CN107446466A - 一种耐高温导热涂料 - Google Patents

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黄文�
林琳艺
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Abstract

本发明公开了一种耐高温导热涂料，按重量份数计，其原料包括：环氧树脂200~300份、双氰胺16~24份、固化剂15~22.5份、有机硅树脂90~135份、耐温填料270~400份、石墨70~110份、助剂30~50份、复合阻燃剂75~90份。本发明的耐高温导热涂料具有优异的耐热性能，其涂层可耐600℃高温4小时不变色，并且具有优秀的阻燃效果，氧指数为29.7~30.5%，UL‑94等级V‑0；此外，本发明涂料还具有优秀的导热性，导热率高达3.56~3.63 W/mK，能尽快将热量传输出去，达到散热降温的目的。

Description

一种耐高温导热涂料
技术领域
本发明属于涂料制备领域，具体涉及一种耐高温导热涂料。
背景技术
耐高温粉末涂料是指能长期经受200℃以上温度，涂膜不变色、不破坏、仍能保持适当的物理机械性能，起到保护作用的涂料。耐高温涂料广泛用于机械设备的高温部位，而大型机械设备在工作过程中会产生大量的热量，从而引起设备温度升高，影响设备的正常使用。机械设备表面的涂料除了要能经受得住高温以外，还应该能够尽快将设备表面的热量散发出去以达到降温目的，因此，如何提供一种既耐高温又导热的涂料十分迫切。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种耐高温导热涂料。本发明的耐高温导热涂料具有优异的耐热性能，其涂层可耐600℃高温4小时不变色，并且具有优秀的阻燃效果，氧指数为29.7~30.5%，UL-94等级V-0；此外，本发明涂料还具有优秀的导热性，导热率高达3.56~3.63 W/mK，能尽快将热量传输出去，达到散热降温的目的。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种耐高温导热涂料，按重量份数计，其原料包括：
环氧树脂：200~300份；
双氰胺：16~24份；
固化剂：15~22.5份；
有机硅树脂：90~135份；
耐温填料：270~400份；
石墨：70~110份；
助剂：30~50份；
复合阻燃剂：75~90份；
所述复合阻燃剂以改性聚磷酸铵为酸源和气源，氮掺杂石墨烯作为碳源，可膨胀石墨作为协效剂，其中改性聚磷酸铵、氮掺杂石墨烯和可膨胀石墨作的质量比为1:2.5:0.8；所述改性聚磷酸铵为聚磷酸铵和二乙烯三胺反应所得。
所述固化剂为多异氰酸酯、β-羟烷基酰胺、异氰脲酸三缩水甘油酯和二酰肼中的任一种。
所述耐温填料为纳米级氧化铝颗粒、纳米级二氧化硅、氮化硅、碳化硅和氧化铍中的至少一种。
本发明中，复合阻燃剂以氮掺杂石墨烯作为碳源，与传统作为碳源的木粉、纤维素等相比，由于其具有更高的含碳量及其单层（或少层）结构，更加容易被气源产生的不燃性气体“吹起”，形成泡沫炭层，隔绝氧气，起到阻燃的作用，同时配合纳米级氧化铝颗粒、纳米级二氧化硅、氮化硅、碳化硅等耐温填料，耐高温性能更加优秀；此外，由于石墨烯具有sp2杂化的二维平面蜂窝状的结构特点，这种稳定的晶格结构使石墨烯在保证强度的基础上具有优秀的导热性，而当氮元素掺入石墨烯材料中，氮元素与碳元素电负性的差异会在材料内产生电荷极化，同时氮中的孤对电子可以与石墨烯中碳sp2电子产生共轭效应，使得导热性增强。
本发明的有益效果在于：本发明的耐高温导热涂料具有优异的耐热性能，其涂层可耐600℃高温4小时不变色，并且具有优秀的阻燃效果，氧指数为29.7~30.5%，UL-94等级V-0；此外，本发明涂料还具有优秀的导热性，导热率高达3.56~3.63 W/mK，能尽快将热量传输出去，达到散热降温的目的。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不仅仅限于这些实施例。
实施例1
一种耐高温导热涂料，按重量份数计，其原料包括：
环氧树脂：200份；
双氰胺：16份；
多异氰酸酯：15份；
有机硅树脂：90份；
纳米级氧化铝颗粒：120份；
氮化硅：60份；
氧化铍：90份；
石墨：70份；
助剂：30份；
复合阻燃剂：75份；
所述复合阻燃剂以改性聚磷酸铵为酸源和气源，氮掺杂石墨烯作为碳源，可膨胀石墨作为协效剂，其中改性聚磷酸铵、氮掺杂石墨烯和可膨胀石墨作的质量比为1:2.5:0.8；所述改性聚磷酸铵为聚磷酸铵和二乙烯三胺反应所得。
实施例2
一种耐高温导热涂料，按重量份数计，其原料包括：
环氧树脂：300份；
双氰胺：24份；
二酰肼：22.5份；
有机硅树脂：135份；
纳米级二氧化硅：250份；
氮化硅：50份；
碳化硅：40份；
氧化铍：60份；
石墨：110份；
助剂：50份；
复合阻燃剂：90份；
所述复合阻燃剂以改性聚磷酸铵为酸源和气源，氮掺杂石墨烯作为碳源，可膨胀石墨作为协效剂，其中改性聚磷酸铵、氮掺杂石墨烯和可膨胀石墨作的质量比为1:2.5:0.8；所述改性聚磷酸铵为聚磷酸铵和二乙烯三胺反应所得。
实施例3
一种耐高温导热涂料，按重量份数计，其原料包括：
环氧树脂：250份；
双氰胺：20份；
异氰脲酸三缩水甘油酯：18份；
有机硅树脂：115份；
纳米级氧化铝颗粒：135份；
纳米级二氧化硅：135份；
氧化铍：65份；
石墨：90份；
助剂：40份；
复合阻燃剂：83份；
所述复合阻燃剂以改性聚磷酸铵为酸源和气源，氮掺杂石墨烯作为碳源，可膨胀石墨作为协效剂，其中改性聚磷酸铵、氮掺杂石墨烯和可膨胀石墨作的质量比为1:2.5:0.8；所述改性聚磷酸铵为聚磷酸铵和二乙烯三胺反应所得。
对比例1
一种涂料，按重量份数计，其原料包括：
环氧树脂：250份；
双氰胺：20份；
异氰脲酸三缩水甘油酯：18份；
有机硅树脂：115份；
纳米级氧化铝颗粒：135份；
纳米级二氧化硅：135份；
氧化铍：65份；
石墨：90份；
助剂：40份；
复合阻燃剂：83份；
所述复合阻燃剂以改性聚磷酸铵为酸源和气源，木粉作为碳源，可膨胀石墨作为协效剂，其中改性聚磷酸铵、木粉和可膨胀石墨作的质量比为1:2.5:0.8；所述改性聚磷酸铵为聚磷酸铵和二乙烯三胺反应所得。
对比例2
一种涂料，按重量份数计，其原料包括：
环氧树脂：250份；
双氰胺：20份；
异氰脲酸三缩水甘油酯：18份；
有机硅树脂：115份；
纳米级氧化铝颗粒：135份；
纳米级二氧化硅：135份；
氧化铍：65份；
石墨：90份；
助剂：40份；
复合阻燃剂：83份；
所述复合阻燃剂以改性聚磷酸铵为酸源和气源，纤维素作为碳源，可膨胀石墨作为协效剂，其中改性聚磷酸铵、纤维素和可膨胀石墨作的质量比为1:2.5:0.8；所述改性聚磷酸铵为聚磷酸铵和二乙烯三胺反应所得。
对比例3
一种涂料，按重量份数计，其原料包括：
环氧树脂：250份；
双氰胺：20份；
异氰脲酸三缩水甘油酯：18份；
有机硅树脂：115份；
纳米级氧化铝颗粒：135份；
纳米级二氧化硅：135份；
氧化铍：65份；
石墨：90份；
助剂：40份；
复合阻燃剂：83份；
所述复合阻燃剂以改性聚磷酸铵为酸源和气源，石墨烯作为碳源，可膨胀石墨作为协效剂，其中改性聚磷酸铵、石墨烯和可膨胀石墨作的质量比为1:2.5:0.8；所述改性聚磷酸铵为聚磷酸铵和二乙烯三胺反应所得。
性能测试
一、阻燃性能测试
从表1可以看出，与对比例1和对比例2（分别以木粉和纤维素为碳源）相比，本发明的耐高温导热涂料的阻燃性能明显提高，氧指数为29.7~30.5%，UL-94等级为V-0，而对比文件3中涂料阻燃性能与本发明相当。
表1 各实施例与对比例中的涂料的阻燃数据
二、耐高温性和导热性测试
将实施例1~3与对比例1~3中的涂料分别加入到水和乙醇的混合溶液中，然后用高速分散均质机在8000r/min 的转速下处理15min得到混合液，将所得混合液倒在聚四氟乙烯模板上成膜，室温干燥48h后在100℃下烘干，得到0.85mm厚的复合膜，测试其耐高温性和导热率。导热率是用Hotdisk导热系数测试仪测得的，附着力测试按照 GB/T9286进行，结果如表2所示。从表2可以看出，本发明的耐热性和导热性就要优于对比例，与对比例3相比，本发明阻燃剂的碳源为氮掺杂石墨烯，由于氮元素的加入，氮元素与碳元素电负性的差异会在材料内产生电荷极化，同时氮中的孤对电子可以与石墨烯中碳sp2电子产生共轭效应，使得导热性增强。
表2 各实施例与对比例中的涂料耐高温性与导热性
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种耐高温导热涂料，其特征在于：按重量份数计，所述涂料的原料包括：
环氧树脂：200~300份；
双氰胺：16~24份；
固化剂：15~22.5份；
有机硅树脂：90~135份；
耐温填料：270~400份；
石墨：70~110份；
助剂：30~50份；
复合阻燃剂：75~90份；
所述复合阻燃剂以改性聚磷酸铵为酸源和气源，氮掺杂石墨烯作为碳源，可膨胀石墨作为协效剂，其中改性聚磷酸铵、氮掺杂石墨烯和可膨胀石墨作的质量比为1:2.5:0.8；所述改性聚磷酸铵为聚磷酸铵和二乙烯三胺反应所得。
2.根据权利要求1所述的耐高温导热涂料，其特征在于：所述固化剂为多异氰酸酯、β-羟烷基酰胺、异氰脲酸三缩水甘油酯和二酰肼中的任一种。
3.根据权利要求1所述的耐高温导热涂料，其特征在于：所述耐温填料为纳米级氧化铝颗粒、纳米级二氧化硅、氮化硅、碳化硅和氧化铍中的至少一种。
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