CN109370366A - 一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料及其制备方法 - Google Patents

一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料，按重量百分比计，包括以下原料：胺基官能化石墨烯0.3‑3%、聚硅氧烷溶胶5‑10%、功能树脂30‑50%、成膜助剂3‑15%、无机填料5‑35%、水性稀释剂5‑20%。通过对石墨烯的官能化修饰，将聚硅氧烷溶胶与改性环氧树脂应用于制备功能型涂料，具有水性环保、耐腐蚀、高效散热等特点。

Description

一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料制备技术领域，具体涉及一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着工业技术的进步，电子设备的使用日益增多，尤其针对复杂户外作业环境的设备如：变压器、空调外机等的使用要求越来越高，特别是这些电子设备在运行中将会产生大量的热量需要疏散，研究表明，电器表面温度每降低10℃，使用寿命将增加一倍；同时，由于外部环境的复杂多变，对设备本身的耐腐蚀性的要求也越来越高。
传统的防腐涂料不具有散热效果，现有的散热涂料的导热性也较差，聚硅氧烷具有优异的耐热性，同时，还兼具有机和无机材料的一些优良性能，如有机高分子的成膜性、透明性、柔软性、疏水性等，以及无机材料的耐候性、不燃性、耐擦伤性、高硬度、电绝缘性、生理惰性等。因此，聚硅氧烷溶胶可作为导热、散热涂层的成膜物质之一。石墨烯(Graphene)是一种由sp2碳原子组成的二维原子晶体，结构呈蜂窝状，具有优良的导热、导电性能及化学稳定性、超大比表面积及气体阻隔性能特点，使其应用于防腐、散热涂料成为了可能。但现有技术中，还没有成熟的利用聚硅氧烷溶胶制成的防腐散热涂料。
发明内容
为弥补现有技术的不足，本发明提供一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料及其制备方法，通过对石墨烯的官能化修饰，将聚硅氧烷溶胶与改性环氧树脂应用于制备功能型涂料，具有水性环保、耐腐蚀、高效散热等特点。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料，其特殊之处在于：按重量百分比计，包括以下原料：胺基官能化石墨烯0.3-3%、聚硅氧烷溶胶5-10%、功能树脂30-50%、成膜助剂3-15%、无机填料5-35%、水性稀释剂5-20%。
作为优选方案，所述胺基官能化石墨烯选用氧化石墨烯与脂肪族二胺、芳香族二胺、改性胺类、单胺、多胺中的一种或几种制得。
作为优选方案，所述功能树脂为改性环氧树脂。
作为优选方案，所述成膜助剂包括消泡剂、分散剂、流平剂、偶联剂、防闪锈剂中的一种或几种；所述消泡剂为有机硅消泡剂或聚醚消泡剂，所述流平剂为有机硅氧烷流平剂。
作为优选方案，所述无机填料包括碳化硅、三聚磷酸铝、氮化硼、氧化锌、硫酸钡、云母、硅藻土中的一种或几种。
作为优选方案，所述水性稀释剂为水、乙醇、乙二醇、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮、十二醇酯、丙二醇丁醚、KH560、环氧活性稀释剂中的一种或几种。
本发明的一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将功能树脂与成膜助剂混合后在400-1000转/min下分散10-20min得组分A；
（2）将无机填料混合得组分B；
（3）将官能化石墨烯与聚硅氧烷溶胶按照质量比（0.3-3）：（5-10）与水性稀释剂经过超声分散制得组分C；
（4）将组分B加入到组分A中，按照600-1500转/min分散10-20min，将组分C加入到组分A与组分B的混合物中，分散均匀，过滤出料即得到防腐散热涂料。
本发明的一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料的制备方法，步骤（3）中官能石墨烯采用以下方法获得：将氧化石墨烯与脂肪族二胺、芳香族二胺、改性胺类、单胺、多胺中的一种或几种在DMSO中经超声分散2h，然后在60℃保温12h，抽滤、水洗、烘干，得到官能化石墨烯。
本发明的一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料的制备方法，步骤（4）中，将组分C加入到组分A与组分B的混合物中，大于1000转/min高速分散1h，补加水，调节粘度，过滤出料即得到防腐散热涂料。
本发明的有益效果是：本发明采用胺基官能化的氧化石墨烯，能够与改性环氧乳液在较低的温度下发生交联，提升了漆膜的交联密度，有利于漆膜硬度的提升且明显改善防腐效果；聚硅氧烷溶胶的添加，有利于明显改善漆膜导热系数，同时，显著改善漆膜附着力，水性溶剂无刺激性气味排放，能够显著减少VOC排放，具有良好的环保效果，经久耐用。
附图说明
附图1是本发明的氧化石墨烯官能化前后分子结构示意图；
附图2是实施例1中官能化氧化石墨烯浆料SEM照片；
附图3是实施例1的涂料喷涂的涂层导热率随官能化氧化石墨烯含量的变化曲线图；
附图4是实施例1、实施例2与市售普通防腐涂料喷涂的涂层的散热温降变化图；
附图5是实施例1制备的防腐散热涂料的喷涂涂层SEM照片。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，本发明的保护范围包括但不限于以下实施例，在不偏离本申请的精神和范围的前提下任何对本发明的技术方案的细节和形式所做出的修改均落入本发明的保护范围内。
实施例1
一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料，按照质量百分比计，由以下原料组成：
本实施例的官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料的制备方法为：将氧化石墨烯与对苯二胺按照质量比1:4的比例在DMSO中经超声分散2h，然后在60℃保温12h，抽滤、水洗、烘干，得到官能化氧化石墨烯；将官能化氧化石墨烯、聚硅氧烷溶胶与水、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮、KH560混合后超声分散2h，得组分C官能化石墨烯浆料备用；将改性环氧树脂与流平剂、分散剂、消泡剂、防闪锈剂混合后按照400-1000转/min进行分散10-20min得组分A；将无机填料碳化硅、三聚磷酸铝、硫酸钡、云母、氮化硼作为组分B；将组分B加入到组分A中按照600-1500转/min，继续分散10-20min；将组分C加入到分散好的组分B与组分A的混合物中，高速分散1h，大于1000转/min，补加水，调节粘度，得到防腐散热涂料。
实施例2
一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料，按照质量百分比计，由以下原料组成：
本实施例的官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料的制备方法为：将氧化石墨烯与脂肪族二胺按照质量比1:5的比例在DMSO中经超声分散2h，然后在60℃保温12h，抽滤、水洗、烘干，得到官能化氧化石墨烯；将官能化氧化石墨烯、聚硅氧烷溶胶与水、十二醇酯、丙二醇丁醚、N-甲基吡咯烷酮、KH560混合后超声分散2h，得组分C官能化石墨烯浆料备用；将改性环氧树脂与流平剂、分散剂、消泡剂、防闪锈剂混合后按照400-1000转/min进行分散10-20min得组分A；将无机填料碳化硅、三聚磷酸铝、硫酸钡、云母、氮化硼作为组分B；将组分B加入到组分A中按照600-1500转/min，继续分散10-20min；将组分C加入到分散好的组分B与组分A的混合物中，高速分散1h，大于1000转/min，补加水，调节粘度，得到防腐散热涂料。
将实施例1与实施例2制备的防腐散热涂料分别与环氧固化剂混合后喷涂在喷砂钢板上，两道50μm，主要测试结果如下表：
其中，实施例1：表干30分钟，120℃固化1h，60℃养护24h，测试导热系数为4.35W/(m.K)，测试酸性耐盐雾加速试验＞1200h，附着力0级，硬度＞2H；实施例2：表干30分钟，120℃固化1h，60℃养护24h，测试导热系数为5.12W/(m.K)，测试酸性耐盐雾加速试验＞1000h，附着力0级，硬度＞4H。

Claims (9)

1.一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料，其特征在于：按重量百分比计，包括以下原料：胺基官能化石墨烯0.3-3%、聚硅氧烷溶胶5-10%、功能树脂30-50%、成膜助剂3-15%、无机填料5-35%、水性稀释剂5-20%。
2.根据权利要求1所述的一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料，其特征在于：所述胺基官能化石墨烯选用氧化石墨烯与脂肪族二胺、芳香族二胺、改性胺类、单胺、多胺中的一种或几种制得。
3.根据权利要求1所述的一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料，其特征在于：所述功能树脂为改性环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料，其特征在于：所述成膜助剂包括消泡剂、分散剂、流平剂、偶联剂、防闪锈剂中的一种或几种；所述消泡剂为有机硅消泡剂或聚醚消泡剂，所述流平剂为有机硅氧烷流平剂。
5.根据权利要求1所述的一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料，其特征在于：所述无机填料包括碳化硅、三聚磷酸铝、氮化硼、氧化锌、硫酸钡、云母、硅藻土中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料，其特征在于：所述水性稀释剂为水、乙醇、乙二醇、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮、十二醇酯、丙二醇丁醚、KH560、环氧活性稀释剂中的一种或几种。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将功能树脂与成膜助剂混合后在400-1000转/min下分散10-20min得组分A；
（2）将无机填料混合得组分B；
（3）将官能化石墨烯与聚硅氧烷溶胶按照质量比（0.3-3）：（5-10）与水性稀释剂经过超声分散制得组分C；
（4）将组分B加入到组分A中，按照600-1500转/min分散10-20min，将组分C加入到组分A与组分B的混合物中，分散均匀，过滤出料即得到防腐散热涂料。
8.根据权利要求7所述的一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中官能石墨烯采用以下方法获得：将氧化石墨烯与脂肪族二胺、芳香族二胺、改性胺类、单胺、多胺中的一种或几种在DMSO中经超声分散2h，然后在60℃保温12h，抽滤、水洗、烘干，得到官能化石墨烯。
9.根据权利要求7所述的一种基于官能化石墨烯掺杂的防腐散热涂料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，将组分C加入到组分A与组分B的混合物中，大于1000转/min高速分散1h，补加水，调节粘度，过滤出料即得到防腐散热涂料。
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