CN105949951B - 一种用于散热器的水性导热涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于散热器的水性导热涂料及其制备方法，属于涂料技术领域。包括有按重量份计的如下组分：水性环氧树脂20～45份、包含改性纳米粒子的有机硅树脂10～15份、硅溶胶5～10份、导热填料15～30份、防腐填料5～10份、水20～45份、助剂1～5份。本发明所提供的水性导热涂料具有附着力好、导热性能好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于散热器的水性导热涂料及其制备方法，属于涂料技术领域。
背景技术
换热器作为化工行业中不可或缺的设备，其设备的投资达到总投资的10～40%左右， 每年因换热器的腐蚀而导致巨大的经济损失。换热器防腐蚀导热涂料不仅需要保证其有足 够的耐腐蚀性能，还要保证其良好的导热性能。传统的换热器防腐蚀导热涂料有环氧-酚醛 系防腐蚀导热涂料，该种涂料有着优异的耐酸碱性能，但该类涂料不耐温，在工作温度超 过200℃时便不适宜使用。
CN102876176A公开了一种用于换热器的涂料及其制备方法，该涂料包括以下组分及重量份含量：成膜树脂30～50、添加剂树脂5～30、颜料10～20、填料0～10、助剂2～5、溶剂10～40、触变剂0.5～1，将添加剂树脂加入到部分溶剂中搅拌，膨润土加入到剩余溶剂中，再加入余下组分，最后加入添加剂树脂，调节粘度后冷却至室温即可。CN105295639A涉及一种换热器内壁及其制备方法，属于防腐涂料制备技术领域；其中各组分的重量份为氨基树脂30～40份、呋喃树脂25～35份、陶瓷粉5～10份、滑石粉3～7份、硬脂酸锌6～10份、活性稀释剂3～7份、氯乙烯11～15份、无水乙醇40～46份、丁醚化氨基树脂8～12份、抗氧化剂1～5份、抗静电剂2～8份；其制备方法为将固体原料混合均匀，球磨30～40min，再加入其他原料，在3000～3500r/min条件下搅拌30～35min后，在45～55℃条件下超声处理30～40min，即得成品。CN101328386A公开了一种用于燃气设备的铜质换热器防腐涂料及其加工方法，其组分和重量百分比如下：丙烯酸改性有机硅树脂40～60%，环氧树脂2～10%，溶剂15～35%，氨基树脂3～8%，钛白粉0～5%，碳黑4～6%，石墨粉2～3%，分散剂0.3～0.5%，云母粉0～3%，滑石粉0～3%，助剂0.5～2%。
但是，上述的涂料存在着附着力和导热性能不佳的问题。
发明内容
本发明的目的是：提供一种应用于散热部件上使用的水性涂料，要求具有附着力好、导热性能好的优点。
技术方案是：
一种用于散热器的水性导热涂料，包括有按重量份计的如下组分：
水性环氧树脂20～45份、包含改性纳米粒子的有机硅树脂10～15份、硅溶胶5～10份、导热填料15～30份、防腐填料5～10份、水20～45份、助剂1～5份。
所述的导热填料是氮化铝、玻璃粉、硫酸钡和钛白粉的任意重量比混合物，优选范围是等重量比的混合物。
所述的防腐填料是磷酸锌、改性磷酸锌、钼酸锌一种或几种任意比例混合物。
所述的硅溶胶中的固含量范围是20～30wt%。
所述的助剂是由润湿剂、分散剂、成膜助剂、pH调节剂、消泡剂、流变助剂按任意比例混合物。
所述的包含改性纳米粒子的有机硅树脂的制备方法是：
第1步、按重量份计，取甲基三乙氧基硅烷60～80份，加入至700～900份水中，在水解催化剂的作用下进行水解；水解完成后，升温进行聚合反应，反应结束后进行减压蒸馏，得到有机硅树脂；
第2步、将有机硅树脂、1-三氟甲基-1,3-丁二烯10～20份、钛酸酯催化剂0.4～0.7份、乙酸乙酯15～20份混合均匀，在氩气的保护下，加热进行脱水缩合反应，得到改性有机硅树脂；
第3步、将改性有机硅树脂升温至80～90℃，加入硅酸乙酯5～10份，进行反应，结束后降温，减压蒸除溶剂后，得到包含改性纳米粒子的有机硅树脂；
所述的第1步中，水解催化剂是甲酸，用量为0.1～0.4份。
所述的第1步中，水解反应的时间是1～5小时，水解温度0～5℃。
所述的第2步中，反应温度110～120℃，反应时间1～3小时。
所述的第3步中，反应温度80～90℃，反应时间1～2小时。
水性导热涂料制备方法是：将水性环氧树脂、包含改性纳米粒子的有机硅树脂、硅溶胶、和水混合搅拌均匀；然后边搅拌边加入防腐填料及导热填料，搅拌均匀；加入助剂，搅拌均匀，得水性防腐涂料。
有益效果
本发明所提供的水性导热涂料具有附着力好、导热性能好的优点。
具体实施方式
以下实施例所采用的部分试剂是：
水性环氧树脂(OudraSperse WB 6001，陶氏化学)
硅溶胶(PA30，山东百特新材料有限公司)
助剂：润湿剂(FLASH-X 330，美国Halox公司)、分散剂(Byk191，德国毕克)、成膜助剂(Texanol，伊士曼化工公司)、pH调节剂(AMP-95，陶氏化学)、消泡剂(海川8225，海川新材料科技有限公司)、流变助剂(凹凸棒土，南京团结活性白土厂)。
实施例1
水性导热涂料，是按重量份计的如下组分所制成：
水性环氧树脂20份、包含改性纳米粒子的有机硅树脂10份、硅溶胶5份、导热填料15份、防腐填料磷酸锌5份、水20份、助剂1份。
所述的导热填料是氮化铝、玻璃粉、硫酸钡和钛白粉等重量比的混合物。
所述的硅溶胶中的固含量范围是20wt%。
所述的助剂是由润湿剂、分散剂、成膜助剂、pH调节剂、消泡剂、流变助剂按等重量比例混合物。
所述的包含改性纳米粒子的有机硅树脂的制备方法是：
第1步、按重量份计，取甲基三乙氧基硅烷60份，加入至700份水中，在水解催化剂的作用下进行水解，水解催化剂是甲酸，用量为0.1份，水解反应的时间是1小时，水解温度0℃；水解完成后，升温进行聚合反应，反应结束后进行减压蒸馏，得到有机硅树脂；
第2步、将有机硅树脂、1-三氟甲基-1,3-丁二烯10份、钛酸酯催化剂0.4份、乙酸乙酯15份混合均匀，在氩气的保护下，加热进行脱水缩合反应，反应温度110℃，反应时间1小时，得到改性有机硅树脂；
第3步、将改性有机硅树脂升温至80℃，加入硅酸乙酯5份，进行反应，反应温度80℃，反应时间1小时，结束后降温，减压蒸除溶剂后，得到包含改性纳米粒子的有机硅树脂；
水性导热涂料制备方法是：将水性环氧树脂、包含改性纳米粒子的有机硅树脂、硅溶胶、和水混合搅拌均匀；然后边搅拌边加入防腐填料及导热填料，搅拌均匀；加入助剂，搅拌均匀，得水性防腐涂料。
实施例2
水性导热涂料，是按重量份计的如下组分所制成：
水性环氧树脂45份、包含改性纳米粒子的有机硅树脂15份、硅溶胶10份、导热填料30份、防腐填料磷酸锌10份、水45份、助剂5份。
所述的导热填料是氮化铝、玻璃粉、硫酸钡和钛白粉等重量比的混合物。
所述的硅溶胶中的固含量范围是30wt%。
所述的助剂是由润湿剂、分散剂、成膜助剂、pH调节剂、消泡剂、流变助剂按等重量比例混合物。
所述的包含改性纳米粒子的有机硅树脂的制备方法是：
第1步、按重量份计，取甲基三乙氧基硅烷80份，加入至900份水中，在水解催化剂的作用下进行水解，水解催化剂是甲酸，用量为0.4份，水解反应的时间是5小时，水解温度5℃；水解完成后，升温进行聚合反应，反应结束后进行减压蒸馏，得到有机硅树脂；
第2步、将有机硅树脂、1-三氟甲基-1,3-丁二烯20份、钛酸酯催化剂0.7份、乙酸乙酯20份混合均匀，在氩气的保护下，加热进行脱水缩合反应，反应温度120℃，反应时间3小时，得到改性有机硅树脂；
第3步、将改性有机硅树脂升温至90℃，加入硅酸乙酯10份，进行反应，反应温度90℃，反应时间2小时，结束后降温，减压蒸除溶剂后，得到包含改性纳米粒子的有机硅树脂；
水性导热涂料制备方法是：将水性环氧树脂、包含改性纳米粒子的有机硅树脂、硅溶胶、和水混合搅拌均匀；然后边搅拌边加入防腐填料及导热填料，搅拌均匀；加入助剂，搅拌均匀，得水性防腐涂料。
实施例3
水性导热涂料，是按重量份计的如下组分所制成：
水性环氧树脂20～45份、包含改性纳米粒子的有机硅树脂12份、硅溶胶7份、导热填料20份、防腐填料磷酸锌7份、水35份、助剂3份。
所述的导热填料是氮化铝、玻璃粉、硫酸钡和钛白粉等重量比的混合物。
所述的硅溶胶中的固含量范围是25wt%。
所述的助剂是由润湿剂、分散剂、成膜助剂、pH调节剂、消泡剂、流变助剂按等重量比例混合物。
所述的包含改性纳米粒子的有机硅树脂的制备方法是：
第1步、按重量份计，取甲基三乙氧基硅烷70份，加入至800份水中，在水解催化剂的作用下进行水解，水解催化剂是甲酸，用量为0.3份，水解反应的时间是3小时，水解温度3℃；水解完成后，升温进行聚合反应，反应结束后进行减压蒸馏，得到有机硅树脂；
第2步、将有机硅树脂、1-三氟甲基-1,3-丁二烯13份、钛酸酯催化剂0.5份、乙酸乙酯18份混合均匀，在氩气的保护下，加热进行脱水缩合反应，反应温度115℃，反应时间2小时，得到改性有机硅树脂；
第3步、将改性有机硅树脂升温至85℃，加入硅酸乙酯7份，进行反应，反应温度85℃，反应时间2小时，结束后降温，减压蒸除溶剂后，得到包含改性纳米粒子的有机硅树脂；
水性导热涂料制备方法是：将水性环氧树脂、包含改性纳米粒子的有机硅树脂、硅溶胶、和水混合搅拌均匀；然后边搅拌边加入防腐填料及导热填料，搅拌均匀；加入助剂，搅拌均匀，得水性防腐涂料。
对照例1
与实施例3的区别在于：有机硅未经过1-三氟甲基-1,3-丁二烯的改性处理，在制备步骤的第2步中未加入1-三氟甲基-1,3-丁二烯。
水性导热涂料，是按重量份计的如下组分所制成：
水性环氧树脂20～45份、包含改性纳米粒子的有机硅树脂12份、硅溶胶7份、导热填料20份、防腐填料磷酸锌7份、水35份、助剂3份。
所述的导热填料是氮化铝、玻璃粉、硫酸钡和钛白粉等重量比的混合物。
所述的硅溶胶中的固含量范围是25wt%。
所述的助剂是由润湿剂、分散剂、成膜助剂、pH调节剂、消泡剂、流变助剂按等重量比例混合物。
所述的包含改性纳米粒子的有机硅树脂的制备方法是：
第1步、按重量份计，取甲基三乙氧基硅烷70份，加入至800份水中，在水解催化剂的作用下进行水解，水解催化剂是甲酸，用量为0.3份，水解反应的时间是3小时，水解温度3℃；水解完成后，升温进行聚合反应，反应结束后进行减压蒸馏，得到有机硅树脂；
第2步、将有机硅树脂、钛酸酯催化剂0.5份、乙酸乙酯18份混合均匀，在氩气的保护下，加热处理，温度是115℃，反应时间2小时，得到改性有机硅树脂；
第3步、将改性有机硅树脂升温至85℃，加入硅酸乙酯7份，进行反应，反应温度85℃，反应时间2小时，结束后降温，减压蒸除溶剂后，得到包含改性纳米粒子的有机硅树脂；
水性导热涂料制备方法是：将水性环氧树脂、包含改性纳米粒子的有机硅树脂、硅溶胶、和水混合搅拌均匀；然后边搅拌边加入防腐填料及导热填料，搅拌均匀；加入助剂，搅拌均匀，得水性防腐涂料。
涂层性能试验
将薄钢板（50mm×120mm×0.5mm）采用1000目细砂纸进行打磨处理；
将实施例配制涂料用稀释剂开稀至17-19S/20℃（涂4杯测），在适度为湿度为50-80% 条件下使用ANNEST IWATA NEW-71空气喷枪喷涂于薄钢板，流平1-3分钟后，在220℃烘箱烘烤 20min，干膜厚度为25-40μm得到的涂膜性能检测下表所示。
从表中可以看出，本发明提供的水性涂料具有较好的附着力，并且导热性能优异。特别是实施例3相对于对照例1来说，通过对有机硅树脂进行1-三氟甲基-1,3-丁二烯改性之后，有效地提高了涂料的导热性能。
Claims (1)
1.用于散热器的水性导热涂料制备方法，其特征在于：
所述的水性导热涂料，是按重量份计的如下组分所制成：
水性环氧树脂20～45份、包含改性纳米粒子的有机硅树脂12份、硅溶胶7份、导热填料20份、防腐填料磷酸锌7份、水35份、助剂3份；
所述的导热填料是氮化铝、玻璃粉、硫酸钡和钛白粉等重量比的混合物；
所述的硅溶胶中的固含量是25wt%；
所述的助剂是由润湿剂、分散剂、成膜助剂、pH调节剂、消泡剂、流变助剂按等重量比例混合物；
所述的包含改性纳米粒子的有机硅树脂的制备方法是：
第1步、按重量份计，取甲基三乙氧基硅烷70份，加入至800份水中，在水解催化剂的作用下进行水解，水解催化剂是甲酸，用量为0.3份，水解反应的时间是3小时，水解温度3℃；水解完成后，升温进行聚合反应，反应结束后进行减压蒸馏，得到有机硅树脂；
第2步、将有机硅树脂、1-三氟甲基-1,3-丁二烯13份、钛酸酯催化剂0.5份、乙酸乙酯18份混合均匀，在氩气的保护下，加热进行反应，反应温度115℃，反应时间2小时，得到改性有机硅树脂；
第3步、将改性有机硅树脂升温至85℃，加入硅酸乙酯7份，进行反应，反应温度85℃，反应时间2小时，结束后降温，减压蒸除溶剂后，得到包含改性纳米粒子的有机硅树脂。
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