CN104861748A - 一种强耐老化散热涂料及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种强耐老化散热涂料及制备方法，其包括以下重量份数的成分：纳米石墨35-50份、纯硅胶5-12份、锆英粉1-3份、氧化铝4-7份、煅烧钾长石1-4份、木糖醇3-6份、凹凸棒土3-6份、硅灰4-7份、重晶石粉4-7份、纯净水30-45份、六钛晶须3-6份、氧化锆3-6份和改性剂6-10份等；所述改性剂包括以下重量份数：改性醇酸树脂25-40份、石墨烯3-7份、石英砂3-7份、柠檬酸3-7份等；其制备步骤包括混料、球磨和低温改性处理。本发明通过加入改性剂进行处理后，所述制得的散热涂料涂布到金属件的表面，提高了耐候性、耐热性和粘附力，避免脱落和老化，延长使用寿命。

Description

一种强耐老化散热涂料及制备方法

技术领域

本发明涉及散热涂料技术领域，尤其涉及一种强耐老化散热涂料及制备方法。

背景技术

在社会快速发展中，使得各种电器产品都在向着小型化、轻量化、紧凑化以及高效化方向发展，所以具有高功率的电子产品得到迅猛发展，而由此产生的大量的热量没有散发空间将直接影响电子产品的工作稳定性、操作安全性以及使用寿命，常规的冷却方式已经不能满足高功率电子产品的散热要求，所以就必须要提高电子产品的散热率，而目前采用的最多的是涂附散热涂料。

散热涂料，是通过提高物体表面辐射效率(特别是提高红外辐射效率)，增强物体散热性能，具有成本低，实施起来简单，辐射散热降温涂料直接施工到要散热降温的物体表面，辐射散热降温涂料能够以红外波向大气空间辐射物体上的热量，降低物体表面和内部温度，散热降温明显。涂料散热不受周围介质影响，涂料散热可以在真空环境中使用。涂料在起到辐射降温的同时，还可以增加自洁性、绝缘性、防腐性、防水性、抗酸碱等性能。

目前，在散热涂料中常用的散热填料为氮化铝、氮化硅、氧化铝、氧化铍、氧化镁、氧化硅以及氧化锌等，这些高导热性的材料的价格较高，并且制备涂料的有机溶剂毒性较大会造成环境污染，还会发生部分胶化的现象，因此，就需要一种价格低、环境友好并且不会出现胶化现象的散热涂料；而专利号为CN104387904 A的发明专利公开了一种铸铁件表面用散热涂料解决了上述缺陷，但是本专利的散热涂料的耐候性、耐热性和粘附力高，容易脱落及老化，使用寿命低。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的不足和缺陷提出一种强耐老化散热涂料及制备方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种强耐老化散热涂料，其包括以下重量份数的成分：纳米石墨35-50份、纯硅胶5-12份、锆英粉1-3份、氧化铝4-7份、煅烧钾长石1-4份、木糖醇3-6份、凹凸棒土3-6份、硅灰4-7份、重晶石粉4-7份、纯净水30-45份、六钛晶须3-6份、氧化锆3-6份、改性剂6-10份、纳米负离子粉3-8份、氮化硅3-8份、铬铁矿粉3-8份、硼酸水溶液3-8份、纳米二氧化钛3-8份、聚酯多元醇3-8份、消石灰粉3-8份；

所述改性剂包括以下重量份数：环氧改性醇酸树脂25-40份、石墨烯3-7份、石英砂3-7份、柠檬酸3-7份、漆黄素3-7份、茶叶生物碱3-7份、甲基硅油3-7份、木质素磺酸钙1-5份、羧甲基纤维素1-5份、松香皂1-5份、甲基紫1-5份、苦杏碱1-5份。

优选的，其还包括刚玉粉8-15份。刚玉粉具有较高有熔点，增加了散热涂热的耐高温性能。

优选的，所述改性剂还包括玉石粉7-12份。

玉石粉可祛除建筑材料所产生的有害气体和食物，烟等各种生活气味，无放射性，健康环保，阻断燃烧，保温防结霜。玉石膨胀系数小，在涂料中适当搭配，会克服涂层起皮剥落的缺点。

优选的，其包括以下重量份数的成分：纳米石墨48份、纯硅胶10份、锆英粉2.5份、氧化铝5.5份、煅烧钾长石3份、木糖醇4.5份、凹凸棒土4份、硅灰6份、重晶石粉5份、纯净水38份、六钛晶须4.5份、氧化锆5.5份、改性剂8.5份、纳米负离子粉6.5份、氮化硅3.5份、铬铁矿粉4.5份、硼酸水溶液5.5份、聚酯多元醇5份、消石灰粉6份、刚玉粉10份；

所述改性剂包括以下重量份数：改性醇酸树脂35份、石墨烯5.5份、石英砂4.5份、柠檬酸5份、漆黄素4.5份、茶叶生物碱5.5份、二甲基硅油4份、木质素磺酸钙3.5份、羧甲基纤维素2.5份、松香皂2份、甲基紫2.5份、苦杏碱2份、玉石粉9.5份。

一种上述的强耐老化散热涂料的制备方法，其包括以下步骤：

a)、将各组分放入混料机进行混料处理；

b)、混匀后再放入球磨机球磨；

c)、将球磨后物料进行低温改性处理，在零下12-18℃左右的环境下进行匀速搅拌，2-3小时后移至常温环境下，包装即可获得散热涂料。

优选的，步骤a)中，混料时间为50-80分钟。

优选的，步骤b)中，球磨时间是4-6小时。

优选的，所述改性剂的制备方法包括以下步骤：

1)将石英砂以无水乙醇为分散介质，其中物料与乙醇的质量比为1：15，在超声清洗机上超声分散1-1.5小时；

2)把经超声分散的石英砂放入尼龙球磨罐中，再加入环氧改性醇酸树脂、石墨烯、漆黄素、木质素磺酸钙、羧甲基纤维素、松香皂、甲基紫及苦杏碱，以玛瑙球为磨球，球料质量比为6：1，在转速为150-180转/分的条件下，连续球磨2.5-4时；

3)将球磨完毕的粉料连同玛瑙磨球一起倒入粉料盘中，在65-95℃下烘干，把烘干的粉料过筛，取出玛瑙磨球，进行研磨，直至无较大团聚为止，至此，混合粉料的制备完毕；

4)将步骤3)中的混合物料与柠檬酸、茶叶生物碱、苦杏碱及甲基硅油混合均匀，在50-70℃环境下低温烘烤2-3小时，至水分含量低于20％，取出，研成粉即可。

本发明通过加入改性剂进行处理后，所述制得的散热涂料涂布到金属件的表面，提高了耐候性、耐热性和粘附力，避免脱落和老化，延长使用寿命。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

一种强耐老化散热涂料的制备方法

a)、将各组分放入混料机进行混料处理，混料时间为70分钟

b)、混匀后再放入球磨机球磨，球磨时间为5.5小时

c)、将球磨后物料进行低温改性处理，在零下18℃左右的环境下进行匀速搅拌，2小时后移至常温环境下，包装即可获得散热涂料。

此涂料按百分数包括以下组分：纳米石墨35份、纯硅胶8份、锆英粉2份、氧化铝4份、煅烧钾长石3份、木糖醇5份、凹凸棒土4份、硅灰7份、重晶石粉6份、纯净水35份、六钛晶须6份、氧化锆5份、改性剂8份、纳米负离子粉6份、氮化硅6份、铬铁矿粉5份、硼酸水溶液7份、纳米二氧化钛8份、聚酯多元醇5份、消石灰粉7份；

所述改性剂包括以下重量份数：环氧改性醇酸树脂25份、石墨烯5份、石英砂6份、柠檬酸7份、漆黄素4份、茶叶生物碱7份、甲基硅油5份、木质素磺酸钙2份、羧甲基纤维素1份、松香皂5份、甲基紫3份、苦杏碱2份。

对比实施例1(专利号为CN104387904 A的发明专利)

一种铁铸件表面用散热涂料的制备方法

a)、将各组分放入混料机进行混料处理，混料时间为70分钟；

b)、混匀后再放入球磨机球磨，球磨时间为5.5小时；

c)、将球磨后物料进行低温改性处理，在零下18℃左右的环境下进行匀速搅拌，2小时后移至常温环境下，包装即可获得散热涂料。

本实施例中的各组分按质量份数包括：水溶性环氧树脂30份、蓝晶石粉5份、硅溶胶3份、锆英粉4份、氧化铝3份、煅烧钾长石5份、木糖醇2份、煅烧高岭土2份、重晶石粉3份、大颗粒石墨5份、去离子水50份、六钛晶须2份、鳞片石墨2份、氧化锆2份、改性剂5份、纳米负离子粉2份、氮化硅2份、铬铁矿粉2份、硼酸水溶液2份、纳米二氧化钛1份、聚酯多元醇2份、消石灰粉2份。

其中改性剂按质量份数包括：：改性玉米淀粉20份、石墨烯2份、石英砂2份、柠檬酸2份、漆黄素2份、茶叶生物碱5份、甲基硅油2份、木质素磺酸钙0.5份、木质纤维素0.5份、松香皂0.5份、甲基紫0.5份、苦杏碱0.5份。

涂装使用实施例1的涂料的金属件与涂装使用对比实施例1的涂料的金属件进行多个测试对比，测试结果见下表1。

表1

从上表1实施例1与对比实施例1的对比试验结果可得，使用实施例1的涂料提高了涂层的导热效果，耐老化，不会变色；而且不容易脱落；增强了金属件的散热性能以及涂层表面的物料机械性能；环氧改性醇酸树脂是用40％的一阶热固性酚醛树脂和60％的二酚基丙烷型环氧树脂混合物制成的复合材料可以兼具两种树脂的优点，改善它们各自的缺点，从而达到改性的目的。这种混合物具有环氧树脂优良的粘结性，改进了酚醛树脂的脆性，同时具有酚醛树脂优良的耐热性，改进了环氧树脂耐热性较差的缺点。这种改性是通过酚醛树脂中的羟甲基与环氧树脂中的羟基及环氧基进行化学反应，以及酚醛树脂中的酚羟基与环氧树脂中的环氧基进行化学反应，最后交联成复杂的体型结构来达到的。而纳米石墨具有优质天然超微细石墨粉的性能，在高温条件下具有特殊的抗氧化性。自润滑性和可塑性，同时具有良好的导电、导热和附着性；大大的提高金属件的耐候性、耐老化性和耐热性。

实施例2

一种强耐老化散热涂料的制备方法

a)、将各组分放入混料机进行混料处理，混料时间为50分钟；

b)、混匀后再放入球磨机球磨，球磨时间为6小时；

c)、将球磨后物料进行低温改性处理，在零下12℃左右的环境下进行匀速搅拌，3小时后移至常温环境下，包装即可获得散热涂料。

此涂料按百分数包括以下组分：纳米石墨50份、纯硅胶12份、锆英粉3份、氧化铝7份、煅烧钾长石4份、木糖醇3份、凹凸棒土6份、硅灰5份、重晶石4-7份、纯净水45份、六钛晶须6份、氧化锆5份、改性剂10份、纳米负离子粉3份、氮化硅6份、铬铁矿粉8份、硼酸水溶液7份、纳米二氧化钛6份、聚酯多元醇3份、消石灰粉4份；

所述改性剂包括以下重量份数：环氧改性醇酸树脂40份、石墨烯7份、石英砂5份、柠檬酸3份、漆黄素6份、茶叶生物碱5份、甲基硅油7份、木质素磺酸钙4份、羧甲基纤维素1份、松香皂2份、甲基紫5份、苦杏碱4份。

本实施例制得的散热涂料，耐老化时间4700小时，耐温高温330℃，导热系数340W/(m·℃)，颜色不变；粘接强度为40kN/m。

实施例3

一种强耐老化散热涂料的制备方法

a)、将各组分放入混料机进行混料处理，混料时间为75分钟；

b)、混匀后再放入球磨机球磨，球磨时间为4.5小时；

c)、将球磨后物料进行低温改性处理，在零下18℃左右的环境下进行匀速搅拌，2.5小时后移至常温环境下，包装即可获得散热涂料。

此涂料按百分数包括以下组分：纳米石墨40份、纯硅胶5份、锆英粉3份、氧化铝4份、煅烧钾长石4份、木糖醇6份、凹凸棒土3份、硅灰4份、重晶石粉5份、纯净水35份、六钛晶须3份、氧化锆6份、改性剂6份、纳米负离子粉7份、氮化硅5份、铬铁矿粉8份、硼酸水溶液5份、纳米二氧化钛3份、聚酯多元醇8份、消石灰粉8份、刚玉粉12份；

所述改性剂包括以下重量份数：环氧改性醇酸树脂30份、石墨烯3份、石英砂7份、柠檬酸6份、漆黄素7份、茶叶生物碱3份、甲基硅油7份、木质素磺酸钙3份、羧甲基纤维素2份、松香皂1份、甲基紫1份、苦杏碱4份、玉石粉9份。

本实施例制得的散热涂料，耐老化时间4900小时，耐温高温320℃，导热系数360W/(m·℃)，颜色不变；粘接强度为43kN/m。

实施例4

一种强耐老化散热涂料的制备方法

a)、将各组分放入混料机进行混料处理，混料时间为70分钟；

b)、混匀后再放入球磨机球磨，球磨时间为5.5小时；

c)、将球磨后物料进行低温改性处理，在零下16℃左右的环境下进行匀速搅拌，2小时后移至常温环境下，包装即可获得散热涂料。

此涂料按百分数包括以下组分：纳米石墨45份、纯硅胶10份、锆英粉2份、氧化铝7份、煅烧钾长石3份、木糖醇5份、凹凸棒土5份、硅灰6份、重晶石粉4份、纯净水40份、六钛晶须6份、氧化锆4份、改性剂7份、纳米负离子粉5份、氮化硅7份、铬铁矿粉3份、硼酸水溶液8份、纳米二氧化钛4份、聚酯多元醇6份、消石灰粉4份、刚玉粉15；

所述改性剂包括以下重量份数：环氧改性醇酸树脂35份、石墨烯7份、石英砂7份、柠檬酸4份、漆黄素4份、茶叶生物碱5份、甲基硅油4份、木质素磺酸钙5份、羧甲基纤维素4份、松香皂3份、甲基紫4份、苦杏碱2份、玉石粉12份。

本实施例制得的散热涂料，耐老化时间5000小时，耐温高温350℃，导热系数350W/(m·℃)，颜色不变；粘接强度为44kN/m。

实施例5

一种强耐老化散热涂料的制备方法

a)、将各组分放入混料机进行混料处理，混料时间为65分钟；

b)、混匀后再放入球磨机球磨，球磨时间为5小时；

c)、将球磨后物料进行低温改性处理，在零下14℃左右的环境下进行匀速搅拌，3小时后移至常温环境下，包装即可获得散热涂料。

此涂料按百分数包括以下组分：纳米石墨38份、纯硅胶7份、锆英粉1份、氧化铝7份、煅烧钾长石1份、木糖醇6份、凹凸棒土3份、硅灰5份、重晶石粉6份、纯净水36份、六钛晶须6份、氧化锆4份、改性剂9份、纳米负离子粉6份、氮化硅5份、铬铁矿粉4份、硼酸水溶液3份、纳米二氧化钛7份、聚酯多元醇3份、消石灰粉5份；

所述改性剂包括以下重量份数：环氧改性醇酸树脂32份、石墨烯6份、石英砂3份、柠檬酸4份、漆黄素5份、茶叶生物碱4份、甲基硅油6份、木质素磺酸钙5份、羧甲基纤维素4份、松香皂2份、甲基紫5份、苦杏碱3份。

本实施例制得的散热涂料，耐老化时间4800小时，耐温高温310℃，导热系数340W/(m·℃)，颜色不变；粘接强度为42kN/m。

实施例6

一种强耐老化散热涂料的制备方法

a)、将各组分放入混料机进行混料处理，混料时间为80分钟；

b)、混匀后再放入球磨机球磨，球磨时间为4小时；

c)、将球磨后物料进行低温改性处理，在零下17℃左右的环境下进行匀速搅拌，2.5小时后移至常温环境下，包装即可获得散热涂料。

此涂料按百分数包括以下组分：纳米石墨48份、纯硅胶11份、锆英粉3份、氧化铝7份、煅烧钾长石4份、木糖醇6份、凹凸棒土3份、硅灰4份、重晶石粉5份、纯净水36份、六钛晶须4份、氧化锆6份、改性剂8份、纳米负离子粉6份、氮化硅8份、铬铁矿粉8份、硼酸水溶液7份、纳米二氧化钛4份、聚酯多元醇7份、消石灰粉3份、刚玉粉8份；

所述改性剂包括以下重量份数：环氧改性醇酸树脂28份、石墨烯5份、石英砂7份、柠檬酸5份、漆黄素4份、茶叶生物碱5份、甲基硅油6份、木质素磺酸钙4份、羧甲基纤维素3份、松香皂4份、甲基紫1份、苦杏碱4份、玉石粉7份。

本实施例制得的散热涂料，耐老化时间5100小时，耐温高温370℃，导热系数360W/(m·℃)，颜色不变；粘接强度为47kN/m。

实施例7

一种强耐老化散热涂料的制备方法

a)、将各组分放入混料机进行混料处理，混料时间为75分钟；

b)、混匀后再放入球磨机球磨，球磨时间为4.5小时；

c)、将球磨后物料进行低温改性处理，在零下13℃左右的环境下进行匀速搅拌，2.5小时后移至常温环境下，包装即可获得散热涂料。

此涂料按百分数包括以下组分：纳米石墨38份、纯硅胶6份、锆英粉3份、氧化铝4份、煅烧钾长石1份、木糖醇5份、凹凸棒土4份、硅灰6份、重晶石粉4份、纯净水42份、六钛晶须6份、氧化锆5份、改性剂7份、纳米负离子粉6份、氮化硅3份、铬铁矿粉8份、硼酸水溶液4份、纳米二氧化钛6份、聚酯多元醇5份、消石灰粉5份；

所述改性剂包括以下重量份数：环氧改性醇酸树脂38份、石墨烯7份、石英砂7份、柠檬酸5份、漆黄素6份、茶叶生物碱4份、甲基硅油5份、木质素磺酸钙3份、羧甲基纤维素2份、松香皂4份、甲基紫5份、苦杏碱1份。

本实施例制得的散热涂料，耐老化时间4900小时，耐温高温350℃，导热系数350W/(m·℃)，颜色不变；粘接强度为46kN/m。

实施例8

一种强耐老化散热涂料的制备方法

a)、将各组分放入混料机进行混料处理，混料时间为55分钟；

b)、混匀后再放入球磨机球磨，球磨时间为6小时；

c)、将球磨后物料进行低温改性处理，在零下17℃左右的环境下进行匀速搅拌，2-3小时后移至常温环境下，包装即可获得散热涂料。

此涂料按百分数包括以下组分：纳米石墨42份、纯硅胶10份、锆英粉1份、氧化铝6份、煅烧钾长石2份、木糖醇5份、凹凸棒土6份、硅灰4份、重晶石粉5份、纯净水32份、六钛晶须3份、氧化锆5份、改性剂9份、纳米负离子粉7份、氮化硅5份、铬铁矿粉4份、硼酸水溶液3份、纳米二氧化钛8份、聚酯多元醇6份、消石灰粉5份、刚玉粉10份；

所述改性剂包括以下重量份数：环氧改性醇酸树脂37份、石墨烯4份、石英砂6份、柠檬酸7份、漆黄素3份、茶叶生物碱5份、甲基硅油6份、木质素磺酸钙1份、羧甲基纤维素4份、松香皂3份、甲基紫2份、苦杏碱5份、玉石粉10份。

本实施例制得的散热涂料，耐老化时间4700小时，耐温高温310℃，导热系数370W/(m·℃)，颜色不变；粘接强度为48kN/m。

实施例9

一种强耐老化散热涂料的制备方法

a)、将各组分放入混料机进行混料处理，混料时间为65分钟；

b)、混匀后再放入球磨机球磨，球磨时间为5.5小时；

c)、将球磨后物料进行低温改性处理，在零下17℃左右的环境下进行匀速搅拌，2-3小时后移至常温环境下，包装即可获得散热涂料。

此涂料按百分数包括以下组分：纳米石墨48份、纯硅胶10份、锆英粉2.5份、氧化铝5.5份、煅烧钾长石3份、木糖醇4.5份、凹凸棒土4份、硅灰6份、重晶石粉5份、纯净水38份、六钛晶须4.5份、氧化锆5.5份、改性剂8.5份、纳米负离子粉6.5份、氮化硅3.5份、铬铁矿粉4.5份、硼酸水溶液5.5份、聚酯多元醇5份、消石灰粉6份、刚玉粉10份；

所述改性剂包括以下重量份数：改性醇酸树脂35份、石墨烯5.5份、石英砂4.5份、柠檬酸5份、漆黄素4.5份、茶叶生物碱5.5份、二甲基硅油4份、木质素磺酸钙3.5份、羧甲基纤维素2.5份、松香皂2份、甲基紫2.5份、苦杏碱2份、玉石粉9.5份。

本实施例制得的散热涂料，耐老化时间5300小时，耐温高温370℃，导热系数390W/(m·℃)，颜色不变；粘接强度为51kN/m。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种强耐老化散热涂料，其特征在于：其包括以下重量份数的成分：纳米石墨35-50份、纯硅胶5-12份、锆英粉1-3份、氧化铝4-7份、煅烧钾长石1-4份、木糖醇3-6份、凹凸棒土3-6份、硅灰4-7份、重晶石粉4-7份、纯净水30-45份、六钛晶须3-6份、氧化锆3-6份、改性剂6-10份、纳米负离子粉3-8份、氮化硅3-8份、铬铁矿粉3-8份、硼酸水溶液3-8份、聚酯多元醇3-8份、消石灰粉3-8份；

所述改性剂包括以下重量份数：改性醇酸树脂25-40份、石墨烯3-7份、石英砂3-7份、柠檬酸3-7份、漆黄素3-7份、茶叶生物碱3-7份、二甲基硅油3-7份、木质素磺酸钙1-5份、羧甲基纤维素1-5份、松香皂1-5份、甲基紫1-5份、苦杏碱1-5份。

2.根据权利要求1所述的强耐老化散热涂料，其特征在于：其还包括刚玉粉8-15份。

3.根据权利要求2所述的强耐老化散热涂料，其特征在于：所述改性剂还包括玉石粉7-12份。

4.根据权利要求3所述的强耐老化散热涂料，其特征在于：其包括以下重量份数的成分：纳米石墨48份、纯硅胶10份、锆英粉2.5份、氧化铝5.5份、煅烧钾长石3份、木糖醇4.5份、凹凸棒土4份、硅灰6份、重晶石粉5份、纯净水38份、六钛晶须4.5份、氧化锆5.5份、改性剂8.5份、纳米负离子粉6.5份、氮化硅3.5份、铬铁矿粉4.5份、硼酸水溶液5.5份、聚酯多元醇5份、消石灰粉6份、刚玉粉10份；

所述改性剂包括以下重量份数：改性醇酸树脂35份、石墨烯5.5份、石英砂4.5份、柠檬酸5份、漆黄素4.5份、茶叶生物碱5.5份、二甲基硅油4份、木质素磺酸钙3.5份、羧甲基纤维素2.5份、松香皂2份、甲基紫2.5份、苦杏碱2份、玉石粉9.5份。

5.根据权利要求1所述的强耐老化散热涂料，其特征在于：所述改性醇酸树脂为环氧改性醇酸树脂。

6.一种如权利要求1-5所述的强耐老化散热涂料的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：

a)、将各组分放入混料机进行混料处理；

b)、混匀后再放入球磨机球磨；

c)、将球磨后物料进行低温改性处理，在零下12-18℃左右的环境下进行匀速搅拌，2-3小时后移至常温环境下，包装即可获得散热涂料。

7.根据权利要求5所述的强耐老化散热涂料的制备方法，其特征在于：步骤a)中，混料时间为50-80分钟。

8.根据权利要求5所述的强耐老化散热涂料的制备方法，其特征在于：步骤b)中，球磨时间是4-6小时。