CN108864868A - 一种用于电气设备的散热涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电气设备的散热涂料，包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂20～30份、环氧树脂15～25份、三乙醇胺2～4份、乙酸乙酯9～16份、山梨糖醇酯1～3份、硬脂酸2～3份、改性石墨烯3～7份、金属粉末0.5～0.8份、分散剂2～3份、抗氧化剂1～2份及流平剂2～4份。本发明所述通过控制原料及原料之间的配比，制备出的产品附着力强，耐候性好，散热性强。

Description

一种用于电气设备的散热涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于电气设备技术领域，具体涉及一种用于电气设备的散热涂料及其制备方法。
背景技术
配电箱的安装方式分为明装和暗装两种，明装配电箱的散热效果优于暗装配电箱，暗装配电箱内的空气不宜对流，其散热效果较差，造成配电箱内因低压断路器的温升使周围环境的空气温度上升。近年来，随着企业用电负荷的不断增加，电压输配电设备朝着大容量、大电流的方向发展，配电柜因为过热而发生摅障的情况日益凸显。常规的改进散热的方式是通过增加配电柜的散热面积、使用导热涂料，以提高其散热效率、辐射系数，对发热部件施行有针对性的散热等措施，从而改善配电柜的散热条件。
专利CN102618141A(2012年)提供了一种改性丙烯酸散热粉末涂料及制备方法，该材料由80～90%碳纤维和10～20%纳米材料组成散热剂，采用溶液原位聚合法将散热及均匀分散在树脂基体中。该散热涂层可涂覆于LED液晶模组背板表面，具有较高的散热效率，但是其成本较高。
发明内容
本发明提供了一种用于电气设备的散热涂料及其制备方法，解决了背景技术中的问题，本发明所述通过控制原料及原料之间的配比，制备出的产品附着力强，耐候性好，散热性强。
为了解决现有技术存在的问题，采用如下技术方案：
一种用于电气设备的散热涂料，包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂20～30份、环氧树脂15～25份、三乙醇胺2～4份、乙酸乙酯9～16份、山梨糖醇酯1～3份、硬脂酸2～3份、改性石墨烯3～7份、金属粉末0.5～0.8份、分散剂2～3份、抗氧化剂1～2份及流平剂2～4份；
所述金属粉末为锌粉、铜粉及银粉的混合物，所述锌粉、铜粉及银粉的质量比为1:2:1。
优选的，所述用于电气设备的散热涂料，包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂23～27份、环氧树脂18～22份、三乙醇胺2.5～3.6份、乙酸乙酯10～15份、山梨糖醇酯1.4～2.9份、硬脂酸2.1～2.8份、改性石墨烯4～6份、金属粉末0.6～0.7份、分散剂2.2～2.7份、抗氧化剂1.3～1.7份及流平剂2.5～3.3份。
优选的，所述用于电气设备的散热涂料，包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂25份、环氧树脂30份、三乙醇胺3份、乙酸乙酯12份、山梨糖醇酯1.8份、硬脂酸2.4份、改性石墨烯5份、金属粉末0.7份、分散剂2.6份、抗氧化剂1.5份及流平剂2.9份。
优选的，所述改性石墨烯的制备方法如下：
（1）先将氧化石墨烯分散在去离子水中，在常温下超声震荡搅拌6小时，得到浓度为0.01～1.0mg/mL的氧化石墨烯-水分散液；
（2）再将葡萄糖加入到该氧化石墨烯-水分散液中，在20～50℃下搅拌3小时，然后加入碱性溶液，搅拌2小时，并调节pH值到9～10，再加入化学还原剂，在60～95℃下反应48小时得到改性混合液；
（3）将该改性混合液抽滤得到固态物质，再依次用乙醇和去离子水洗涤所述的固态物质至中性，放置在大气或者真空环境下，于40～70℃干燥至恒重，即得到改性石墨烯。
优选的，所述分散剂为聚丙烯酰胺或古尔胶。
优选的，所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
优选的，所述流平剂为有机硅流平剂。
一种制备所述用于电气设备的散热涂料的方法，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取丙烯酸树脂、环氧树脂、三乙醇胺、乙酸乙酯、山梨糖醇酯、硬脂酸、改性石墨烯、金属粉末、分散剂、抗氧化剂及抗冻剂，备用；
（2）将丙烯酸树脂、环氧树脂、硬脂酸及分散剂一起置于反应釜中，加热至70～80℃，搅拌反应30～60分钟，然后加入三乙醇胺、乙酸乙酯，加热至90～100℃，搅拌反应60～90分钟，得混合物A；
（3）将剩余原料加入至步骤（2）所得的产物中，搅拌混合，然后研磨至40-50μm时，再进行高速分散，即得所述用于电气设备的散热涂料。
优选的，所述步骤（2）中搅拌反应的搅拌速度为500～600r/min。
优选的，所述步骤（3）中高速分散的时间为10～20分钟，所述高速分散的速度为2000～3000r/min。
本发明与现有技术相比，其具有以下有益效果：
本发明所述通过控制原料及原料之间的配比，制备出的产品附着力强，耐候性好，散热性强，具体如下：
（1）本发明所述用于电气设备的散热涂料采用丙烯酸树脂、环氧树脂、三乙醇胺、乙酸乙酯、山梨糖醇酯、硬脂酸、改性石墨烯、金属粉末、分散剂、抗氧化剂及抗冻剂作为原料，原料之间相互协同作用，制备出的产品附着力强，耐候性好，散热性强；
（2）本发明所述用于电气设备的散热涂料在原料中添加了改性石墨烯和金属粉末，改性石墨烯和金属粉末相互作用，使得涂层具有较好的导热性、辐射性。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例涉及一种用于电气设备的散热涂料，包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂20份、环氧树脂15份、三乙醇胺2份、乙酸乙酯9份、山梨糖醇酯1份、硬脂酸2份、改性石墨烯3份、金属粉末0.5份、分散剂2份、抗氧化剂1份及流平剂2～4份；
所述金属粉末为锌粉、铜粉及银粉的混合物，所述锌粉、铜粉及银粉的质量比为1:2:1。
其中，所述改性石墨烯的制备方法如下：
（1）先将氧化石墨烯分散在去离子水中，在常温下超声震荡搅拌6小时，得到浓度为0.01mg/mL的氧化石墨烯-水分散液；
（2）再将葡萄糖加入到该氧化石墨烯-水分散液中，在20℃下搅拌3小时，然后加入碱性溶液，搅拌2小时，并调节pH值到9～10，再加入化学还原剂，在60℃下反应48小时得到改性混合液；
（3）将该改性混合液抽滤得到固态物质，再依次用乙醇和去离子水洗涤所述的固态物质至中性，放置在大气或者真空环境下，于40℃干燥至恒重，即得到改性石墨烯。
其中，所述分散剂为聚丙烯酰胺。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
其中，所述流平剂为有机硅流平剂。
一种制备所述用于电气设备的散热涂料的方法，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取丙烯酸树脂、环氧树脂、三乙醇胺、乙酸乙酯、山梨糖醇酯、硬脂酸、改性石墨烯、金属粉末、分散剂、抗氧化剂及抗冻剂，备用；
（2）将丙烯酸树脂、环氧树脂、硬脂酸及分散剂一起置于反应釜中，加热至70℃，搅拌反应30分钟，然后加入三乙醇胺、乙酸乙酯，加热至90℃，搅拌反应60分钟，得混合物A；
（3）将剩余原料加入至步骤（2）所得的产物中，搅拌混合，然后研磨至40-50μm时，再进行高速分散，即得所述用于电气设备的散热涂料。
其中，所述步骤（2）中搅拌反应的搅拌速度为500r/min。
其中，所述步骤（3）中高速分散的时间为10分钟，所述高速分散的速度为2000r/min。
实施例2
本实施例涉及一种用于电气设备的散热涂料，包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂30份、环氧树脂25份、三乙醇胺4份、乙酸乙酯16份、山梨糖醇酯3份、硬脂酸3份、改性石墨烯7份、金属粉末0.8份、分散剂3份、抗氧化剂2份及流平剂4份；
所述金属粉末为锌粉、铜粉及银粉的混合物，所述锌粉、铜粉及银粉的质量比为1:2:1。
其中，所述改性石墨烯的制备方法如下：
（1）先将氧化石墨烯分散在去离子水中，在常温下超声震荡搅拌6小时，得到浓度为0.01～1.0mg/mL的氧化石墨烯-水分散液；
（2）再将葡萄糖加入到该氧化石墨烯-水分散液中，在50℃下搅拌3小时，然后加入碱性溶液，搅拌2小时，并调节pH值到9～10，再加入化学还原剂，在95℃下反应48小时得到改性混合液；
（3）将该改性混合液抽滤得到固态物质，再依次用乙醇和去离子水洗涤所述的固态物质至中性，放置在大气或者真空环境下，于70℃干燥至恒重，即得到改性石墨烯。
其中，所述分散剂为古尔胶。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
其中，所述流平剂为有机硅流平剂。
一种制备所述用于电气设备的散热涂料的方法，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取丙烯酸树脂、环氧树脂、三乙醇胺、乙酸乙酯、山梨糖醇酯、硬脂酸、改性石墨烯、金属粉末、分散剂、抗氧化剂及抗冻剂，备用；
（2）将丙烯酸树脂、环氧树脂、硬脂酸及分散剂一起置于反应釜中，加热至80℃，搅拌反应60分钟，然后加入三乙醇胺、乙酸乙酯，加热至100℃，搅拌反应90分钟，得混合物A；
（3）将剩余原料加入至步骤（2）所得的产物中，搅拌混合，然后研磨至40-50μm时，再进行高速分散，即得所述用于电气设备的散热涂料。
其中，所述步骤（2）中搅拌反应的搅拌速度为600r/min。
其中，所述步骤（3）中高速分散的时间为20分钟，所述高速分散的速度为3000r/min。
实施例3
本实施例涉及一种用于电气设备的散热涂料，包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂23份、环氧树脂18份、三乙醇胺2.5份、乙酸乙酯10份、山梨糖醇酯1.4份、硬脂酸2.1份、改性石墨烯4份、金属粉末0.6份、分散剂2.2份、抗氧化剂1.3份及流平剂2.5份；
所述金属粉末为锌粉、铜粉及银粉的混合物，所述锌粉、铜粉及银粉的质量比为1:2:1。
其中，所述改性石墨烯的制备方法如下：
（1）先将氧化石墨烯分散在去离子水中，在常温下超声震荡搅拌6小时，得到浓度为0.05mg/mL的氧化石墨烯-水分散液；
（2）再将葡萄糖加入到该氧化石墨烯-水分散液中，在30℃下搅拌3小时，然后加入碱性溶液，搅拌2小时，并调节pH值到9～10，再加入化学还原剂，在65℃下反应48小时得到改性混合液；
（3）将该改性混合液抽滤得到固态物质，再依次用乙醇和去离子水洗涤所述的固态物质至中性，放置在大气或者真空环境下，于50℃干燥至恒重，即得到改性石墨烯。
其中，所述分散剂为聚丙烯酰胺。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
其中，所述流平剂为有机硅流平剂。
一种制备所述用于电气设备的散热涂料的方法，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取丙烯酸树脂、环氧树脂、三乙醇胺、乙酸乙酯、山梨糖醇酯、硬脂酸、改性石墨烯、金属粉末、分散剂、抗氧化剂及抗冻剂，备用；
（2）将丙烯酸树脂、环氧树脂、硬脂酸及分散剂一起置于反应釜中，加热至72℃，搅拌反应35分钟，然后加入三乙醇胺、乙酸乙酯，加热至92℃，搅拌反应65分钟，得混合物A；
（3）将剩余原料加入至步骤（2）所得的产物中，搅拌混合，然后研磨至40-50μm时，再进行高速分散，即得所述用于电气设备的散热涂料。
其中，所述步骤（2）中搅拌反应的搅拌速度为520r/min。
其中，所述步骤（3）中高速分散的时间为12分钟，所述高速分散的速度为2200r/min。
实施例4
本实施例涉及一种用于电气设备的散热涂料，包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂27份、环氧树脂22份、三乙醇胺3.6份、乙酸乙酯15份、山梨糖醇酯2.9份、硬脂酸2.8份、改性石墨烯6份、金属粉末0.7份、分散剂2.7份、抗氧化剂1.7份及流平剂3.3份；
所述金属粉末为锌粉、铜粉及银粉的混合物，所述锌粉、铜粉及银粉的质量比为1:2:1。
其中，所述改性石墨烯的制备方法如下：
（1）先将氧化石墨烯分散在去离子水中，在常温下超声震荡搅拌6小时，得到浓度为0.09mg/mL的氧化石墨烯-水分散液；
（2）再将葡萄糖加入到该氧化石墨烯-水分散液中，在35℃下搅拌3小时，然后加入碱性溶液，搅拌2小时，并调节pH值到9～10，再加入化学还原剂，在80℃下反应48小时得到改性混合液；
（3）将该改性混合液抽滤得到固态物质，再依次用乙醇和去离子水洗涤所述的固态物质至中性，放置在大气或者真空环境下，于60℃干燥至恒重，即得到改性石墨烯。
其中，所述分散剂为聚丙烯酰胺。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
其中，所述流平剂为有机硅流平剂。
一种制备所述用于电气设备的散热涂料的方法，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取丙烯酸树脂、环氧树脂、三乙醇胺、乙酸乙酯、山梨糖醇酯、硬脂酸、改性石墨烯、金属粉末、分散剂、抗氧化剂及抗冻剂，备用；
（2）将丙烯酸树脂、环氧树脂、硬脂酸及分散剂一起置于反应釜中，加热至75℃，搅拌反应45分钟，然后加入三乙醇胺、乙酸乙酯，加热至95℃，搅拌反应75分钟，得混合物A；
（3）将剩余原料加入至步骤（2）所得的产物中，搅拌混合，然后研磨至40-50μm时，再进行高速分散，即得所述用于电气设备的散热涂料。
其中，所述步骤（2）中搅拌反应的搅拌速度为5500r/min。
其中，所述步骤（3）中高速分散的时间为15分钟，所述高速分散的速度为2500r/min。
实施例5
本实施例涉及一种用于电气设备的散热涂料，包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂25份、环氧树脂30份、三乙醇胺3份、乙酸乙酯12份、山梨糖醇酯1.8份、硬脂酸2.4份、改性石墨烯5份、金属粉末0.7份、分散剂2.6份、抗氧化剂1.5份及流平剂2.9份；
所述金属粉末为锌粉、铜粉及银粉的混合物，所述锌粉、铜粉及银粉的质量比为1:2:1。
其中，所述改性石墨烯的制备方法如下：
（1）先将氧化石墨烯分散在去离子水中，在常温下超声震荡搅拌6小时，得到浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯-水分散液；
（2）再将葡萄糖加入到该氧化石墨烯-水分散液中，在45℃下搅拌3小时，然后加入碱性溶液，搅拌2小时，并调节pH值到9～10，再加入化学还原剂，在90℃下反应48小时得到改性混合液；
（3）将该改性混合液抽滤得到固态物质，再依次用乙醇和去离子水洗涤所述的固态物质至中性，放置在大气或者真空环境下，于65℃干燥至恒重，即得到改性石墨烯。
其中，所述分散剂为古尔胶。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
其中，所述流平剂为有机硅流平剂。
一种制备所述用于电气设备的散热涂料的方法，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取丙烯酸树脂、环氧树脂、三乙醇胺、乙酸乙酯、山梨糖醇酯、硬脂酸、改性石墨烯、金属粉末、分散剂、抗氧化剂及抗冻剂，备用；
（2）将丙烯酸树脂、环氧树脂、硬脂酸及分散剂一起置于反应釜中，加热至78℃，搅拌反应55分钟，然后加入三乙醇胺、乙酸乙酯，加热至98℃，搅拌反应85分钟，得混合物A；
（3）将剩余原料加入至步骤（2）所得的产物中，搅拌混合，然后研磨至40-50μm时，再进行高速分散，即得所述用于电气设备的散热涂料。
其中，所述步骤（2）中搅拌反应的搅拌速度为580r/min。
其中，所述步骤（3）中高速分散的时间为19分钟，所述高速分散的速度为2700r/min。
对比例
专利CN102618141A所述的一种改性丙烯酸散热粉末涂料。
分别对实施例1～5、对比例所述的散热涂料性能进行测试，测试结果如下表：
从上述表格可以看出，实施例1-5所述涂料的硬度、附着力、耐温、辐射率及散热性能均优于对比例。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种用于电气设备的散热涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂20～30份、环氧树脂15～25份、三乙醇胺2～4份、乙酸乙酯9～16份、山梨糖醇酯1～3份、硬脂酸2～3份、改性石墨烯3～7份、金属粉末0.5～0.8份、分散剂2～3份、抗氧化剂1～2份及流平剂2～4份；
所述金属粉末为锌粉、铜粉及银粉的混合物，所述锌粉、铜粉及银粉的质量比为1:2:1。
2.根据权利要求1所述的用于电气设备的散热涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂23～27份、环氧树脂18～22份、三乙醇胺2.5～3.6份、乙酸乙酯10～15份、山梨糖醇酯1.4～2.9份、硬脂酸2.1～2.8份、改性石墨烯4～6份、金属粉末0.6～0.7份、分散剂2.2～2.7份、抗氧化剂1.3～1.7份及流平剂2.5～3.3份。
3.根据权利要求1所述的用于电气设备的散热涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂25份、环氧树脂30份、三乙醇胺3份、乙酸乙酯12份、山梨糖醇酯1.8份、硬脂酸2.4份、改性石墨烯5份、金属粉末0.7份、分散剂2.6份、抗氧化剂1.5份及流平剂2.9份。
4.根据权利要求1所述的用于电气设备的散热涂料，其特征在于，所述改性石墨烯的制备方法如下：
（1）先将氧化石墨烯分散在去离子水中，在常温下超声震荡搅拌6小时，得到浓度为0.01～1.0mg/mL的氧化石墨烯-水分散液；
（2）再将葡萄糖加入到该氧化石墨烯-水分散液中，在20～50℃下搅拌3小时，然后加入碱性溶液，搅拌2小时，并调节pH值到9～10，再加入化学还原剂，在60～95℃下反应48小时得到改性混合液；
（3）将该改性混合液抽滤得到固态物质，再依次用乙醇和去离子水洗涤所述的固态物质至中性，放置在大气或者真空环境下，于40～70℃干燥至恒重，即得到改性石墨烯。
5.根据权利要求1所述的用于电气设备的散热涂料，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酰胺或古尔胶。
6.根据权利要求1所述的用于电气设备的散热涂料，其特征在于，所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
7.根据权利要求1所述的用于电气设备的散热涂料，其特征在于，所述流平剂为有机硅流平剂。
8.一种制备权利要求1～7任一项所述用于电气设备的散热涂料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取丙烯酸树脂、环氧树脂、三乙醇胺、乙酸乙酯、山梨糖醇酯、硬脂酸、改性石墨烯、金属粉末、分散剂、抗氧化剂及抗冻剂，备用；
（2）将丙烯酸树脂、环氧树脂、硬脂酸及分散剂一起置于反应釜中，加热至70～80℃，搅拌反应30～60分钟，然后加入三乙醇胺、乙酸乙酯，加热至90～100℃，搅拌反应60～90分钟，得混合物A；
（3）将剩余原料加入至步骤（2）所得的产物中，搅拌混合，然后研磨至40-50μm时，再进行高速分散，即得所述用于电气设备的散热涂料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中搅拌反应的搅拌速度为500～600r/min。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中高速分散的时间为10～20分钟，所述高速分散的速度为2000～3000r/min。
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