CN108570270A - 一种电子产品用散热涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电子产品用散热涂料及其制备方法，由以下成分制备而成：丙烯酸树脂、环氧树脂、活性白土、高岭土、氮化铝、碳化硅、石蜡、散热粉料、碳酸钙填料、稀释剂和固化剂。本发明制备的散热涂料不仅散热性能好，同时可以有效其延长防腐性能，还具有良好的分散性，存储稳定，不易挥发。

Description

一种电子产品用散热涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料制作技术领域，具体涉及一种电子产品用散热涂料及其制备方法。
背景技术
散热涂料一直是涂料的重要分支之一，在工业生产中应用很广泛。由于目前材料、金属现代科学技术的快速发展，使得仪器、设备、部件的设计、生产向着小型化、轻量化、紧凑化、高效化方向发展，超大规模集成电路的发展又使得电子器件的高功率密度特征越来越明显，由此产生的大量热量将直接影响到电子器件的工作稳定性和完全可靠性。而常规的冷却系统所能达到的冷却能力受到极大挑战，油漆在能源、汽车、空调、农业、化工、采暖、航空航天、微电子、信息等领域，对强化传热、提高散热效率等技术提高了更高的要求。
现有的电子产品大都存在因热排问题，例如：（1）目前LED灯最大的问题是因过热而导致灯芯烧掉，热排性能较差，目前解決方式是通常加大铝材的散热鳍片结构或降低LED灯的瓦特数（2）目前太阳能发电主要是通过太阳能模组来收集太阳的光能，而不是热能，但在收集光能中，因太阳的照射而产生过热也会降低其光能的收集；（3）电脑CPU的运算过程中会产生高热，如果拍热不良，会导致产品运作呆滞，甚至停机等问题。以上问题主要是由于现在的电子电产品使用的涂料热排性能较差。
公开号为CN101781480A，公开了一种环保型自散热纳米生态涂料及其制备方法，该纳米生态涂料的配方为：铝溶胶15-80%、硅溶胶15-80%、纳米导热填料4-10%、颜料3-27%、防沉剂5-25%，其中纳米导热填料为2-5%纳米碳管与2-10%纳米氧化钴或2-10%纳米氧化锆的复合体。其制备方法为：称取相应的铝溶胶、纳米导热填料、颜料及防沉剂等进行混合、高速分散，做为a组分；称取相应的硅溶胶，做为b组分；将a组分和b组分混合、低速分散，静置熟化，即得纳米生态涂料。公开号为CN101787178A，公开了一种导热电绝缘复合材料组份及其制造方法，该材料组份为：1)具有至少两种尺寸的高结晶球状金属氧化物粉末，大颗粒粉末尺寸R和小颗粒粉末尺寸r满足：0.005R10瓦/米·度，且具有电绝缘性；2)至少一种片状导热粉末，如鳞状石墨粉，氮化硼粉末等，其导热系数>30瓦/米·度；3)树脂，如环氧、有机硅、酚醛、乙烯基树脂等。各组分重量含量：球状粉20-60%，片状导热粉3%-30%，树脂15%-65%。以上现有技术制备的涂料中均含有大量的易挥发性化学溶剂或化学品成分易挥发，储存不稳定，在制造和施工过程中，会对人体以及环境都会造成损害，并且以上现有技术的制备成本较高、原材料制备较为复杂，对制备仪器要求较高，不易大规模推广生产。
综上所述，因此需要一种更好的散热涂料，来改善现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种电子产品用散热涂料及其制备方法，本发明制备的散热涂料不仅散热性能好，同时可以有效其延长防腐性能，还具有良好的分散性，存储稳定，不易挥发。
本发明提供了如下的技术方案：
一种电子产品用散热涂料，包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂28-34份、环氧树脂22-29份、活性白土14-18份、高岭土15-20份、氮化铝13-18份、碳化硅12-17份、石蜡8-13份、散热粉料21-27份、碳酸钙填料15-22份、稀释剂8-12份和固化剂6-11份。
优选的，所述涂料包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂28-31份、环氧树脂25-29份、活性白土16-18份、高岭土15-18份、氮化铝13-17份、碳化硅14-17份、石蜡11-13份、散热粉料23-27份、碳酸钙填料15-20份、稀释剂9-12份和固化剂7-11份。
优选的，所述涂料包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂31份、环氧树脂28份、活性白土18份、高岭土15份、氮化铝17份、碳化硅14份、石蜡13份、散热粉料23份、碳酸钙填料18份、稀释剂12份和固化剂9份。
一种电子产品用散热涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将丙烯酸树脂和环氧树脂混合导入反应釜中，在112-114℃下加热至完全熔化，再加入散热粉料，降温至72-78℃，以340-360r/min的转速搅拌140-150min，得到混合物一；
b、将活性白土和高岭土导入干燥箱中，在60-62℃下干燥脱水，再与氮化铝、碳化硅一同导入研磨机中研磨至过300目筛，得到细料；
c、将细料导入稀释剂中以120-140r/min的速度搅拌分散10-12min，再经超声分散处理后，浸泡2.2-2.5h，得到混合物二；
d、向混合物二中加入混合物一、石蜡和碳酸钙填料，在55-58℃下加热并搅拌分散10-15min后，再加入固化剂，搅拌均匀后，导入双螺杆挤出机中熔融挤出，冷却至常温后，即可得到成品。
优选的，所述步骤a的散热粉料的制备方法为：将炭黑、云母粉、纳米二氧化硅和氮化硼混合导入研磨机中兑入无水乙醇进行浸泡、湿磨、过滤，用蒸馏水冲洗干净，即可得到散热粉料。
优选的，所述浸泡时间为60min，湿磨时间为55min，将蒸馏水加热至60-65℃进行冲洗。
优选的，所述步骤c的稀释剂为醋酸丁酯、甲基异丁基酮和二甲苯异丙醇按质量比2:1:1混合而成。
优选的，所述步骤c的超声分散处理的方法为：在超声功率80W下，分散处理5min，再升高至100W，分散处理8min，即可。
优选的，所述步骤d的碳酸钙填料的制备方法为：将碳酸钙粉碎，然后加入分散剂和水，高度搅拌15min，静置、过滤，将过滤产物干燥，即可得到碳酸钙填料。
优选的，所述分散剂为阴离子性改性醇酸聚合物和表面活性湿润分散剂按质量比1:1混合而成。
本发明的有益效果是：
本发明制备的散热涂料不仅散热性能好，同时可以有效其延长防腐性能，还具有良好的分散性，存储稳定，不易挥发。
本发明中的散热粉料采用的炭黑、云母粉、纳米二氧化硅和氮化硼作为主要原料，该原料本身具有很好的导热性能，并且其在高温下无有害气体的释放，安全环保，具有积极的环保效果，使得制备的成品涂料也具有相应的效果。
本发明中采用活性白土和高岭土的复合使用，首先二者均具有一点的黏性、特殊的物理孔隙结构，其在干燥、研磨后，在混合物体系中分散均匀，会具有较好的吸附性能，保证混合物体系的稳定、溶剂不易挥发、无特殊气味的散发；另外二者的孔隙结构，有利于建立热量传输通道，增强热量传输性能，从而提高散热效率。
本发明中的稀释剂采用醋酸丁酯、甲基异丁基酮和二甲苯异丙醇的配比，有利于降低各成分之间的粘度，提高材料的分散性，从而使得成品涂料的散热效果更为均匀、效率高。
本发明中优选的超声分散处理，先在小功率下超声分散，再采用大功率超声分散，有利于分层次、更细化的分散原料，可以使得制备的成品涂料粒度更细、分散更均匀，从而提高散热效率。
本发明碳酸钙填料具有导热性好、热膨胀系数小的特性，在碳酸钙经阴离子性改性醇酸聚合物和表面活性湿润分散剂的改性后，可以提高碳酸钙的附着力、硬度、光泽度，更有利于散热性能的提升。
具体实施方式
实施例1
一种电子产品用散热涂料，包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂28份、环氧树脂29份、活性白土18份、高岭土20份、氮化铝18份、碳化硅12份、石蜡13份、散热粉料27份、碳酸钙填料22份、稀释剂12份和固化剂6份。
一种电子产品用散热涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将丙烯酸树脂和环氧树脂混合导入反应釜中，在112℃下加热至完全熔化，再加入散热粉料，降温至72℃，以340r/min的转速搅拌140min，得到混合物一；
b、将活性白土和高岭土导入干燥箱中，在62℃下干燥脱水，再与氮化铝、碳化硅一同导入研磨机中研磨至过300目筛，得到细料；
c、将细料导入稀释剂中以120r/min的速度搅拌分散10min，再经超声分散处理后，浸泡2.2h，得到混合物二；
d、向混合物二中加入混合物一、石蜡和碳酸钙填料，在55℃下加热并搅拌分散10min后，再加入固化剂，搅拌均匀后，导入双螺杆挤出机中熔融挤出，冷却至常温后，即可得到成品。
步骤a的散热粉料的制备方法为：将炭黑、云母粉、纳米二氧化硅和氮化硼混合导入研磨机中兑入无水乙醇进行浸泡、湿磨、过滤，用蒸馏水冲洗干净，即可得到散热粉料。
浸泡时间为60min，湿磨时间为55min，将蒸馏水加热至65℃进行冲洗。
步骤c的稀释剂为醋酸丁酯、甲基异丁基酮和二甲苯异丙醇按质量比2:1:1混合而成。
步骤c的超声分散处理的方法为：在超声功率80W下，分散处理5min，再升高至100W，分散处理8min，即可。
步骤d的碳酸钙填料的制备方法为：将碳酸钙粉碎，然后加入分散剂和水，高度搅拌15min，静置、过滤，将过滤产物干燥，即可得到碳酸钙填料。
分散剂为阴离子性改性醇酸聚合物和表面活性湿润分散剂按质量比1:1混合而成。
实施例2
一种电子产品用散热涂料，包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂31份、环氧树脂29份、活性白土18份、高岭土18份、氮化铝13份、碳化硅14份、石蜡11份、散热粉料23份、碳酸钙填料15份、稀释剂9份和固化剂7份。
一种电子产品用散热涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将丙烯酸树脂和环氧树脂混合导入反应釜中，在114℃下加热至完全熔化，再加入散热粉料，降温至78℃，以360r/min的转速搅拌150min，得到混合物一；
b、将活性白土和高岭土导入干燥箱中，在62℃下干燥脱水，再与氮化铝、碳化硅一同导入研磨机中研磨至过300目筛，得到细料；
c、将细料导入稀释剂中以140r/min的速度搅拌分散12min，再经超声分散处理后，浸泡2.5h，得到混合物二；
d、向混合物二中加入混合物一、石蜡和碳酸钙填料，在58℃下加热并搅拌分散15min后，再加入固化剂，搅拌均匀后，导入双螺杆挤出机中熔融挤出，冷却至常温后，即可得到成品。
步骤a的散热粉料的制备方法为：将炭黑、云母粉、纳米二氧化硅和氮化硼混合导入研磨机中兑入无水乙醇进行浸泡、湿磨、过滤，用蒸馏水冲洗干净，即可得到散热粉料。
浸泡时间为60min，湿磨时间为55min，将蒸馏水加热至65℃进行冲洗。
步骤c的稀释剂为醋酸丁酯、甲基异丁基酮和二甲苯异丙醇按质量比2:1:1混合而成。
步骤c的超声分散处理的方法为：在超声功率80W下，分散处理5min，再升高至100W，分散处理8min，即可。
步骤d的碳酸钙填料的制备方法为：将碳酸钙粉碎，然后加入分散剂和水，高度搅拌15min，静置、过滤，将过滤产物干燥，即可得到碳酸钙填料。
分散剂为阴离子性改性醇酸聚合物和表面活性湿润分散剂按质量比1:1混合而成。
实施例3
一种电子产品用散热涂料，包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂31份、环氧树脂28份、活性白土18份、高岭土15份、氮化铝17份、碳化硅14份、石蜡13份、散热粉料23份、碳酸钙填料18份、稀释剂12份和固化剂9份。
一种电子产品用散热涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将丙烯酸树脂和环氧树脂混合导入反应釜中，在114℃下加热至完全熔化，再加入散热粉料，降温至78℃，以360r/min的转速搅拌140min，得到混合物一；
b、将活性白土和高岭土导入干燥箱中，在60℃下干燥脱水，再与氮化铝、碳化硅一同导入研磨机中研磨至过300目筛，得到细料；
c、将细料导入稀释剂中以120r/min的速度搅拌分散12min，再经超声分散处理后，浸泡2.5h，得到混合物二；
d、向混合物二中加入混合物一、石蜡和碳酸钙填料，在55℃下加热并搅拌分散15min后，再加入固化剂，搅拌均匀后，导入双螺杆挤出机中熔融挤出，冷却至常温后，即可得到成品。
步骤a的散热粉料的制备方法为：将炭黑、云母粉、纳米二氧化硅和氮化硼混合导入研磨机中兑入无水乙醇进行浸泡、湿磨、过滤，用蒸馏水冲洗干净，即可得到散热粉料。
浸泡时间为60min，湿磨时间为55min，将蒸馏水加热至65℃进行冲洗。
步骤c的稀释剂为醋酸丁酯、甲基异丁基酮和二甲苯异丙醇按质量比2:1:1混合而成。
步骤c的超声分散处理的方法为：在超声功率80W下，分散处理5min，再升高至100W，分散处理8min，即可。
步骤d的碳酸钙填料的制备方法为：将碳酸钙粉碎，然后加入分散剂和水，高度搅拌15min，静置、过滤，将过滤产物干燥，即可得到碳酸钙填料。
分散剂为阴离子性改性醇酸聚合物和表面活性湿润分散剂按质量比1:1混合而成。
对比例1
采用现有市场上的普通的散热涂料进行检测。
检测以上实施例和对比例制备的成品，得到以下检测数据：
表一：
项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
降温效果（初始温度40℃） 28.5 27.3 25.6 31.7
冲击试验（kg/cm） 27 26 28 23
划格法附着力 0级 0级 0级 0级
耐化学腐蚀性（30天、常温） 涂层无起泡、软化、出现孔洞现象 涂层无起泡、软化、出现孔洞现象 涂层无起泡、软化、出现孔洞现象 涂层起泡、未软化、有孔洞
耐高温性（150℃，24h） 涂层无变化 涂层无变化 涂层无变化 涂层起泡
外观（目测） 平滑、有光泽 平滑、有光泽 平滑、有光泽 平滑、有光泽
根据表一所示的结果，可以得到本发明制备的散热涂料性能显著优于现有技术中的散热涂料，并且在本发明的实施例3采用的优选的制备方法，使得制备的散热涂料的各性能达到最优。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子产品用散热涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂28-34份、环氧树脂22-29份、活性白土14-18份、高岭土15-20份、氮化铝13-18份、碳化硅12-17份、石蜡8-13份、散热粉料21-27份、碳酸钙填料15-22份、稀释剂8-12份和固化剂6-11份。
2.根据权利要求1所述的一种电子产品用散热涂料，其特征在于，所述涂料包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂28-31份、环氧树脂25-29份、活性白土16-18份、高岭土15-18份、氮化铝13-17份、碳化硅14-17份、石蜡11-13份、散热粉料23-27份、碳酸钙填料15-20份、稀释剂9-12份和固化剂7-11份。
3.根据权利要求1所述的一种电子产品用散热涂料，其特征在于，所述涂料包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂31份、环氧树脂28份、活性白土18份、高岭土15份、氮化铝17份、碳化硅14份、石蜡13份、散热粉料23份、碳酸钙填料18份、稀释剂12份和固化剂9份。
4.权利要求1-3任一项所述的一种电子产品用散热涂料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
a、将丙烯酸树脂和环氧树脂混合导入反应釜中，在112-114℃下加热至完全熔化，再加入散热粉料，降温至72-78℃，以340-360r/min的转速搅拌140-150min，得到混合物一；
b、将活性白土和高岭土导入干燥箱中，在60-62℃下干燥脱水，再与氮化铝、碳化硅一同导入研磨机中研磨至过300目筛，得到细料；
c、将细料导入稀释剂中以120-140r/min的速度搅拌分散10-12min，再经超声分散处理后，浸泡2.2-2.5h，得到混合物二；
d、向混合物二中加入混合物一、石蜡和碳酸钙填料，在55-58℃下加热并搅拌分散10-15min后，再加入固化剂，搅拌均匀后，导入双螺杆挤出机中熔融挤出，冷却至常温后，即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的一种电子产品用散热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤a的散热粉料的制备方法为：将炭黑、云母粉、纳米二氧化硅和氮化硼混合导入研磨机中兑入无水乙醇进行浸泡、湿磨、过滤，用蒸馏水冲洗干净，即可得到散热粉料。
6.根据权利要求5所述的一种电子产品用散热涂料的制备方法，其特征在于，所述浸泡时间为60min，湿磨时间为55min，将蒸馏水加热至60-65℃进行冲洗。
7.根据权利要求4所述的一种电子产品用散热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的稀释剂为醋酸丁酯、甲基异丁基酮和二甲苯异丙醇按质量比2:1:1混合而成。
8.根据权利要求4所述的一种电子产品用散热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的超声分散处理的方法为：在超声功率80W下，分散处理5min，再升高至100W，分散处理8min，即可。
9.根据权利要求4所述的一种电子产品用散热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤d的碳酸钙填料的制备方法为：将碳酸钙粉碎，然后加入分散剂和水，高度搅拌15min，静置、过滤，将过滤产物干燥，即可得到碳酸钙填料。
10.根据权利要求9所述的一种电子产品用散热涂料的制备方法，其特征在于，所述分散剂为阴离子性改性醇酸聚合物和表面活性湿润分散剂按质量比1:1混合而成。
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