CN105111900B - 一种高导热高绝缘涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高导热高绝缘涂料，包括如下质量百分含量的原料组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物40‑60％；氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物30‑40％；助溶剂5‑10％；稀释剂3‑10％；固化剂0.5‑1％；上述各原料的总质量百分含量为100％。该涂料同时具备高的导热系数(5‑20W/k.m)和良好的绝缘性能，在不同的基材载体上均能完全附着，能承载5‑10KV电压击穿，耐300℃高温，可广泛应用于电路板行业，使电路板制备实现更简单的工艺和获得更良好的性能，提高产品稳定性，同时为获得各种不同用途的电路板提供了新的方法。本发明还提供了该高导热高绝缘涂料的制备方法和应用。
Description
技术领域
本发明涉及涂料领域，特别是涉及一种高导热高绝缘涂料及其制备方法和应用。
背景技术
现有的电路板中，大部分材料的热阻非常高，导致电子元器件产生的热量无法散出，从而影响电子元器件的使用稳定性，寿命及使用效果。散热绝缘涂料是一种新型功能涂料，因其可同时起到很好的散热作用，又具有绝缘的安全性能，在电器、电子、机械设备等领域有着广泛的应用。
目前，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、氧化硅等绝缘导热填料，但现有的散热绝缘涂料应用于电路板中的综合性能较差，有的散热能力不够强，有的绝缘性能不高，有的不耐高电压冲击，且不能很好地实现在金属基材上制作电路，因而使金属基材在电路板行业的使用受到了极大限制。
发明内容
鉴于此，本发明实施例第一方面提供了一种高导热高绝缘涂料，以解决现有电路板散热性能不佳的问题，以及解决现有技术无法很好地实现在金属基板上制作电路的难题。
第一方面，本发明实施例提供了一种高导热高绝缘涂料，包括如下质量百分含量的原料组分：
聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物40-60％；
氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物30-40％；
助溶剂：5-10％；
稀释剂：3-10％；
固化剂：0.5-1％；
上述各原料组分的总质量百分含量为100％。
本发明通过上述特定质量配比的各种原料的协同作用，获得的涂料兼具高导热和高绝缘性能，且在不同的基材载体上均能完全附着，能承载5-10KV的电压击穿，耐300℃高温，同时具备良好的耐酸碱性，耐盐雾，抗老化性，抗冷热循环和抗冷热冲击性能。
优选地，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物中，聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二酯的质量比为2:2-6。更优选地，聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二酯的质量比为2:3-4。
本发明采用聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物作为涂料担体，通过两种树脂的性能综合，可使涂料最终能与不同材质的载体产生良好的附着力和结合力，同时可使涂料在应用于电路板中时，可匹配电路部分的膨胀系数，提高电路板的稳定性。
优选地，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物的质量百分含量为45-55％。
氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体具有良好的导热性能，且稳定性好，添加入涂料中，可减少涂料热阻，提高涂料的整体导热性能。优选地，所述氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物的质量百分含量为30-35％。
优选地，所述氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物中，氧化铝、氮化铝与氮化硼的质量比为1:1-3:3-5，所述氧化铝的颗粒粒径为0.1-2微米、所述氮化铝的颗粒粒径为0.1-1.5微米，所述氮化硼的颗粒粒径为0.1-1微米。本发明通过采用上述质量配比和粒径范围的氧化铝、氮化铝与氮化硼进行组合，可使涂料中形成良好导热途径，使得整个涂料涂层形成导热网链，提高涂料整体导热功效，同时提高涂层的力学性能。更优选地，氧化铝、氮化铝与氮化硼的质量比为1:2:4。更优选地，所述氧化铝的颗粒粒径为1-2微米、所述氮化铝的颗粒粒径为0.5-1.5微米，所述氮化硼的颗粒粒径为0.1-0.5微米。
优选地，所述助溶剂的质量百分含量为6-8％；所述稀释剂的质量百分含量为5-8％；所述固化剂的质量百分含量为0.6-0.8％。
优选地，所述助溶剂可以为乙酰胺、醇类或醇醚类有机溶剂。具体可以是异丙醇、异丁醇、正丁醇、丙二醇甲醚、乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚等。
优选地，所述稀释剂可以为正丁醇、苯乙烯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、丁酮、丙酮、苯甲醇、环己酮、醚醇。
优选地，所述固化剂的主要成分为邻苯二甲酸二丁酯。当然，其它可实现本发明涂料固化的固化剂也适用本发明。
本发明实施例第一方面提供的一种高导热高绝缘涂料，以聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物为担体，并加入氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体导热填料，由于综合聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物和氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体等原料的优异性能，很好的解决了导热和绝缘的问题，在两种性能之间达到平衡点，其同时具备高的导热系数(5-20W/k.m)和良好的绝缘性能，在不同的基材载体上均能完全附着，能承载5-10KV的电压击穿，耐300℃高温，具备耐酸碱性，耐盐雾，抗老化性，抗冷热循环和抗冷热冲击性能，可广泛应用于电路板行业，使电路板制备实现更简单的工艺和获得更良好的性能，提高产品稳定性，同时为获得各种不同用途的电路，提供了新的方法。
第二方面，本发明实施例提供了一种上述高导热高绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
将聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物与助溶剂按比例混合，充分搅拌反应完全，得到浆料；
取氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体，充分研磨混匀后，得到氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物，在气氛保护，60-80℃温度下，将所述氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物与上述所得浆料混合，再添加稀释剂、固化剂，搅拌分散均匀，即得到高导热高绝缘涂料，上述各原料按如下质量百分含量混合：
聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物40-60％；
氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物30-40％；
助溶剂：5-10％；
稀释剂：3-10％；
固化剂：0.5-1％；
上述各原料组分的总质量百分含量为100％。
优选地，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物中，聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二酯的质量比为2:2-6。更优选地，聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二酯的质量比为2:3-4。
本发明采用聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物作为涂料担体，通过两种树脂的性能综合，可使涂料最终能与不同材质的载体产生良好的附着力和结合力，同时可使涂料在应用于电路板中时，可匹配电路部分的膨胀系数，提高电路板的稳定性。
优选地，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物的质量百分含量为45-55％。
氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体具有良好的导热性能，且稳定性好，添加入涂料中，可减少涂料热阻，提高涂料的整体导热性能。优选地，所述氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物的质量百分含量为30-35％。
优选地，所述氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物中，氧化铝、氮化铝与氮化硼的质量比为1:1-3:3-5，所述氧化铝的颗粒粒径为0.1-2微米、所述氮化铝的颗粒粒径为0.1-1.5微米，所述氮化硼的颗粒粒径为0.1-1微米。本发明通过采用上述质量配比和粒径范围的氧化铝、氮化铝与氮化硼进行组合，可使涂料中形成良好导热途径，使得整个涂料涂层形成导热网链，提高涂料整体导热功效，同时提高涂层的力学性能。更优选地，氧化铝、氮化铝与氮化硼的质量比为1:2:4。更优选地，所述氧化铝的颗粒粒径为1-2微米、所述氮化铝的颗粒粒径为0.5-1.5微米，所述氮化硼的颗粒粒径为0.1-0.5微米。
优选地，所述助溶剂的质量百分含量为6-8％；所述稀释剂的质量百分含量为5-8％；所述固化剂的质量百分含量为0.6-0.8％。
优选地，所述助溶剂可以为乙酰胺、醇类或醇醚类有机溶剂。具体可以是异丙醇、异丁醇、正丁醇、丙二醇甲醚、乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚等。
优选地，所述稀释剂可以为正丁醇、苯乙烯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、丁酮、丙酮、苯甲醇、环己酮、醚醇。
优选地，所述固化剂的主要成分为邻苯二甲酸二丁酯。当然，其它可实现本发明涂料固化的固化剂也适用本发明。
优选地，所述气氛可以为氮气、氩气或氦气。
优选地，所述搅拌的速度为200-500r/min，所述搅拌分散过程可在三辊机中完成。
本发明实施例第二方面提供的制备方法，工艺简单，制备得到的高导热高绝缘涂料同时具备高的导热系数(5-20W/k.m)和良好的绝缘性能，在不同的基材载体上均能完全附着，能承载5-10KV的电压击穿，耐300℃高温，具备耐酸碱性，耐盐雾，抗老化性，抗冷热循环和抗冷热冲击性能，可广泛应用于电路板行业。
第三方面，本发明实施例提供了上述第一方面所述的高导热高绝缘涂料的应用，包括：将所述高导热高绝缘涂料均匀涂敷或印刷在基底上，于140-170℃温度下固化，形成高导热高绝缘涂层。得到高导热高绝缘涂层后，可根据实际需要制备成电路板、其他电子元器件等产品。
所述基底可以是塑料、陶瓷、金属等材质，所述固化的时间为30～50分钟。具体地，固化时间可根据预制作的涂层厚度而定。
本发明实施例第三方面中所得高导热高绝缘涂层具备高的导热系数(5-20W/k.m)和良好的绝缘性能，能承载5-10KV的电压击穿，耐300℃高温，具备良好的耐酸碱性，耐盐雾，抗老化性，抗冷热循环和抗冷热冲击性能。
本发明实施例上述提供的高导热高绝缘涂料，由于具有高绝缘性为电路板行业在金属基材上实现电路提供了可能，并可实现异型电路的制作，如曲面，3D面等，由于金属基材的优良机加工性，可塑性，耐用性，因而为整个电路板行业发展，提供了新的方向。
本发明实施例的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。
具体实施方式
以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。
下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。其中，本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。
实施例一
一种高导热高绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
将质量比为2:3的聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物与助溶剂异丙醇按比例混合，充分搅拌反应完全，得到浆料；
取氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体，充分研磨混匀后，得到氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物，在氮气气氛保护，80℃温度下，将氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物与上述所得浆料混合，再添加稀释剂丙酮、固化剂，220r/min搅拌分散均匀，即得到高导热高绝缘涂料，上述各原料按如下质量百分含量配比混合：聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物50％；氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物40％；助溶剂：5％；稀释剂：4％；固化剂：1％。
本实施例中，氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物中，氧化铝、氮化铝与氮化硼的质量比为1:2:4，所述氧化铝的颗粒粒径为1微米，所述氮化铝的颗粒粒径为0.5微米，所述氮化硼的颗粒粒径为0.1微米。
实施例二
一种高导热高绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
将质量比为2:3的聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物与助溶剂正丁醇按比例混合，充分搅拌反应完全，得到浆料；
取氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体，充分研磨混匀后，得到氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物，在氮气气氛保护，80℃温度下，将氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物与上述所得浆料混合，再添加稀释剂正丁醇、固化剂，220r/min搅拌分散均匀，即得到高导热高绝缘涂料，上述各原料按如下质量百分含量配比混合：聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物50％；氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物35％；助溶剂：8％；稀释剂：6％；固化剂：1％。
本实施例中，氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物中，氧化铝、氮化铝与氮化硼的质量比为1:3:5，所述氧化铝的颗粒粒径为1微米，所述氮化铝的颗粒粒径为0.5微米，所述氮化硼的颗粒粒径为0.1微米。
实施例三
一种高导热高绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
将质量比为2:5的聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物与助溶剂乙二醇乙醚按比例混合，充分搅拌反应完全，得到浆料；
取氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体，充分研磨混匀后，得到氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物，在氮气气氛保护，80℃温度下，将氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物与上述所得浆料混合，再添加稀释剂乙酸乙酯、固化剂，220r/min搅拌分散均匀，即得到高导热高绝缘涂料，上述各原料按如下质量百分含量配比混合：聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物60％；氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物30％；助溶剂：5％；稀释剂：4％；固化剂：1％。
本实施例中，氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物中，氧化铝、氮化铝与氮化硼的质量比为1:1:3，所述氧化铝的颗粒粒径为2微米，所述氮化铝的颗粒粒径为1.5微米，所述氮化硼的颗粒粒径为0.5微米。
实施例四
一种高导热高绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
将质量比为2:6的聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物与助溶剂异丙醇按比例混合，充分搅拌反应完全，得到浆料；
取氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体，充分研磨混匀后，得到氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物，在氮气气氛保护，80℃温度下，将氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物与上述所得浆料混合，再添加稀释剂丙酮、固化剂，220r/min搅拌分散均匀，即得到高导热高绝缘涂料，上述各原料按如下质量百分含量配比混合：聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物42％；氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物40％；助溶剂：10％；稀释剂：7.5％；固化剂：0.5％。
本实施例中，氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物中，氧化铝、氮化铝与氮化硼的质量比为1:2:4，所述氧化铝的颗粒粒径为0.1微米，所述氮化铝的颗粒粒径为1微米，所述氮化硼的颗粒粒径为0.1微米。
实施例五
一种高导热高绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
将质量比为2:3的聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物与助溶剂异丙醇按比例混合，充分搅拌反应完全，得到浆料；
取氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体，充分研磨混匀后，得到氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物，在氮气气氛保护，80℃温度下，将氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物与上述所得浆料混合，再添加稀释剂丙酮、固化剂，220r/min搅拌分散均匀，即得到高导热高绝缘涂料，上述各原料按如下质量百分含量配比混合：聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物50％；氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物35％；助溶剂：10％；稀释剂：4.5％；固化剂：0.5％。
本实施例中，氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物中，氧化铝、氮化铝与氮化硼的质量比为1:2:4，所述氧化铝的颗粒粒径为1微米，所述氮化铝的颗粒粒径为0.5微米，所述氮化硼的颗粒粒径为0.1微米。
经检测，本发明上述实施例所得高导热高绝缘涂料的导热系数可达到5-20W/k.m，能承载5-10KV的电压击穿，耐300℃高温，耐酸碱性，耐96小时盐雾测试达到9级标准，抗冷热循环和抗冷热冲击性能良好，能通过双85测试(温度85℃，湿度85)，以及能通过UV72小时测试，本发明实施例所得高导热高绝缘涂料在金属等材质基底上的附着力为一级。
实施例六
一种高导热高绝缘涂料的应用，具体为：
取一洁净金属基板，将本发明实施例一所制得的高导热高绝缘涂料均匀涂敷在该金属基板上，于150℃温度下固化50分钟，形成高导热高绝缘涂层，得到高导热金属基板，在该高导热金属基板上制作电路，得到金属基电路板。
实施例七
一种高导热高绝缘涂料的应用，具体为：
取一洁净金属基板，将本发明实施例一所制得的高导热高绝缘涂料均匀涂敷在该金属基板上，于170℃温度下固化30分钟，形成高导热高绝缘涂层，得到高导热金属基板，在该高导热金属基板上制作电路，得到金属基电路板。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种高导热高绝缘涂料，其特征在于，包括如下质量百分含量的原料组分：
聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物40-60％，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二酯的质量比为2:2-6；
氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物30-40％；
助溶剂：5-10％；
稀释剂：3-10％；
邻苯二甲酸二丁酯：0.5-1％；
上述各原料组分的总质量百分含量为100％。
2.如权利要求1所述的高导热高绝缘涂料，其特征在于，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物的质量百分含量为45-55％。
3.如权利要求1所述的高导热高绝缘涂料，其特征在于，所述氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物的质量百分含量为30-35％。
4.如权利要求1所述的高导热高绝缘涂料，其特征在于，所述助溶剂的质量百分含量为6-8％；所述稀释剂的质量百分含量为5-8％；所述邻苯二甲酸二丁酯的质量百分含量为0.6-0.8％。
5.如权利要求1所述的高导热高绝缘涂料，其特征在于，所述氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物中，氧化铝、氮化铝与氮化硼的质量比为1:1-3:3-5，所述氧化铝的颗粒粒径为0.1-2微米、所述氮化铝的颗粒粒径为0.1-1.5微米，所述氮化硼的颗粒粒径为0.1-1微米。
6.如权利要求1所述的高导热高绝缘涂料，其特征在于，所述助溶剂为乙酰胺、醇类或醇醚类有机溶剂，所述稀释剂为正丁醇、苯乙烯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、丁酮、丙酮、苯甲醇、环己酮、醚醇。
7.一种高导热高绝缘涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物与助溶剂按比例混合，充分搅拌反应完全，得到浆料；
取氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体，充分研磨混匀后，得到氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物，在气氛保护，60-80℃温度下，将所述氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物与上述所得浆料混合，再添加稀释剂、邻苯二甲酸二丁酯，搅拌分散均匀，即得到高导热高绝缘涂料，上述各原料按如下质量百分含量混合：
聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物40-60％，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二酯的质量比为2:2-6；
氧化铝、氮化铝与氮化硼粉体混合物30-40％；
助溶剂：5-10％；
稀释剂：3-10％；
邻苯二甲酸二丁酯：0.5-1％；
上述各原料组分的总质量百分含量为100％。
8.如权利要求1-6任一项所述的高导热高绝缘涂料的应用，其特征在于，包括：将所述高导热高绝缘涂料均匀涂敷或印刷在基底上，于140-170℃温度下固化，形成高导热高绝缘涂层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20180511 Termination date: 20180918 |