂的厚度为10-30μm，控制涂层总厚度为130-180μm。
在上述适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法中，成膜物质为羟基丙烯酸树脂、聚酯改性羟基丙烯酸树脂或聚醚改性羟基丙烯酸树脂中的一种或组合。
在上述适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法中，交联固化剂为脂肪族异氰酸酯或脂环族异氰酸酯中的任意一种。
在上述适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法中，脂肪族异氰酸酯为六亚甲基异氰酸酯HDI缩二脲或六亚甲基异氰酸酯HDI三聚体；所述脂环族异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯IPDI。
在上述适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法中，绝缘导热填料为氮化物导热填料和氧化物导热填料的组合。
在上述适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法中，氮化物导热填料为氮化铝、氮化硅或氮化硼中的一种或组合，所述氧化物导热填料为α-氧化铝。
在上述适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法中，氮化铝、氮化硅或氮化硼的粒径为5-20μm，所述α-氧化铝的粒径为1-5μm。
在上述适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法中，溶剂为甲苯、二甲苯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、环己酮、甲基异丁基酮、丙酮、乙二醇丁醚或丙二醇丁醚中的一种或几种。
在上述适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法中，步骤(2)中研磨分散用的球磨珠为氧化锆小球，粒径为1μm、2μm、4μm、6μm、8μm的组合。
在上述适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法中，步骤(4)中对被喷涂物表面进行喷涂之前，对被喷涂表面进行打磨或吹沙处理，以增加表面粗糙度，增强涂层的附着力。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)、本发明优选氮化物及氧化物作为填料，克服了传统散热涂层导热和绝缘性不兼容的问题，所制得的涂层具有高发射率、高热导率和高绝缘性，满足散热涂料对于高辐射、高导热和电绝缘性能兼容一体化的新需求，具有广阔的市场前景；
(2)、本发明所制备的绝缘高辐射散热涂层，针对市场上电子产品等散热器件界面所采用的多种金属及非金属基材，均有良好的附着力，并且具有优异的耐盐雾、耐湿热和耐老化性能，能够应用于多种场合；
(3)、本发明制备工艺简单、易于实现，具有较强的实用性，制备的绝缘高辐射散热涂层，能够有效降低散热器件温度，提高产品的使用寿命。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法，包括如下步骤：
(1)、将成膜物质、绝缘导热填料、溶剂、润湿分散剂、消泡剂、流平剂和催干剂加入到容器中，并搅拌均匀配制成漆浆，以质量份数计各组分配比如下：
成膜物质40-60份          绝缘导热填料30-50份    溶剂40-70份
润湿分散剂0.3-2.0份      消泡剂0.2-1.0份        流平剂0.1-0.8份
催干剂0.02-0.1份；
成膜物质为羟基丙烯酸树脂、聚酯改性羟基丙烯酸树脂或聚醚改性羟基丙烯酸树脂中的一种或组合。
绝缘导热填料为氮化物导热填料和氧化物导热填料的组合，其中氮化物导热填料为氮化铝、氮化硅或氮化硼中的一种或组合，氧化物导热填料为α-氧化铝。氮化铝、氮化硅或氮化硼的粒径为5-20μm，α-氧化铝的粒径为1-5μm。
溶剂为甲苯、二甲苯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、环己酮、甲基异丁基酮、丙酮、乙二醇丁醚或丙二醇丁醚中的一种或几种。
(2)、将步骤(1)中配制的漆浆倒入球磨罐，使用球磨机研磨分散2-4h；步骤(2)中研磨分散用的球磨珠为氧化锆小球，粒径为1μm、2μm、4μm、6μm、8μm的组合。
(3)、将步骤(2)中分散均匀的漆浆用100μm滤网过滤，之后加入交联固化剂5-15质量份，搅拌均匀，得到涂料备用；交联固化剂为脂肪族异氰酸酯或脂环族异氰酸酯中的任意一种，其中脂肪族异氰酸酯为六亚甲基异氰酸酯HDI缩二脲或六亚甲基异氰酸酯HDI三聚体；脂环族异氰酸酯可以为异佛尔酮二异氰酸酯IPDI。
(4)、将步骤(3)得到的涂料对被喷涂物表面进行喷涂，采用空气喷涂的方式进行多次喷涂，待每一次喷涂的漆膜表干时，再进行下一次喷涂，每次喷涂的厚度为10-30μm，控制涂层总厚度为130-180μm。在对被喷涂物表面进行喷涂之前，对被喷涂表面进行打磨或吹沙处理，以增加表面粗糙度，增强涂层的附着力。
实施例1
本实施例包括以下步骤：
(1)、在调漆罐中加入羟基丙烯酸树脂100g、氮化铝64g、α-氧化铝16g、乙酸丁酯65g，乙酸乙酯30g，润湿分散剂(Disponer9250)1.8g、消泡剂(Defom5300)1.2g、流平剂(Levelol839)0.8g，催干剂(二月桂酸二丁基锡)0.06g，用玻璃棒搅拌混合，配制成漆浆。
(2)、将步骤(1)中的漆浆，缓慢倒入球磨罐，使用行星球磨机研磨分散2h，得到分散均匀的漆浆。
(3)、将步骤(2)中分散均匀的漆浆用100μm滤网过滤，倒入广口瓶，加入交联固化剂HDI缩二脲24g，搅拌均匀。
(4)、采用铝合金板、紫铜片、ABS板和马口铁(镀锡量为E4，硬度等级为T52)，作为被喷涂物件，用240#砂纸打磨，并用丙酮擦拭试样表面除去油渍，用喷枪将步骤(3)中所得的涂料均匀的喷涂在试样表面，每次喷涂的厚度在10-30μm，涂层总厚度140-150μm，室温干燥24h。
试样干燥7天后，测定涂层性能，达到指标如下：
表1 实施例1中涂层测试结果
实施例2
本实施例包括以下步骤：
(1)在调漆罐中加入羟基丙烯酸树脂80g、聚酯改性羟基丙烯酸树脂35g，氮化硅40g，氮化铝36g、α-氧化铝19g、二甲苯40g，乙酸丁酯60g，乙酸乙酯25g，润湿分散剂(BYK-110)2.5g、消泡剂(BYK-052)1.3g、流平剂(BYK-358)0.9g，催干剂(二月桂酸二丁基锡)0.06g，用玻璃棒搅拌混合，配制成漆浆。
(2)将步骤(1)中的漆浆，缓慢倒入球磨罐，使用行星球磨机研磨分散2h，得到分散均匀的漆浆。
(3)将步骤(2)中分散均匀的漆浆用100μm滤网过滤，倒入广口瓶，加入交联固化剂HDI缩二脲28g，搅拌均匀。
(4)采用铝合金板、紫铜片、ABS板和马口铁(镀锡量为E4，硬度等级为T52)，作为被喷涂物件，用240#砂纸打磨，并用丙酮擦拭试样表面除去油渍，用喷枪将步骤(3)中所得的涂料均匀的喷涂在试样表面，每次喷涂的厚度在10-30μm，涂层总厚度140-150μm，室温干燥24h。
试样干燥7天后，测定涂层性能，达到指标如下：
表2 实施例2中涂层测试结果
实施例3
本实施例包括以下步骤：
(1)在调漆罐中加入羟基丙烯酸树脂90g、氮化硅60g、α-氧化铝10g、乙酸丁酯65g，乙酸乙酯20g，润湿分散剂(Disponer9250)1.5g、消泡剂(Defom5300F)1.0g、流平剂(Levelol837)0.8g，催干剂(二月桂酸二丁基锡)0.05g，用玻璃棒搅拌混合，配制成漆浆。
(2)将步骤(1)中的漆浆，缓慢倒入球磨罐，使用行星球磨机研磨分散2h，得到分散均匀的漆浆。
(3)将步骤(2)中分散均匀的漆浆用100μm滤网过滤，倒入广口瓶，加入交联固化剂HDI三聚体23g，搅拌均匀。
(4)采用铝合金板、紫铜片、ABS板和马口铁(镀锡量为E4，硬度等级为T52)，作为被喷涂物件，用240#砂纸打磨，并用丙酮擦拭试样表面除去油渍，用喷枪将步骤(3)中所得的涂料均匀的喷涂在试样表面，每次喷涂的厚度在10-30μm，涂层总厚度140-150μm，室温干燥24h。
试样干燥7天后，测定涂层性能，达到指标如下：
表3 实施例3中涂层测试结果
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、将成膜物质、绝缘导热填料、溶剂、润湿分散剂、消泡剂、流平剂和催干剂加入到容器中，并搅拌均匀配制成漆浆，以质量份数计各组分配比如下：
成膜物质   40-60份        绝缘导热填料30-50份   溶剂40-70份
润湿分散剂 0.3-2.0份      消泡剂0.2-1.0份     流平剂0.1-0.8份
催干剂 0.02-0.1份；
(2)、将步骤(1)中配制的漆浆倒入球磨罐，使用球磨机研磨分散2-4h；
(3)、将步骤(2)中分散均匀的漆浆用100μm滤网过滤，之后加入交联固化剂5-15质量份，搅拌均匀，得到涂料备用；
(4)、将步骤(3)得到的涂料对被喷涂物表面进行喷涂，采用空气喷涂的方式进行多次喷涂，待每一次喷涂的漆膜表干时，再进行下一次喷涂，每次喷涂的厚度为10-30μm，控制涂层总厚度为130-180μm。
2.根据权利要求1所述的一种适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法，其特征在于：所述成膜物质为羟基丙烯酸树脂、聚酯改性羟基丙烯酸树脂或聚醚改性羟基丙烯酸树脂中的一种或组合。
3.根据权利要求1所述的一种适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法，其特征在于：所述交联固化剂为脂肪族异氰酸酯或脂环族异氰酸酯中的任意一种。
4.根据权利要求3所述的一种适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法，其特征在于：所述脂肪族异氰酸酯为六亚甲基异氰酸酯HDI缩二脲或六亚甲基异氰酸酯HDI三聚体；所述脂环族异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯IPDI。
5.根据权利要求1所述的一种适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法，其特征在于：所述绝缘导热填料为氮化物导热填料和氧化物导热填料的组合。
6.根据权利要求5所述的一种适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法，其特征在于：所述氮化物导热填料为氮化铝、氮化硅或氮化硼中的一种或组合，所述氧化物导热填料为α-氧化铝。
7.根据权利要求6所述的一种适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法，其特征在于：所述氮化铝、氮化硅或氮化硼的粒径为5-20μm，所述α-氧化铝的粒径为1-5μm。
8.根据权利要求1所述的一种适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法，其特征在于：所述溶剂为甲苯、二甲苯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、环己酮、甲基异丁基酮、丙酮、乙二醇丁醚或丙二醇丁醚中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中研磨分散用的球磨珠为氧化锆小球，粒径为1μm、2μm、4μm、6μm、8μm的组合。
10.根据权利要求1所述的一种适用于多种基材的绝缘高辐射散热涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中对被喷涂物表面进行喷涂之前，对被喷涂表面进行打磨或吹沙处理，以增加表面粗糙度，增强涂层的附着力。
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