CN107641424A - 一种氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料及其制备和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于表面处理技术，涉及一种氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料及其制备和使用方法。本发明的一种氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料，其特征在于，它由组分Ⅰ和组分Ⅱ混合而成，组分Ⅰ和组分Ⅱ的重量比为100：58～65。本发明的制备步骤是：制备组分Ⅰ；混合组分Ⅰ和组分Ⅱ。本发明的使用的步骤是：基底预处理；涂覆；固化。本发明提出了一种氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料配方及其制备方法和使用方法，大幅度提高了绝缘性能，满足了电子器件散热的要求。
Description
技术领域
本发明属于表面处理技术，涉及一种氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料及其制备和使用方法。
背景技术
导热绝缘涂料是一种被广泛应用于电子器件、LED元件表面的功能性非金属涂层材料，可将被涂覆基材的热量散出而不破坏电子器件的电路结构，用以克服器件在工作过程中的发热引起的寿命降低等问题。涂层材料大部分是以有机高分子为成膜物的混合体系，涂覆成膜后的涂层以有机物为主，热导率较低，主要依靠其中的无机填料实现导热的功能,常见的导热材料包括碳纤维、氮化硼、氧化铝等等，其中氮化硼本身特殊的高导热与绝缘的特性备受关注。如中国专利申请CN 104804618A公开了一种水性散热涂料及其制备方法，主涂料包括含有基体树脂的水性分散体，纳米碳材料包覆的氮化硼复合粉体，充分利用了纳米碳材料和氮化硼的优越导热性，降低了纳米碳材料与氮化硼的界面热阻，使涂料具有高热导率等优势，且施工方便、安全环保。其缺点是：纳米碳材料的电阻较低，涂料虽然导热性较好但绝缘性差，不能满足电子器件散热的要求。
发明内容
本发明的目的是：提出一种氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料配方及其制备方法和使用方法，以便提高绝缘性能，满足电子器件散热的要求。
本发明的技术方案是：一种氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料，其特征在于，它由组分Ⅰ和组分Ⅱ混合而成，组分Ⅰ和组分Ⅱ的重量比为100︰58～65；组分Ⅰ是聚胺加成物、助剂、氮化硼纳米片分散液和填料的混合物，聚胺加成物占混合物重量的30％～40％，助剂占混合物重量的1％～3％，氮化硼纳米片分散液占混合物重量的10％～20％，余量为填料；助剂为铵盐分散剂、聚硅氧烷消泡剂、丙烯酸润湿剂或聚氨酯增稠剂其中的一种物质或几种物质的混合物；氮化硼纳米片分散液为氮化硼纳米片、N-甲基吡咯烷酮和溶剂的混合溶液，三者质量比为1︰1︰1000～5000，溶剂为异丙醇、二甲基亚砜或二丙二醇甲醚其中之一；填料是滑石粉、氧化铝和沉淀硫酸钡的混合物，滑石粉、氧化铝、沉淀硫酸钡三者的重量比为3～5︰2︰1；组分Ⅱ为双酚A环氧树脂乳液。
如上面所述的氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料的制备方法，其特征在于，制备的步骤如下：
1、制备组分Ⅰ：
1.1、制备氮化硼纳米片分散液：按质量比例称取氮化硼纳米片、N-甲基吡咯烷酮和溶剂，混合后在100W～150W功率下超声波分散60min～240min，得到氮化硼纳米片分散液；
1.2、配料：按比例分别称取聚胺加成物、助剂、氮化硼纳米片分散液和填料；
1.3、研磨：向聚胺加成物中加入氮化硼纳米片分散液、助剂和填料，手工搅拌至少1min，然后放入砂磨机研磨，直至细度低于40μm后出料，得到组分Ⅰ；
2、混合组分Ⅰ和组分Ⅱ：按比例称取组分Ⅰ和组分Ⅱ，然后混合，手工搅拌至少1min，即得到氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料；所制得的氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料应在6h内使用。
如上面所述氮化硼纳米片导热绝缘水性涂料的使用方法，其特征在于，使用的步骤如下：
1、基底预处理：用砂纸将待涂覆基底表面打磨粗糙，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；
2、涂覆：向基底表面刷涂或使用喷枪喷涂氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料，涂覆厚度为0.01mm～1mm；
3、固化：将涂覆的氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料涂层在常温环境下放置5天～7天即可完全固化。
如上面所述的氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料，其特征在于，所述的氮化硼纳米片为六方晶体结构，直径为500nm～2000nm。
本发明的优点是：提出了一种氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料配方及其制备方法和使用方法，大幅度提高了绝缘性能，满足了电子器件散热的要求。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。一种氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料，其特征在于，它由组分Ⅰ和组分Ⅱ混合而成，组分Ⅰ和组分Ⅱ的重量比为100︰58～65；组分Ⅰ是聚胺加成物、助剂、氮化硼纳米片分散液和填料的混合物，聚胺加成物占混合物重量的30％～40％，助剂占混合物重量的1％～3％，氮化硼纳米片分散液占混合物重量的10％～20％，余量为填料；助剂为铵盐分散剂、聚硅氧烷消泡剂、丙烯酸润湿剂或聚氨酯增稠剂其中的一种物质或几种物质的混合物；氮化硼纳米片分散液为氮化硼纳米片、N-甲基吡咯烷酮和溶剂的混合溶液，三者质量比为1︰1︰1000～5000，溶剂为异丙醇、二甲基亚砜或二丙二醇甲醚其中之一；填料是滑石粉、氧化铝和沉淀硫酸钡的混合物，滑石粉、氧化铝、沉淀硫酸钡三者的重量比为3～5︰2︰1；组分Ⅱ为双酚A环氧树脂乳液。
如上面所述的氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料的制备方法，其特征在于，制备的步骤如下：
1、制备组分Ⅰ：
1.1、制备氮化硼纳米片分散液：按质量比例称取氮化硼纳米片、N-甲基吡咯烷酮和溶剂，混合后在100W～150W功率下超声波分散60min～240min，得到氮化硼纳米片分散液；
1.2、配料：按比例分别称取聚胺加成物、助剂、氮化硼纳米片分散液和填料；
1.3、研磨：向聚胺加成物中加入氮化硼纳米片分散液、助剂和填料，手工搅拌至少1min，然后放入砂磨机研磨，直至细度低于40μm后出料，得到组分Ⅰ；
2、混合组分Ⅰ和组分Ⅱ：按比例称取组分Ⅰ和组分Ⅱ，然后混合，手工搅拌至少1min，即得到氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料；所制得的氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料应在6h内使用。
如上面所述氮化硼纳米片导热绝缘水性涂料的使用方法，其特征在于，使用的步骤如下：
1、基底预处理：用砂纸将待涂覆基底表面打磨粗糙，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；
2、涂覆：向基底表面刷涂或使用喷枪喷涂氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料，涂覆厚度为0.01mm～1mm；
3、固化：将涂覆的氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料涂层在常温环境下放置5天～7天即可完全固化。
如上面所述的氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料，其特征在于，所述的氮化硼纳米片为六方晶体结构，直径为500nm～2000nm。
本发明的工作原理是：将氮化硼纳米片在特定的溶剂系统中充分分散为二维氮化硼材料，利用其卓越的面层内热导率和高电阻率，既提高了添加入涂料体系后的涂层热导率，又避免了电导率的提高，形成一种性能优异的导热绝缘材料。
实施例1
1、制备组分Ⅰ：
1.1、制备氮化硼纳米片分散液：分别称取0.1g氮化硼纳米片、0.1g N-甲基吡咯烷酮和100g异丙醇，混合后在150W功率下超声波分散60min，得到氮化硼纳米片分散液；
1.2、配料：分别称取30g聚胺加成物、铵盐分散剂1g、聚硅氧烷消泡剂0.3g、丙烯酸润湿剂0.3g、聚氨酯增稠剂0.4g、20g氮化硼纳米片分散液、30g滑石粉、12g氧化铝和6g沉淀硫酸钡；
1.3、研磨：将上述原材料混合，手工搅拌1min，然后放入砂磨机研磨，直至细度低于40μm后出料，得到组分Ⅰ；
2、混合组分Ⅰ和组分Ⅱ：称取100g组分Ⅰ和58g双酚A环氧树脂乳液，然后混合，手工搅拌1min，即得到氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料。
氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料的使用步骤如下：
1、基底预处理：用砂纸将待涂覆基底表面打磨粗糙，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；
2、涂覆：向基底表面刷涂或使用喷枪喷涂氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料，涂覆厚度为0.01mm；
3、固化：将涂覆的氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料涂层在常温环境下放置5天即可完全固化。
实施例2
1、制备组分Ⅰ：
1.1、制备氮化硼纳米片分散液：分别称取0.5g氮化硼、0.5g N-甲基吡咯烷酮和100g二甲基亚砜，混合后在100W功率下超声波分散240min，得到氮化硼纳米片分散液；
1.2、配料：分别称取40g聚胺加成物、铵盐分散剂0.5g、聚硅氧烷消泡剂0.3g、丙烯酸润湿剂0.2g、10g氮化硼纳米片分散液、28g滑石粉、14g氧化铝和7g沉淀硫酸钡；
1.3、研磨：将上述原材料混合，手工搅拌1min，然后放入砂磨机研磨，直至细度低于40μm后出料，得到组分Ⅰ；
2、混合组分Ⅰ和组分Ⅱ：称取100g组分Ⅰ和65g双酚A环氧树脂乳液，然后混合，手工搅拌5min，即得到氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料。
氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料的使用步骤如下：
1、基底预处理：用砂纸将待涂覆基底表面打磨粗糙，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；
2、涂覆：向基底表面刷涂或使用喷枪喷涂氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料，涂覆厚度为1mm；
3、固化：将涂覆的氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料涂层在常温环境下放置7天即可完全固化。
实施例3
1、制备组分Ⅰ：
1.1、制备氮化硼纳米片分散液：分别称取0.2g氮化硼、0.1g N-甲基吡咯烷酮和500g二丙二醇甲醚，混合后在100W功率下超声波分散240min，得到氮化硼纳米片分散液；
1.2、配料：分别称取30g胺加成物水溶液、铵盐分散剂1.0g、聚硅氧烷消泡剂1.3g、丙烯酸润湿剂0.7g、13g氮化硼纳米片分散液、27g滑石粉、18g氧化铝和9g沉淀硫酸钡；
1.3、研磨：将上述原材料混合，手工搅拌5min，然后放入砂磨机研磨，直至细度低于40μm后出料，得到组分Ⅰ；
2、混合组分Ⅰ和组分Ⅱ：称取100g组分Ⅰ和60g双酚A环氧树脂乳液，然后混合，手工搅拌1min，即得到氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料。
类石墨烯导热绝缘水性涂料的使用步骤如下：
1、基底预处理：用砂纸将待涂覆基底表面打磨粗糙，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；
2、涂覆：向基底表面刷涂或使用喷枪喷涂氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料，涂覆厚度为0.1mm；
3、固化：将涂覆的类石墨烯导热绝缘水性涂料涂层在常温环境下放置5天即可完全固化。
Claims (4)
1.一种氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料，其特征在于：它由组分Ⅰ和组分Ⅱ混合而成，组分Ⅰ和组分Ⅱ的重量比为100︰58～65；组分Ⅰ是聚胺加成物、助剂、氮化硼纳米片分散液和填料的混合物，聚胺加成物占混合物重量的30％～40％，助剂占混合物重量的1％～3％，氮化硼纳米片分散液占混合物重量的10％～20％，余量为填料；助剂为铵盐分散剂、聚硅氧烷消泡剂、丙烯酸润湿剂或聚氨酯增稠剂其中的一种物质或几种物质的混合物；氮化硼纳米片分散液为氮化硼纳米片、N-甲基吡咯烷酮和溶剂的混合溶液，三者质量比为1︰1︰1000～5000，溶剂为异丙醇、二甲基亚砜或二丙二醇甲醚其中之一；填料是滑石粉、氧化铝和沉淀硫酸钡的混合物，滑石粉、氧化铝、沉淀硫酸钡三者的重量比为3～5︰2︰1；组分Ⅱ为双酚A环氧树脂乳液。
2.如权利要求1所述的氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料的制备方法，其特征在于，制备的步骤如下：
2.1、制备组分Ⅰ：
2.1.1、制备氮化硼纳米片分散液：按质量比例称取氮化硼纳米片、N-甲基吡咯烷酮和溶剂，混合后在100W～150W功率下超声波分散60min～240min，得到氮化硼纳米片分散液；
2.1.2、配料：按比例分别称取聚胺加成物、助剂、氮化硼纳米片分散液和填料；
2.1.3、研磨：向聚胺加成物中加入氮化硼纳米片分散液、助剂和填料，手工搅拌至少1min，然后放入砂磨机研磨，直至细度低于40μm后出料，得到组分Ⅰ；
2.2、混合组分Ⅰ和组分Ⅱ：按比例称取组分Ⅰ和组分Ⅱ，然后混合，手工搅拌至少1min，即得到氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料；所制得的氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料应在6h内使用。
3.如权利要求1所述氮化硼纳米片导热绝缘水性涂料的使用方法，其特征在于，使用的步骤如下：
3.1、基底预处理：用砂纸将待涂覆基底表面打磨粗糙，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；
3.2、涂覆：向基底表面刷涂或使用喷枪喷涂氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料，涂覆厚度为0.01mm～1mm；
3.3、固化：将涂覆的氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料涂层在常温环境下放置5天～7天即可完全固化。
4.如权利要求1所述的氮化硼纳米片增强导热绝缘水性涂料，其特征在于：所述的氮化硼纳米片为六方晶体结构，直径为500nm～2000nm。
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