CN106752645A - 一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料及其制备使用方法 - Google Patents

一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料及其制备使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料，包括以下重量份的原料：水性氨基树脂20～40份、水性环氧树脂20～40份、纳米金刚石4～10份、纳米二氧化硅2～6份、氧化石墨烯3～8份、聚乙烯醇1～3份、助剂2～4份、导热填料12～18份、导热油2～5份、水25～35份。本发明提出的一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料，具有良好的耐热和散热功能，其力学性能好，耐摩擦、耐酸碱腐蚀及抗老化性能好，可广泛应用于各类电子产品、发热元件、电器表面及其他器械的散热，其制备方法简单，制备成本低，安全环保，且使用方法简单，可在常温下快速固化，值得推广。

Description

一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料及其制备使用方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料及其制备使用方法。
背景技术
散热涂料是一种提高物体表面的散热效率，降低体系温度的特种涂料，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。随着社会的飞速发展，电子产品及发热元件越来越向着小型化、轻量化及紧凑化方向发展，使具有高功率的电子产品及发热元件得到迅猛发展，随之而来的问题是高效电子产品及发热元件产生的大量的热量没有足够的散发空间，从而影响了电子产品及发热元件的工作稳定性、操作安全性以及使用寿命。采用涂附散热涂料提高电子产品及发热元件的散热效率成为当前最为常用的手段之一。近年来，电子产品及发热元件用散热涂料被广泛开发和研制。纳米金刚石早在三十多年前就已被研制出来，但其应用过去局限于做聚晶，抛光剂等磨料磨具领域。随着人们对纳米金刚石性质认识的深化，纳米金刚石已在金属镀层，润滑油，磁性记录系统，医学等领域开始获得应用，并且应用领域还在不断扩展，纳米金刚石的制造，特别是应用，是近年来各国科学家的热门研究课题。基于上述陈述，本发明提出了一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料及其制备使用方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料及其制备使用方法。
一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料，包括以下重量份的原料：水性氨基树脂20～40份、水性环氧树脂20～40份、纳米金刚石4～10份、纳米二氧化硅2～6份、氧化石墨烯3～8份、聚乙烯醇1～3份、助剂2～4份、导热填料12～18份、导热油2～5份、水25～35份。
优选的，所述的一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料，包括以下重量份的原料：水性氨基树脂25～35份、水性环氧树脂25～35份、纳米金刚石6～8份、纳米二氧化硅3～5份、氧化石墨烯4～7份、聚乙烯醇1.5～2.5份、助剂2.5～3.5份、导热填料14～16份、导热油3～4份、水28～32份。
优选的，所述的一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料，包括以下重量份的原料：水性氨基树脂30份、水性环氧树脂30份、纳米金刚石7份、纳米二氧化硅4份、氧化石墨烯6份、聚乙烯醇2份、助剂3份、导热填料15份、导热油3.5份、水30份。
优选的，所述导热填料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化硼、碳化硅、纤维状碳粉和鳞片状碳粉中的一种或任意组合。
优选的，所述助剂包括：表面活性剂、分散剂、流平剂和固化剂，其中各组分的重量比为1～3:1～3:1～3:1～3。
优选的，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、三乙醇胺皂或硫酸化蓖麻油中的一种。
本发明还提出了一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述比重的水性氨基树脂和水性环氧树脂在78～110℃的环境下进行搅拌混合，边搅拌边加入所述比重的纳米二氧化硅，搅拌1.8～3h，得改性树脂A；
S2、将所述比重的纳米金刚石、氧化石墨烯加入到球磨混合机中，加入所述比重的导热油进行球磨混合，得混合物B；
S3、将所述比重的聚乙烯醇加入到所述比重的水中，搅拌至完全溶解，得聚乙烯醇溶液C；
S4、将步骤S2中所得的混合物B和步骤S3中所得的聚乙烯醇溶液C依次加入步骤S1中的改性树脂A中，加入所述比重的导热填料和助剂，以650～1000r/min的转速高速搅拌混合2～4h，混合均匀即得所需涂料。
本发明还提出了一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料的使用方法，包括以下步骤：
S1、将本发明制备的涂料搅拌均匀后倒入喷枪容器中，也可根据需要，将本发明制备的涂料加水搅拌稀释后倒入喷枪容器中；
S2、将喷枪对准需要喷涂的制件，按照从上往下、从左到右的顺序将涂料均匀的喷涂在制件上，常温下自然固化即得，根据需要喷涂的厚度，可多次喷涂，每两次喷涂时间的间隔为3～5min。
本发明提出的一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料，具有良好的耐热和散热功能，其力学性能好，耐摩擦、耐酸碱腐蚀及抗老化性能好，配方中纳米金刚石的加入大大提高了环氧树脂的粘附性和内聚性，从而提高了涂料的附着性，无需另外添加粘合剂，降低了成本，导热填料和导热油的使用，大大增强了涂料的散热效果，本发明提出的涂料可广泛应用于各类电子产品、发热元件、电器表面及其他器械的散热，其制备方法简单，制备成本低，所用原料安全环保，制备过程中不会对环境造成任何污染，制备出的涂料可直接喷涂在试件的表面，也可以加水稀释后使用，所得涂层厚度可控，使用方法简单，可在常温下快速固化，值得推广。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料，包括以下重量份的原料：水性氨基树脂35份、水性环氧树脂25份、纳米金刚石6份、纳米二氧化硅4份、氧化石墨烯4份、聚乙烯醇2.5份、助剂2份、氧化锌15份、导热油4份、水30份。
其中，所述助剂包括：表面活性剂、分散剂、流平剂和固化剂，其中各组分的重量比为2:2:1:3，所述表面活性剂为三乙醇胺皂。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述比重的水性氨基树脂和水性环氧树脂在100℃的环境下进行搅拌混合，边搅拌边加入所述比重的纳米二氧化硅，搅拌2.5h，得改性树脂A；
S2、将所述比重的纳米金刚石、氧化石墨烯加入到球磨混合机中，加入所述比重的导热油进行球磨混合，得混合物B；
S3、将所述比重的聚乙烯醇加入到所述比重的水中，搅拌至完全溶解，得聚乙烯醇溶液C；
S4、将步骤S2中所得的混合物B和步骤S3中所得的聚乙烯醇溶液C依次加入步骤S1中的改性树脂A中，加入所述比重的氧化锌和助剂，以800r/min的转速高速搅拌混合3.5h，混合均匀即得所需涂料。
其使用方法，包括以下步骤：
S1、将本发明制备的涂料搅拌均匀后倒入喷枪容器中，也可根据需要，将本发明制备的涂料加水搅拌稀释后倒入喷枪容器中；
S2、将喷枪对准需要喷涂的制件，按照从上往下、从左到右的顺序将涂料均匀的喷涂在制件上，常温下自然固化即得，根据需要喷涂的厚度，可多次喷涂，每两次喷涂时间的间隔为4min。
实施例二
本发明提出的一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料，包括以下重量份的原料：水性氨基树脂30份、水性环氧树脂30份、纳米金刚石5份、纳米二氧化硅5份、氧化石墨烯6份、聚乙烯醇1份、助剂3.5份、氧化铝12份、导热油3份、水28份。
其中，所述助剂包括：表面活性剂、分散剂、流平剂和固化剂，其中各组分的重量比为1:3:3:2，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述比重的水性氨基树脂和水性环氧树脂在80℃的环境下进行搅拌混合，边搅拌边加入所述比重的纳米二氧化硅，搅拌2.8h，得改性树脂A；
S2、将所述比重的纳米金刚石、氧化石墨烯加入到球磨混合机中，加入所述比重的导热油进行球磨混合，得混合物B；
S3、将所述比重的聚乙烯醇加入到所述比重的水中，搅拌至完全溶解，得聚乙烯醇溶液C；
S4、将步骤S2中所得的混合物B和步骤S3中所得的聚乙烯醇溶液C依次加入步骤S1中的改性树脂A中，加入所述比重的氧化铝和助剂，以1000r/min的转速高速搅拌混合2h，混合均匀即得所需涂料。
其使用方法，包括以下步骤：
S1、将本发明制备的涂料搅拌均匀后倒入喷枪容器中，也可根据需要，将本发明制备的涂料加水搅拌稀释后倒入喷枪容器中；
S2、将喷枪对准需要喷涂的制件，按照从上往下、从左到右的顺序将涂料均匀的喷涂在制件上，常温下自然固化即得，根据需要喷涂的厚度，可多次喷涂，每两次喷涂时间的间隔为3min。
实施例三
本发明提出的一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料，包括以下重量份的原料：水性氨基树脂25份、水性环氧树脂35份、纳米金刚石8份、纳米二氧化硅2份、氧化石墨烯5份、聚乙烯醇3份、助剂2.5份、鳞片状碳粉14份、导热油2份、水35份。
其中，所述助剂包括：表面活性剂、分散剂、流平剂和固化剂，其中各组分的重量比为3:1:1:2，所述三乙醇胺皂。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述比重的水性氨基树脂和水性环氧树脂在110℃的环境下进行搅拌混合，边搅拌边加入所述比重的纳米二氧化硅，搅拌1.8h，得改性树脂A；
S2、将所述比重的纳米金刚石、氧化石墨烯加入到球磨混合机中，加入所述比重的导热油进行球磨混合，得混合物B；
S3、将所述比重的聚乙烯醇加入到所述比重的水中，搅拌至完全溶解，得聚乙烯醇溶液C；
S4、将步骤S2中所得的混合物B和步骤S3中所得的聚乙烯醇溶液C依次加入步骤S1中的改性树脂A中，加入所述比重的鳞片状碳粉和助剂，以650r/min的转速高速搅拌混合4h，混合均匀即得所需涂料。
其使用方法，包括以下步骤：
S1、将本发明制备的涂料搅拌均匀后倒入喷枪容器中，也可根据需要，将本发明制备的涂料加水搅拌稀释后倒入喷枪容器中；
S2、将喷枪对准需要喷涂的制件，按照从上往下、从左到右的顺序将涂料均匀的喷涂在制件上，常温下自然固化即得，根据需要喷涂的厚度，可多次喷涂，每两次喷涂时间的间隔为5min。
实施例四
本发明提出的一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料，包括以下重量份的原料：水性氨基树脂40份、水性环氧树脂20份、纳米金刚石4份、纳米二氧化硅6份、氧化石墨烯3份、聚乙烯醇1.5份、助剂4份、氮化硼18份、导热油5份、水25份。
其中，所述助剂包括：表面活性剂、分散剂、流平剂和固化剂，其中各组分的重量比为2:1:2:3，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述比重的水性氨基树脂和水性环氧树脂在90℃的环境下进行搅拌混合，边搅拌边加入所述比重的纳米二氧化硅，搅拌2.2h，得改性树脂A；
S2、将所述比重的纳米金刚石、氧化石墨烯加入到球磨混合机中，加入所述比重的导热油进行球磨混合，得混合物B；
S3、将所述比重的聚乙烯醇加入到所述比重的水中，搅拌至完全溶解，得聚乙烯醇溶液C；
S4、将步骤S2中所得的混合物B和步骤S3中所得的聚乙烯醇溶液C依次加入步骤S1中的改性树脂A中，加入所述比重的氮化硼和助剂，以950r/min的转速高速搅拌混合2.5h，混合均匀即得所需涂料。
其使用方法，包括以下步骤：
S1、将本发明制备的涂料搅拌均匀后倒入喷枪容器中，也可根据需要，将本发明制备的涂料加水搅拌稀释后倒入喷枪容器中；
S2、将喷枪对准需要喷涂的制件，按照从上往下、从左到右的顺序将涂料均匀的喷涂在制件上，常温下自然固化即得，根据需要喷涂的厚度，可多次喷涂，每两次喷涂时间的间隔为3min。
实施例五
本发明提出的一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料，包括以下重量份的原料：水性氨基树脂20份、水性环氧树脂40份、纳米金刚石10份、纳米二氧化硅3份、氧化石墨烯8份、聚乙烯醇2份、助剂3份、纤维状碳粉16份、导热油3份、水32份。
其中，所述助剂包括：表面活性剂、分散剂、流平剂和固化剂，其中各组分的重量比为1:2:3:1，所述表面活性剂为硫酸化蓖麻油。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述比重的水性氨基树脂和水性环氧树脂在78℃的环境下进行搅拌混合，边搅拌边加入所述比重的纳米二氧化硅，搅拌3h，得改性树脂A；
S2、将所述比重的纳米金刚石、氧化石墨烯加入到球磨混合机中，加入所述比重的导热油进行球磨混合，得混合物B；
S3、将所述比重的聚乙烯醇加入到所述比重的水中，搅拌至完全溶解，得聚乙烯醇溶液C；
S4、将步骤S2中所得的混合物B和步骤S3中所得的聚乙烯醇溶液C依次加入步骤S1中的改性树脂A中，加入所述比重的纤维状碳粉和助剂，以900r/min的转速高速搅拌混合3h，混合均匀即得所需涂料。
其使用方法，包括以下步骤：
S1、将本发明制备的涂料搅拌均匀后倒入喷枪容器中，也可根据需要，将本发明制备的涂料加水搅拌稀释后倒入喷枪容器中；
S2、将喷枪对准需要喷涂的制件，按照从上往下、从左到右的顺序将涂料均匀的喷涂在制件上，常温下自然固化即得，根据需要喷涂的厚度，可多次喷涂，每两次喷涂时间的间隔为4min。
将本发明实施例一～五中制备的纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料分别喷涂在铝合金板材表面，喷涂厚度为0.6mm，观察其在常温下固化的时间，固化完全后，分别对其进行性能测试，得出如下结果：
实施例 室温固化时间(min) 500℃/10h 附着力
一 22 无龟裂、脱落 I级
二 18 无龟裂、脱落 I级
三 21 无龟裂、脱落 I级
四 19 无龟裂、脱落 I级
五 20 无龟裂、脱落 I级
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：水性氨基树脂20～40份、水性环氧树脂20～40份、纳米金刚石4～10份、纳米二氧化硅2～6份、氧化石墨烯3～8份、聚乙烯醇1～3份、助剂2～4份、导热填料12～18份、导热油2～5份、水25～35份。
2.根据权利要求1所述的一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：水性氨基树脂25～35份、水性环氧树脂25～35份、纳米金刚石6～8份、纳米二氧化硅3～5份、氧化石墨烯4～7份、聚乙烯醇1.5～2.5份、助剂2.5～3.5份、导热填料14～16份、导热油3～4份、水28～32份。
3.根据权利要求1所述的一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：水性氨基树脂30份、水性环氧树脂30份、纳米金刚石7份、纳米二氧化硅4份、氧化石墨烯6份、聚乙烯醇2份、助剂3份、导热填料15份、导热油3.5份、水30份。
4.根据权利要求1所述的一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料，其特征在于，所述导热填料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化硼、碳化硅、纤维状碳粉和鳞片状碳粉中的一种或任意组合。
5.根据权利要求1所述的一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料，其特征在于，所述助剂包括：表面活性剂、分散剂、流平剂和固化剂，其中各组分的重量比为1～3:1～3:1～3:1～3。
6.根据权利要求5所述的一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、三乙醇胺皂或硫酸化蓖麻油中的一种。
7.一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将所述比重的水性氨基树脂和水性环氧树脂在78～110℃的环境下进行搅拌混合，边搅拌边加入所述比重的纳米二氧化硅，搅拌1.8～3h，得改性树脂A；
S2、将所述比重的纳米金刚石、氧化石墨烯加入到球磨混合机中，加入所述比重的导热油进行球磨混合，得混合物B；
S3、将所述比重的聚乙烯醇加入到所述比重的水中，搅拌至完全溶解，得聚乙烯醇溶液C；
S4、将步骤S2中所得的混合物B和步骤S3中所得的聚乙烯醇溶液C依次加入步骤S1中的改性树脂A中，加入所述比重的导热填料和助剂，以650～1000r/min的转速高速搅拌混合2～4h，混合均匀即得所需涂料。
8.一种纳米金刚石散热节能环保薄膜涂料的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将本发明制备的涂料搅拌均匀后倒入喷枪容器中，也可根据需要，将本发明制备的涂料加水搅拌稀释后倒入喷枪容器中；
S2、将喷枪对准需要喷涂的制件，按照从上往下、从左到右的顺序将涂料均匀的喷涂在制件上，常温下自然固化即得，根据需要喷涂的厚度，可多次喷涂，每两次喷涂时间的间隔为3～5min。
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