CN106543794A - 一种纳米多功能复合涂料 - Google Patents

Abstract

一种纳米多功能复合涂料主要由复合纳米粉、分散剂、偶联剂、溶剂、导热粉、与普通涂料混合制造，复合纳米粉与偶联剂、分散剂、溶剂、导热粉预先混合为复合纳米粉浆料，然后通过机械的方法与普通涂料进行混合；多功能复合涂料具有热能‑远红外线转换功能、当复合纳米粉浆料与普通涂料混合均匀以后，就制造成为散热涂料，将混合后的涂料刷涂到照明灯具、电子仪器外壳，当刷涂的涂料干燥以后，涂层就具有热能‑‑‑远红外线转换的功能，就可以将照明灯具、电子仪器表面的热量转换为远红外线辐射到空气中，达到降低照明灯具、电子仪器表面温度的目的。

Description

一种纳米多功能复合涂料

技术领域

本发明涉及一种纳米多功能复合涂料的制作工艺，尤其是使用于电子仪器外壳、LED灯具外壳，印刷电路板表面的散热涂料，印刷油墨的紫外线感光油墨，属于涂料加工技术领域。

背景技术

目前照明灯具、电子仪器正在不断的小型化，尤其是移动式数码产品对外观的小型化要求更为迫切，电子仪器不但朝着小型化，而显示屏越做越大，功能越来越强大，这势必造成电子仪器产生的热量就会更加集中，但电子仪器的外观尺寸又在缩小，这就容易使电子仪器内部元件的工作温度超过额定值，如果电子元件长期处于比较高的温度环境中，电子仪器的工作寿命就会成倍的降低；照明灯具正在朝着LED发向发展，属于国家优先支持发展的产业，LED灯的发光效率目前只有输入功率18--20％，输入功率的80-82％都转换为热量，热量都要通过与LED连接的基板、外壳扩散到空气当中，目前在LED散热、印刷电路板散热技术方面还没有比较成熟的产品，LED灯的散热技术直接制约了大功率LED灯具的大面积推广，目前在电子仪器方面的散热通常是依靠轴流风机，LED灯的散热是依靠外壳表面阳极化或者黑化处理，以上两种散热方式还不足以很好的解决照明灯具、电子仪器散热问题，从而抑制了大功率LED灯具迅速发展，电子仪器小型化、薄型化的发展趋势。

在印刷油墨方面，传统的溶剂型油墨污染环境，正在逐步淘汰，紫外线感光油墨属于环保型油墨，使用量最近几年以每年20-25％速率在增长，紫外线感光油墨固化是依靠在普通油墨中添加光敏化剂，各种光敏化剂只能在特定的紫外线波长条件下被激发，起到固化感光油墨的作用，光敏化剂添加量占油墨重量的20％左右，光敏化剂价格比较高，每公斤大约在1000元左右，以上因素就使感光油墨的生产成本比较高，固化条件比较苛刻，使紫外线感光油墨的广泛使用受到一定的限制。

发明内容

为了克服照明灯具、电子仪器目前在散热方面所存在的问题，为了加快紫外线感光油墨的广泛使用，本发明提供一种纳米多功能复合涂料，将具有在常温条件下，远红外线法向辐射率在0.85以上，紫外线吸收率在0.88以上的复合纳米粉与普通涂料混合，用机械的方法搅拌或者研磨均匀，刷涂在照明灯具、电子仪器的外壳，作为散热涂层使用，刷涂在特定物体表面作为紫外线感光油墨使用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种纳米多功能复合涂料主要由复合纳米粉、分散剂、偶联剂、溶剂、导热粉、与普通涂料混合制造，复合纳米粉与偶联剂、分散剂、溶剂、导热粉预先混合为复合纳米粉浆料，，然后通过机械的方法与普通涂料进行混合；复合纳米粉具有在室温条件下远红外线法相辐射率0.85以上、具有热能-远红外线转换功能、当复合纳米粉浆料与普通涂料混合均匀以后，就制造成为散热涂料，将混合后的涂料刷涂到照明灯具、电子仪器外壳，涂料干燥以后的涂层厚度控制在20-50微米之间，当刷涂的涂料干燥以后，涂层就具有热能---远红外线转换的功能，就可以将照明灯具、电子仪器表面的热量转换为远红外线辐射到空气中，达到降低照明灯具、电子仪器表面温度的目的。

复合纳米粉还具有在室温条件下紫外线吸收率在0.88以上的特征，具有吸收紫外线以后释放出自由基的功能。当复合纳米粉与普通涂料(油墨)混合均匀以后，普通涂料(油墨)就成为感光涂料(油墨)，涂刷到特定物品表面，涂刷厚度与普通印刷工艺要求相同，当混合后的涂料经过260---407纳米紫外线照射以后，复合纳米粉就释放出自由基引发感光涂料(油墨)初步固化，再经过75±5℃，30-40分钟，150±5℃，60分钟两道工序烘烤以后，混合后的感光涂料(油墨)就完全固化。

以上所述的普通涂料不包含与复合纳米粉起化学反应类型的涂料，如丙烯酸类涂料。

在一种纳米多功能复合涂料中是否添加导热粉，取决于如下因素：

1.照明灯具、电子仪器外壳对绝缘性能的要求，如果外壳对绝缘性能没有要求就可以添加导热粉，如果外壳对绝缘性能有要求，就不能添加导热粉。

2.复合纳米粉作为紫外线感光油墨的光敏剂添加剂使用时，就不能添加导热粉，因为导热粉大部分是黑色的，影响油墨的调色。

复合纳米粉可以选用纳米氧化锌、纳米氧化镁中的一种或者两种复配完成。

偶联剂可以选用硅烷偶联剂KH550，也可以选用硅烷偶联剂KH560、KH570，同时还可以选用钛酸酯系列的偶联剂，如钛酸酯201、钛酸酯401等。

分散剂可以选择聚乙二醇、异丙醇，阴离子表面活性剂等。

溶剂可以选择蒸馏水、乙醇、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丙酮等与所要混合的普通涂料互溶的各种溶剂。

导热粉可以选择高纯石墨粉、乙炔炭黑等。

复合纳米粉浆料的预处理工艺A：

先将偶联剂与溶剂混合，用高速搅拌机使偶联剂充分分散在溶剂中，然后再将分散剂加入，使分散剂完全溶解在溶剂中，初步搅拌均匀后，用高速搅拌机搅拌5-10分钟，转速控制在2000-2500转/分之间；在上述混合溶液中加入复合纳米粉，初步搅拌均匀后，用高速搅拌机搅拌5-10分钟，转速控制在2000-2500转/分之间，高速搅拌机搅拌完成后用均质机将混合浆料进行粉碎，通过均质机后复合纳米粉粒度控制在1-5微米之间，通过本工艺就可以获得分散均匀的复合纳米粉浆料A。

复合纳米粉浆料的预处理工艺B：

先将偶联剂与溶剂混合，用高速搅拌机使偶联剂充分分散在溶剂中，然后再将分散剂加入，使分散剂完全溶解在溶剂中，初步搅拌均匀后，用高速搅拌机搅拌5-10分钟，转速控制在2000-2500转/分之间；在上述混合溶液中分别加入复合纳米粉、导热粉，初步搅拌均匀后，用高速搅拌机搅拌5-10分钟，转速控制在2000-2500转/分之间，高速搅拌机搅拌完成后用均质机将混合浆料进行粉碎，通过均质机后复合纳米粉粒度控制在1-5微米之间，通过本工艺就可以获得分散均匀的，具有导热功能的复合纳米粉浆料B。

以上步骤就完成了对复合纳米粉表面的改性、分散，使复合纳米粉均匀的分散在溶剂中。由复合纳米粉浆料的预处理工艺A获得的浆料导热性能比较差，绝缘性能优异：由复合纳米粉浆料的预处理工艺B获得的浆料，具有导热、导电的性能。

复合纳米粉浆料中复合纳米粉含量在16---8％(重量比)。

以下所述的普通涂料不包含与复合纳米粉起化学反应的涂料。

复合纳米粉浆料A与普通涂料混合的制造工艺1：

普通涂料 100g

复合纳米粉浆料A 5---45g

复合纳米粉浆料A添加比例根据涂料的含固量适当调整，复合纳米粉添加最佳比例为：复合纳米粉质量占普通涂料含固量的0.5--8％(重量比)。

将复合纳米粉浆料A缓慢的加入到普通涂料中，初步搅拌混合，再使用胶体磨将复合纳米粉浆料A与普通涂料充分混合均匀。

复合纳米粉浆料B与普通涂料混合的制造工艺2：

普通涂料 100g

复合纳米粉浆料B 8---55g

复合纳米粉浆料B添加比例根据涂料的含固量适当调整，复合纳米粉添加最佳比例为：纯复合纳米粉质量占普通涂料含固量的1--8％(重量比)。

将复合纳米粉浆料B缓慢的加入到普通涂料中，初步搅拌混合，再使用胶体磨将复合纳米粉浆料B与普通涂料充分混合均匀。

以上所述的普通涂料是指：环氧树脂涂料、聚酯树脂涂料、聚氨酯树脂涂料、环氧树脂--聚酯树脂涂料、不饱和树脂涂料、环氧树脂--聚氨酯树脂涂料、乳胶漆、清漆等常用的各种溶剂型和热固化型涂料。

本发明有益效果是：在现有的各种普通涂料中，在不改变原有普通涂料最基本工艺的基础上，直接添加复合纳米粉浆料，就可以使普通涂料具备热能-远红外线转换功能，当刷涂在照明灯具、电子仪器外壳外壳表面，干燥以后就达到降低照明灯具、电子仪器外壳温度的目的；作为紫外线感光油墨光敏化剂使用时，可以加快紫外线感光油墨的推广速度，降低紫外线感光油墨的生产成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是一种纳米多功能复合涂料刷涂在仪表外壳示意图。

图2是一种纳米多功能复合涂料刷涂在LED灯外壳状态示意图。

图号说明：1.散热涂层，2.仪器外壳，3.LED灯，4.LED基板，5.LED外壳。

具体实施方式

以下通过实施例进一步描述本发明，但本发明并不限于下面的实施例。

复合纳米粉浆料A的制备例1：

计量800ml蒸馏水，将3g硅烷偶联剂KH550加入蒸馏水中，通过高速搅拌机将硅烷偶联剂KH550均匀的分散在蒸馏水中，搅拌机的转速控制在1000-1500转/分之间，搅拌时间10分钟；搅拌完成后，加入5g聚乙二醇，再次初步搅拌，使聚乙二醇完全溶解，再通过高速搅拌机将上述混合物搅拌均匀，搅拌机的转速控制在1000-1500转/分之间，搅拌时间8分钟，以上步骤完成后，加入100g纳米氧化锌，用高速搅拌机将纳米氧化锌均匀的分散在上述混合溶液中，搅拌机的转速控制在2000-2500转/分之间，搅拌时间20分钟；以上步骤就完成了纳米氧化锌与蒸馏水、硅烷偶联剂KH550、聚乙二醇的初步混合，初步混合完成后，还需要进一步将混合浆料进行分散、粉碎，将混合浆料通过均质机再次分散和粉碎，通过均质机后的浆料中纳米氧化锌最大粒径＜3微米，从而获得了经过改性、分散的纳米氧化锌浆料A。

复合纳米粉浆料B的制备例2：

计量800ml乙醇，将4g硅烷偶联剂KH570加入乙醇中，通过高速搅拌机将硅烷偶联剂KH570均匀的分散在乙醇中，搅拌机的转速控制在2000-2500转/分之间，搅拌时间10分钟；搅拌完成后，加入5g聚乙二醇，再次初步搅拌，使聚乙二醇完全溶解，再通过高速搅拌机将上述混合物搅拌均匀，搅拌机的转速控制在2000-2500转/分之间，搅拌时间8分钟，以上步骤完成后，加入100g纳米氧化镁、高纯石墨粉70g，用高速搅拌机将纳米氧化镁均匀的分散在上述混合溶液中，搅拌机的转速控制在2000-2500转/分之间，搅拌时间20分钟；以上步骤就完成了纳米氧化镁、高纯石墨粉与乙醇、硅烷偶联剂KH570、聚乙二醇的初步混合，初步混合完成后，还需要进一步将混合浆料进行分散、粉碎，将混合浆料通过均质机再次分散和粉碎，通过均质机后的浆料，纳米氧化镁最大粒径＜3微米，从而获得了经过改性、分散后导热性良好的纳米氧化镁浆料B。

复合纳米粉浆料C的制备例3：

计量800ml蒸馏水，将4g硅烷偶联剂KH570加入蒸馏水中，通过高速搅拌机将硅烷偶联剂KH570均匀的分散在蒸馏水中，搅拌机的转速控制在2000-2500转/分之间，搅拌时间10分钟；搅拌完成后，加入5g聚乙二醇，再次初步搅拌，使聚乙二醇完全溶解，再通过高速搅拌机将上述混合物搅拌均匀，搅拌机的转速控制在2000-2500转/分之间，搅拌时间8分钟，以上步骤完成后，加入40g纳米氧化镁、60g纳米氧化锌，用高速搅拌机将纳米氧化镁、纳米氧化锌均匀的分散在上述混合溶液中，搅拌机的转速控制在2000-2500转/分之间，搅拌时间20分钟；以上步骤就完成了纳米氧化镁、纳米氧化锌与蒸馏水、硅烷偶联剂KH570、聚乙二醇的初步混合，初步混合完成后，还需要进一步将混合浆料进行分散、粉碎，将混合浆料通过均质机再次分散和粉碎，通过均质机后的浆料，纳米氧化镁、纳米氧化锌最大粒径＜3微米，从而获得了经过改性、分散后导热性良好的纳米氧化镁与纳米氧化锌混合浆料C。

实施例1：仪器外壳2用的散热涂层1制作工艺：

环氧-聚酯清漆 1kg

复合纳米粉浆料B 145g

参照图1，图1是一种纳米多功能复合涂料刷涂在仪器外壳2示意图，散热涂料加工工艺为：从市场购买环氧-聚酯清漆1kg，环氧-聚酯清漆含固量为40％，将制备例2的复合纳米粉浆料B称量145g，与1kg环氧-聚酯清漆搅拌均匀，并使用胶体磨使复合纳米粉浆料B均匀的分散在环氧-聚酯清漆中，按此工艺就完成了散热涂料的制造。

将制作好的散热涂料刷涂在仪器外壳2上，经过80℃，1小时，160℃30分钟两次烘烤固化工序以后就形成散热涂层1，散热涂层1厚度控制在10-30微米之间，散热涂层1具有在35--100℃范围内远红外线辐射率≥0.8的功能，散热涂层1就可以完成热量-远红外线的转换，将仪器外壳2表面的热量转变为远红外线辐射到空气中，使仪器外壳2的温度降低，以下是刷涂散热涂层1以后仪器外壳2温度变化的实验数据：

仪器外壳2散热实验数据：

仪器内腔发热功率：14.28w

温度测试点：仪器外壳2表面

外形尺寸：高136mm 宽67mm 长92mm

测试仪器：热电偶

实施例2：LED灯外壳5散热涂层1制造工艺：

环氧树脂金属漆 1kg

复合纳米粉浆料A 170g

参照图2，图2是一种纳米多功能复合涂料刷涂在LED灯外壳5的状态示意图，散热涂料加工工艺为：从市场购买环氧树脂金属漆1kg，环氧树脂金属漆含固量为55％，将制备例1的复合纳米粉浆料A称量170g，与1kg环氧树脂金属漆搅拌均匀，并使用胶体磨使复合纳米粉浆料A均匀的分散在环氧树脂金属漆中。

将制作好的散热涂料刷涂在LED外壳5上，经过165℃，20分钟烘烤以后，散热涂料就在LED外壳5表面形成散热涂层1，散热涂层1的厚度控制在10-30微米之间，散热涂层1具有在35--100℃范围内远红外线法相辐射率≥0.8的功能，散热涂层1就可以完成热量-远红外线的转换，将LED外壳5表面的热量转变为远红外线辐射到空气中，使LED外壳5的温度降低，以下是LED外壳5刷涂散热涂层1以后降温试验数据：

LED灯3功率：7w

温度测试点：LED外壳5表面

外形尺寸：高25mm 直径130mm

测试仪器：热电偶

实施例3：

液态感光防焊油墨(双组份) 1kg

复合纳米粉浆料C 110g

紫外感光涂料加工工艺为：从市场购买液态感光防焊油墨1kg，液态感光防焊油墨为双组份，分为AB包装，A包装是油墨，B包装是固化剂，本实施例只使用A包装，A包装液态感光防焊油墨含固量为70％，将制备例3的复合纳米粉浆料C称量110g，与1kg液态感光防焊油墨搅拌均匀，并使用胶体磨使复合纳米粉浆料C均匀的分散在液态感光防焊油墨中。

将添加过复合纳米粉浆料C的液态感光防焊油墨刷涂在需要印制的物品表面上，经过260---407纳米紫外线照射以后，(曝光量控制在300-500mj/cm²)复合纳米粉就释放出自由基引发液态感光防焊油墨初步固化，再经过75±5℃，30-40分钟，150±5℃，60分钟两道工序烘烤以后，混合后的感光油墨就完全固化。

Claims (3)

1.一种纳米多功能复合涂料由复合纳米粉、分散剂、偶联剂、溶剂、导热粉、与普通涂料混合制造，其特征是：复合纳米粉与偶联剂、分散剂、溶剂、导热粉预先混合为复合纳米粉浆料，然后通过机械的方法与普通涂料混合均匀。

2.根据权利要求1所述的一种纳米多功能复合涂料，其特征是：

复合纳米粉浆料的预处理工艺A

先将偶联剂与溶剂混合，用高速搅拌机使偶联剂充分分散在溶剂中，然后再将分散剂加入，使分散剂完全溶解在溶剂中，初步搅拌均匀后，用高速搅拌机搅拌5-10分钟，转速控制在2000-2500转/分之间；在上述混合溶液中加入复合纳米粉，初步搅拌均匀后，用高速搅拌机搅拌5-10分钟，转速控制在2000-2500转/分之间，高速搅拌机搅拌完成后用均质机将混合浆料进行粉碎，通过均质机后复合纳米粉粒度控制在1-5微米之间，至此就可以获得分散均匀的，绝缘性能优异的复合纳米粉浆料A；

复合纳米粉浆料的预处理工艺B

先将偶联剂与溶剂混合，用高速搅拌机使偶联剂充分分散在溶剂中，然后再将分散剂加入，使分散剂完全溶解在溶剂中，初步搅拌均匀后，用高速搅拌机搅拌5-10分钟，转速控制在2000-2500转/分之间；在上述混合溶液中分别加入复合纳米粉、导热粉，初步搅拌均匀后，用高速搅拌机搅拌5-10分钟，转速控制在2000-2500转/分之间，高速搅拌机搅拌完成后用均质机将混合浆料进行粉碎，通过均质机后复合纳米粉粒度控制在1-5微米之间，至此就可以获得分散均匀的，具有导热功能的复合纳米粉浆料B。

3.根据权利要求1所述的一种纳米多功能复合涂料，其特征是：

复合纳米粉浆料A与普通涂料混合的制造工艺1

普通涂料 100g

复合纳米粉浆料A 5---45g

将复合纳米粉浆料A缓慢的加入到普通涂料中，初步搅拌混合，再使用胶体磨将复合纳米粉浆料A与普通涂料充分混合均匀；

复合纳米粉浆料B与普通涂料的混合制造工艺2

普通涂料 100g

复合纳米粉浆料B 8---55g

将复合纳米粉浆料B缓慢的加入到普通涂料中，初步搅拌混合，再使用胶体磨将复合纳米粉浆料B与普通涂料充分混合均匀。