CN104774538A - 一种高光泽高白度散热绝缘涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂料技术领域，涉及一种高光泽高白度散热绝缘涂料及其制备方法，该涂料包括环氧底漆和有机硅面漆两组份。其中环氧底漆包括以下质量百分比的原料：环氧树脂8-30%，碳化硅5-40%，氮化铝0-40%，分散剂1-3%，偶联剂1-3%，固化剂4-15%，二甲苯8-20%，正丁醇3-10%；有机硅面漆包括以下质量百分比的原料：有机硅树脂10-30%，钛白粉5-15%，氧化铝10-40%，氮化硼0-30%，氧化镁0-20%，分散剂1-3%，偶联剂1-3%，DBE10-30%，丁酯0-20%。该涂料具有较强的散热、绝缘、耐高温、高反射率、高白度等特点，该涂料的制备方法生产效率高、环保、安全。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，涉及一种高光泽高白度散热绝缘涂料及其制备方法。
背景技术
散热绝缘涂料是特殊功能涂料的一种，在电器、电子、机械设备、灯具等方面有着广泛的应用。它一方面对发热金属起到很好的散热作用，同时又具有绝缘的安全性能，可能实现在绝缘条件下进行散热降温或进行热交换。现有的散热绝缘涂料种类较多，如聚酰亚胺树脂、聚醚酮或环氧改性有机硅等树脂加入碳化硅、氧化铍、云母粉、氧化锆等绝缘导热填料，但现有的绝缘导热应用于LED灯上综合性能较差，有的散热能力不够强，有的不耐高电压冲击，有的长时间在高温下发黄变色，有的光热反射率不高。这些都会影响LED灯的使用寿命和质量安全。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种高光泽高白度散热绝缘涂料及其制备方法，该涂料导热能力强，绝缘耐高电压冲击，并且对光对热具有较高的反射率，长期在高温下保持不掉漆不发黄，使用寿命长。该涂料制备方法工艺简单，涂料使用方便，安全不含毒性物质。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种高光泽高白度散热绝缘涂料，包括环氧底漆和有机硅面漆两种组份：
所述环氧底漆包括以下质量百分比的原料：
环氧树脂8-30%，碳化硅5-40%，氮化铝0-40%，分散剂1-3%，偶联剂1-3%，固化剂4-15%，
二甲苯8-20%，正丁醇3-10%；
所述有机硅面漆包括以下质量百分比的原料：
有机硅树脂10-30%，钛白粉5-15%，氧化铝10-40%，氮化硼0-30%，氧化镁0-20%，分散剂1-3%，偶联剂1-3%，尼龙酸二甲酯10-30%，丁酯0-20%。
其中，所述环氧树脂为E51、E44中的一种或一种以上的混合物。
其中，所述碳化硅为粒径为10nm-50um中的一种或几种的混合物；所述氮化铝为粒径为10nm-50um中的一种或几种混合物。
其中，所述分散剂为LH110、LH9010、LH163、LH120中的一种或几种的混合物。其中，所述偶联剂为LH2500、LH2501、LH2502中的一种或几种的混合物。
本发明的分散剂和偶联剂优选为为隆海新材料公司生产销售的分散剂和偶联剂。
其中，所述固化剂为三乙烯四胺、DMP-30、T-31、650、651中的一种或几种的混合物。
其中，所述有机硅树脂为环氧改性有机硅树脂、甲基聚硅氧烷树脂、甲基苯基聚硅氧烷树脂中的一种或几种的混合物。
其中，所述氧化铝为粒径为10nm-50um中的一种或几种的混合物。
其中，所述氮化硼为粒径为50nm-10um中的一种或几种混合物；所述氮化硼为粒径为50nm-20um中的一种或几种的混合物。
一种高光泽高白度散热绝缘涂料的制备方法，包括以下加工步骤：
步骤A、制备底漆：按比例依次加入物料环氧树脂、二甲苯、正丁醇、分散剂、偶联剂、碳化硅、氮化铝到搅拌缸中进行分散均匀，再用砂磨机研磨到50um以下；其中底漆与固化剂按100：5-15的比例混合均匀，涂附于金属表面在室温条件下20-40分钟即可固化；
步骤B、制备面漆：按比例依次加入物料有机硅树脂、DBE、丁酯、分散剂、氧化铝、氧化镁、氮化硼、钛白粉到搅拌缸中进行分散均匀，再用砂磨机研磨到50um以下；其中面漆直接涂布于固化后的底漆，于180-230℃烘烤10-25分钟即可。
本发明的散热绝缘涂料，包括环氧底漆和有机硅面漆两组份。其中环氧树脂对金属具有较强的粘附力密着性，可使涂层不容易掉漆。碳化硅、氮化铝为底漆的主要散热填料，两者的导热系数高，散热效果好，但颜色较深。另外，不同粒径的导热填料散热效果有所区别，在合理粒径的选择或合理的不同粒径比例也会影响散热效果。分散剂起到分散碳化硅、氮化铝等粉料的作用，使粉料更加容易均匀分布于漆中，并且可减少溶剂的使用量。偶联剂起到填料与树脂及树脂与金属表面的锚定效果，增强漆膜的密着粘结力。合理的材料比例可使底漆具有散热能力强、附着力强等特点，但底漆颜色较深、光泽低、光热反射率低。
面漆选择耐高温不黄变同时具有强的附着力的有机硅树脂作粘结材料，选择钛白粉、氧化铝、氮化硼、氧化镁等高白度的导热填料作散热主体，合理的材料比例和分散研磨加工可使面漆具有较高的光泽和光热反射率。
本发明的散热绝缘涂料采用底漆和面漆结合的方式。底漆具有强的散热能力、附着力，有机硅面漆克服环氧底漆颜色较深、光泽低、光热反射率低等弱点。在金属表面先涂覆环氧底漆，再涂覆有机硅面漆，可使涂膜整体达到散热能力强、附着力强、高光泽、强的光热反射率和长期高温下耐黄变不掉漆等特点。很好地适用于比如LED灯等特殊要求。
本发明的散热绝缘涂料制备工艺简单，容易生产操作，只需按正确选择材料及合理的材料比例进行分散均匀，再研磨成所需粒度范围的漆即可。所用的材料毒性低，环氧、固化剂、填料等基本没有毒性，溶剂主要为二甲苯、正丁醇、尼龙酸二甲酯 （DBE溶剂）、丁酯等高沸点、低毒材料，所占比例在环保法规定范围内。DBE是由三种二价酸酯组成的混合物(杜邦命名DBE,首诺命名DME,国内又名NME)、俗称尼龙酸二甲酯。
本发明的散热绝缘涂料使用方法，可采用多种方式进行施工涂覆，如喷涂、滚涂、刷涂等，可适用于不同大小或不同形状的金属表面。优选地，环氧底漆与固化剂按合适的比例混合均匀后，涂覆于金属表面在室温30分钟或100℃烘15分钟即可固化，底漆固化后，再涂覆有机硅机面漆，于200℃烘20分钟即可固化。
本发明的有益效果：
本发明涉及一种高光泽高白度散热绝缘涂料及其制备方法，该涂料包括环氧底漆和有机硅面漆两组份，该两种组份制得的涂料层具有较强的散热、绝缘、耐高温、高反射率、高白度等特点，导热系数高达7W/mK，抗电压可达2.5kv，耐冷热变换，250℃12小时不变色不掉漆，反射率可达到97度，可满足LED的综合性能要求。该涂料的白度高，其用色差仪测试得：L90.44，a-2.24,b-0.39或L90.22，a-2.32,b-0.53或L90.42，a-1.83,b-0.50或L90.18，a-1.83,b-0.53或L90.33，a-1.78,b0.61。用色差仪测试，仪器中会显示L，a、b值，其中L值代表黑白度，L越大表示越白，a代表红绿度，a越大表示越红，b代表黄蓝度，b越大表示越黄。本发明的涂料可适用于其它电子电路板，真空换热器等设备的使用，该涂料的制备方法生产效率高、环保、安全、使用施工方便。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明。这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明的一种高光泽高白度散热绝缘涂料，包括以下质量百分比的原料：
其中环氧底漆包括以下质量百分比的原料：环氧树脂20%，碳化硅20%，氮化铝35%，分散剂1%，偶联剂1%，固化剂5%，二甲苯10%， 正丁醇8%；
有机硅面漆包括以下质量百分比的原料：有机硅树脂15%，钛白粉10%，氧化铝32%，氮化硼15%，氧化镁10%，分散剂1.5%，偶联剂1.5%，DBE10%，丁酯5%。
一种高光泽高白度散热绝缘涂料的制备方法，包括以下加工步骤：
步骤A、制备底漆：按比例依次加入物料环氧树脂、二甲苯、正丁醇、分散剂、偶联剂、碳化硅、氮化铝到搅拌缸中进行分散均匀，再用砂磨机研磨到50um以下即可；底漆与固化剂按100：5.3的比例混合均匀，涂附于金属表面在室温条件下30分钟即可固化。
步骤B、制备面漆：按比例依次加入物料有机硅树脂、DBE、丁酯、分散剂、氧化铝、氧化镁、氮化硼、钛白粉到搅拌缸中进行分散均匀，再用砂磨机研磨到50um以下即可；面漆直接涂布于固化后的底漆，于200℃烘烤20分钟即可。
本实施例制得的涂料的白度参数为L90.44，a-2.24,b-0.39，白度高，导热系数达7W/mK，抗电压可达2.5kv，耐冷热变换，250℃12小时不变色不掉漆，反射率可达到97度，可满足LED的综合性能要求。
实施例2
本发明的一种高光泽高白度散热绝缘涂料，包括以下质量百分比的原料：
其中环氧底漆包括以下质量百分比的原料：环氧树脂10%，碳化硅40%，氮化铝20%，分散剂2%，偶联剂1%，固化剂8%，二甲苯14%， 正丁醇5%；
有机硅面漆包括以下质量百分比的原料：有机硅树脂20%，钛白粉5%，氧化铝20%，氮化硼18%，氧化镁15%，分散剂1.5%，偶联剂1%，DBE14.5%，丁酯5%。
一种高光泽高白度散热绝缘涂料的制备方法，包括以下加工步骤：
步骤A、制备底漆：按比例依次加入物料环氧树脂、二甲苯、正丁醇、分散剂、偶联剂、碳化硅、氮化铝到搅拌缸中进行分散均匀，再用砂磨机研磨到50um以下即可；底漆与固化剂按100：8.7的比例混合均匀，涂附于金属表面在室温条件下30分钟即可固化。
步骤B、制备面漆：按比例依次加入物料有机硅树脂、DBE、丁酯、分散剂、氧化铝、氧化镁、氮化硼、钛白粉到搅拌缸中进行分散均匀，再用砂磨机研磨到50um以下即可；面漆直接涂布于固化后的底漆，于200℃烘烤20分钟即可。
本实施例制得的涂料的白度参数为L90.22，a-2.32,b-0.53，白度高，导热系数达6.8W/mK，抗电压可达2.4kv，耐冷热变换，250℃12小时不变色不掉漆，反射率可达到98度，可满足LED的综合性能要求。
实施例3
本发明的一种高光泽高白度散热绝缘涂料，包括以下质量百分比的原料：
其中环氧底漆包括以下质量百分比的原料：环氧树脂15%，碳化硅25%，氮化铝30%，分散剂2%，偶联剂1%，固化剂12.5%，二甲苯10%， 正丁醇4.5%；
有机硅面漆包括以下质量百分比的原料：有机硅树脂20%，钛白粉8%，氧化铝15%，氮化硼20%，氧化镁15%，分散剂1%，偶联剂1%，DBE15%，丁酯5%。
一种高光泽高白度散热绝缘涂料的制备方法，包括以下加工步骤：
步骤A、制备底漆：按比例依次加入物料环氧树脂、二甲苯、正丁醇、分散剂、偶联剂、碳化硅、氮化铝到搅拌缸中进行分散均匀，再用砂磨机研磨到50um以下即可；底漆与固化剂按100：14.3的比例混合均匀，涂附于金属表面在室温条件下30分钟即可固化。
步骤B、制备面漆：按比例依次加入物料有机硅树脂、DBE、丁酯、分散剂、氧化铝、氧化镁、氮化硼、钛白粉到搅拌缸中进行分散均匀，再用砂磨机研磨到50um以下即可；面漆直接涂布于固化后的底漆，于200℃烘烤20分钟即可。
本实施例制得的涂料的白度参数为L90.42，a-1.83,b-0.50，白度高，导热系数达6.9W/mK，抗电压可达2.6kv，耐冷热变换，250℃12小时不变色不掉漆，反射率可达到96度，可满足LED的综合性能要求。
实施例4
本发明的一种高光泽高白度散热绝缘涂料，包括以下质量百分比的原料：
其中环氧底漆包括以下质量百分比的原料：环氧树脂18%，碳化硅20%，氮化铝35%，分散剂1.5%，偶联剂1%，固化剂9%，二甲苯10%， 正丁醇5.5%；
有机硅面漆包括以下质量百分比的原料：有机硅树脂15%，钛白粉8%，氧化铝25%，氮化硼15%，氧化镁15%，分散剂1.5%，偶联剂1%，DBE14.5%，丁酯5%。
一种高光泽高白度散热绝缘涂料的制备方法，包括以下加工步骤：
步骤A、制备底漆：按比例依次加入物料环氧树脂、二甲苯、正丁醇、分散剂、偶联剂、碳化硅、氮化铝到搅拌缸中进行分散均匀，再用砂磨机研磨到50um以下即可；底漆与固化剂按100：9.9的比例混合均匀，涂附于金属表面在室温条件下30分钟即可固化；
步骤B、制备面漆：按比例依次加入物料有机硅树脂、DBE、丁酯、分散剂、氧化铝、氧化镁、氮化硼、钛白粉到搅拌缸中进行分散均匀，再用砂磨机研磨到50um以下即可；面漆直接涂布于固化后的底漆，于200℃烘烤20分钟即可。
本实施例制得的涂料的白度参数为L90.18，a-1.83,b-0.53，白度高，导热系数达7.2W/mK，抗电压可达2.3kv，耐冷热变换，250℃12小时不变色不掉漆，反射率可达到96度，可满足LED的综合性能要求。
实施例5
本发明的一种高光泽高白度散热绝缘涂料，包括以下质量百分比的原料：
其中环氧底漆包括以下质量百分比的原料：环氧树脂12%，碳化硅35%，氮化铝25%，分散剂1.5%，偶联剂1%，固化剂9.5%，二甲苯10%， 正丁醇6%；
有机硅面漆包括以下质量百分比的原料：有机硅树脂18%，钛白粉12%，氧化铝30%，氮化硼15%，氧化镁8%，分散剂1%，偶联剂1%，DBE10%，丁酯5%。
一种高光泽高白度散热绝缘涂料的制备方法，包括以下加工步骤：
步骤A、制备底漆：按比例依次加入物料环氧树脂、二甲苯、正丁醇、分散剂、偶联剂、碳化硅、氮化铝到搅拌缸中进行分散均匀，再用砂磨机研磨到50um以下即可；底漆与固化剂按100：10.5的比例混合均匀，涂附于金属表面在室温条件下30分钟即可固化；
步骤B、制备面漆：按比例依次加入物料有机硅树脂、DBE、丁酯、分散剂、氧化铝、氧化镁、氮化硼、钛白粉到搅拌缸中进行分散均匀，再用砂磨机研磨到50um以下即可；面漆直接涂布于固化后的底漆，于200℃烘烤20分钟即可。
本实施例制得的涂料的白度参数为L90.33，a-1.78,b0.61，白度高，导热系数达7.1W/mK，抗电压可达2.4kv，耐冷热变换，250℃12小时不变色不掉漆，反射率可达到94度，可满足LED的综合性能要求。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种高光泽高白度散热绝缘涂料，其特征在于：包括环氧底漆和有机硅面漆两种组份：
所述环氧底漆包括以下质量百分比的原料：环氧树脂8-30%，碳化硅5-40%，氮化铝0-40%，分散剂1-3%，偶联剂1-3%，固化剂4-15%，二甲苯8-20%，正丁醇3-10%；
所述有机硅面漆包括以下质量百分比的原料：有机硅树脂10-30%，钛白粉5-15%，氧化铝10-40%，氮化硼0-30%，氧化镁0-20%，分散剂1-3%，偶联剂1-3%，尼龙酸二甲酯10-30%，丁酯0-20%。
2.根据权利要求1所述的一种高光泽高白度散热绝缘涂料，其特征在于：所述环氧树脂为E51、E44中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种高光泽高白度散热绝缘涂料，其特征在于：所述碳化硅为粒径为10nm-50um中的一种或几种的混合物；所述氮化铝为粒径为10nm-50um中的一种或几种混合物。
4.根据权利要求1所述的一种高光泽高白度散热绝缘涂料，其特征在于：所述分散剂为LH110、LH9010、LH163、LH120中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种高光泽高白度散热绝缘涂料，其特征在于：所述偶联剂为LH2500、LH2501、LH2502中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种高光泽高白度散热绝缘涂料，其特征在于：所述固化剂为三乙烯四胺、DMP-30、T-31、650、651中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种高光泽高白度散热绝缘涂料，其特征在于：所述有机硅树脂为环氧改性有机硅树脂、甲基聚硅氧烷树脂、甲基苯基聚硅氧烷树脂中的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种高光泽高白度散热绝缘涂料，其特征在于：所述氧化铝为粒径为10nm-50um中的一种或几种的混合物。
9.根据权利要求1所述的一种高光泽高白度散热绝缘涂料的制备方法，其特征在于：所述氮化硼为粒径为50nm-10um中的一种或几种混合物；所述氮化硼为粒径为50nm-20um中的一种或几种的混合物。
10.如权利要求1-9中任意一项所述的一种高光泽高白度散热绝缘涂料的制备方法，其特征在于：包括以下加工步骤：
步骤A、制备底漆：按比例依次加入物料环氧树脂、二甲苯、正丁醇、分散剂、偶联剂、碳化硅、氮化铝到搅拌缸中进行分散均匀，再用砂磨机研磨到50um以下；其中底漆与固化剂按100：5-15的比例混合均匀，涂附于金属表面在室温条件下20-40分钟即可固化；
步骤B、制备面漆：按比例依次加入物料有机硅树脂、DBE、丁酯、分散剂、氧化铝、氧化镁、氮化硼、钛白粉到搅拌缸中进行分散均匀，再用砂磨机研磨到50um以下；其中面漆直接涂布于固化后的底漆，于180-230℃烘烤10-25分钟即可。
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