CN109836965A - 耐高温导热涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温导热涂料及其制备方法。该种耐高温导热涂料，包括如下重量份数的组分：有机硅改性环氧树脂20‑25份磷酸盐5‑10份碳纤维8‑12份固化剂10‑15份六偏磷酸钠1‑2份磷酸三苯酯0.3‑0.5份硅烷偶联剂0.3‑0.5份羟乙基纤维素0.5‑1份乙二醇丁醚2‑4份pH调节剂1‑2份三聚磷酸铝3‑5份云母粉5‑10份滑石粉5‑10份氧化铜15‑20份氧化铋10‑15份二甲苯90‑100份。本发明的有益效果为：该耐高温导热涂料具有良好的导热性能，从而有利于轮毂的散热。

Description

耐高温导热涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料，特别涉及一种耐高温导热涂料及其制备方法。

背景技术

在车辆生产过程中，人们会在车辆表面涂覆涂料从而避免车辆直接裸露在大气中，延缓车辆腐蚀，同时增加车辆的美感。轮毂是车辆至关重要的部件。在为车辆表面涂覆涂料的同时，人们也会给轮毂涂覆涂料，加强对轮毂的保护。

公开号为CN106497275A的中国专利公开了一种高固含低粘度的摩托车轮毂用涂料及其制备方法。该涂料包括以下质量百分比的组分：35-55％的热固性丙烯酸树脂、5-15％的环氧改性聚酯树脂、10-20％的乙醚化氨基树脂、1-3％碳黑粉、7-9％二氧化钛、5-10％的乙酸正丁酯、0.02-0.5％的流平剂、0.02-0.5％的消泡剂、5-8％的防沉剂和3-5％的不含聚硅氧烷化合物型附着力促进剂。

但是，在车辆使用过程中，刹车片和刹车盘摩擦所产生的热量会传递到轮毂，导致轮毂升温。因此，人们希望涂覆在轮毂表面的涂料具有良好的导热性能，而该涂料的导热性能较差，有待改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐高温导热涂料。该耐高温导热涂料具有良好的导热性能，从而有利于轮毂的散热。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种耐高温导热涂料，包括如下重量份数的组分：

有机硅改性环氧树脂20-25份

磷酸盐5-10份

碳纤维8-12份

固化剂10-15份

六偏磷酸钠1-2份

磷酸三苯酯0.3-0.5份

硅烷偶联剂0.3-0.5份

羟乙基纤维素0.5-1份

乙二醇丁醚2-4份

pH调节剂1-2份

三聚磷酸铝3-5份

云母粉5-10份

滑石粉5-10份

氧化铜15-20份

氧化铋10-15份

二甲苯90-100份。

本发明进一步设置为：所述有机硅改性环氧树脂的制备方法包括如下步骤：

步骤1：依次加入二甲基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、水、甲苯和氯化苄基三乙基铵，所述二甲基二氯硅烷和二苯基二氯硅烷的重量比为1-4∶1，所述二甲基二氯硅烷和水的物质的量之比为1∶10-16，所述二甲基二氯硅烷和甲苯的质量体积比为0.1g/mL；所述二甲基二氯硅烷和氯化苄基三乙基铵的物质的量之比为1∶0.0025-0.01：

步骤2：加入完毕后，静置分去水层，溶剂层用水洗后再次静置分去水层，然后用0.1mol/L的氢氧化钠溶液滴定至中性；

步骤3：在60-70℃下将甲苯减压蒸出，在氮气保护下，搅拌升温至80-85℃，然后加入和甲苯相同体积的正丙醇，恒温反应2-3h，反应结束后常压蒸馏，得到有机硅预聚体；

步骤4：将环氧树脂和二甲苯混合，搅拌加热至70-80℃，冷凝回流，使环氧树脂溶解，所述环氧树脂和二甲苯的质量体积比为0.1g/mL；

步骤5：将步骤3得到的有机硅预聚体和步骤4溶解后的环氧树脂混合，有机硅预聚体和环氧树脂的重量比为0.3-0.5∶1，加入环氧树脂重量的0.5-2％的正钛酸四丁酯，搅拌升温至100-200℃，二甲苯进行油水分离，保温反应2-3h，停止加热，降温，得到有机硅改性环氧树脂。

本发明进一步设置为：所述磷酸盐选用磷酸铝、磷酸锆和磷酸铬中的一种。

本发明进一步设置为：所述固化剂为酸酐类固化剂。

本发明进一步设置为：所述酸酐类固化剂选用顺丁烯二酸酐和邻苯二甲酸酐中的一种。

本发明进一步设置为：所述硅烷偶联剂选用KH550、KH560、KH570中的一种。

本发明进一步设置为：所述pH调节剂为乙二胺。

本发明另一发明目的在于提供一种耐高温导热涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：按照重量份，称取有机硅改性环氧树脂20-25份、磷酸盐5-10份、碳纤维8-12份、固化剂10-15份、六偏磷酸钠1-2份、磷酸三苯酯0.3-0.5份、硅烷偶联剂0.3-0.5份、羟乙基纤维素0.5-1份、乙二醇丁醚2-4份、pH调节剂1-2份、三聚磷酸铝3-5份、云母粉5-10份、滑石粉5-10份、氧化铜15-20份、氧化铋10-15份、二甲苯90-100份；

步骤2：将六偏磷酸钠、磷酸三苯酯和二甲苯混合，搅拌分散至均匀；

步骤3：将三聚磷酸铝、云母粉、滑石粉、氧化铜和氧化铋加入混合，搅拌分散至均匀，再加入pH调节剂，调节pH值至9；

步骤4：将碳纤维加入混合，搅拌分散至均匀；

步骤5：将有机硅改性环氧树脂、磷酸盐、固化剂、乙二醇丁醚、硅烷偶联剂、羟乙基纤维素加入混合，搅拌分散至均匀。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、有机硅改性环氧树脂由环氧树脂和活性基团的有机硅低聚物经化学改性而成，兼具环氧树脂的优良粘接性能、高强度和有机硅的优异耐高温性能，同时还有优良的电绝缘性能。有机硅改性环氧树脂为黄色均匀液体，粘度低，工艺性好，可以用环氧固化剂进行室温或中温固化，施工方便，固化后树脂力学性能良好；

2、磷酸盐具有优异的耐高温性能，能够增强有机硅改性环氧树脂的胶粘性；

3、碳纤维由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好，良好的导电导热性能，电磁屏蔽性；

4、六偏磷酸钠易溶于水，不溶于有机溶剂，水溶液呈碱性，吸湿性很强，露置于空气中能够逐渐吸收水分而呈黏胶状物，与钙、镁等金属离子能够生成可溶性络合物；六偏磷酸钠能够促使聚集的颗粒均匀地分散，防止颗粒的沉降和凝聚，形成稳定的悬浮体；

5、磷酸三苯酯能够起到良好的消泡作用，避免涂膜出现微孔；

6、硅烷偶联剂能够起到增容偶用，连接涂料中的有机成分和无机成分，增强涂料与轮毂的粘接性能；

7、羟乙基纤维素能够涂料的表观粘度，同时还能够赋予涂料优异的机械及物理化学稳定性，在涂料施工中防止涂刷时流挂，在贮存过程中防止涂料中颗粒沉降；

8、乙二醇丁醚能够提高涂料的成膜稳定性；

9、pH调节剂作为阻聚剂，能够防止涂料在储存、运输、使用过程中过早成膜。采用乙二胺作为pH调节剂，能够调节涂料的pH值；

10、三聚磷酸铝、云母粉和滑石粉均具有良好的耐酸耐碱耐腐蚀性能，云母粉和滑石粉的表面含有羟基，在高温加热后与有机硅氧烷官能团发生化学反应，形成新的硅氧键，增加涂层的耐温性能，增加涂料和轮毂间的结合力；

11、氧化铜和氧化铋具有较高的导热系数，同时具有耐温耐酸性能，能够赋予涂料优良的导热性能。目前，轮毂的材料往往采用锌铝合金，锌铝合金表面容易吸附水。而氧化铜能够与乙二胺和水反应生成二乙二胺合铜离子，同时有氢氧根离子产生。氧化铋也能够与乙二胺和水生成络合物。因此，氧化铜和氧化铋能够起到固定乙二胺的作用，从而减少乙二胺的挥发，减少VOC释放。

具体实施方式

实施例1-5用于说明耐高温导热涂料中有机硅改性环氧树脂的制备方法。

一种有机硅改性环氧树脂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：依次加入二甲基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、水、甲苯和氯化苄基三乙基铵，所述二甲基二氯硅烷和二苯基二氯硅烷的重量比为1-4∶1，所述二甲基二氯硅烷和水的物质的量之比为1∶10-16，所述二甲基二氯硅烷和甲苯的质量体积比为0.1g/mL；所述二甲基二氯硅烷和氯化苄基三乙基铵的物质的量之比为1∶0.0025-0.01：

步骤2：加入完毕后，静置分去水层，溶剂层用水洗后再次静置分去水层，然后用0.1mol/L的氢氧化钠溶液滴定至中性；

步骤3：在60-70℃下将甲苯减压蒸出，在氮气保护下，搅拌升温至80-85℃，然后加入和甲苯相同体积的正丙醇，恒温反应2-3h，反应结束后常压蒸馏，得到有机硅预聚体；

步骤4：将环氧树脂和二甲苯混合，搅拌加热至70-80℃，冷凝回流，使环氧树脂溶解，所述环氧树脂和二甲苯的质量体积比为0.1g/mL；

步骤5：将步骤3得到的有机硅预聚体和步骤4溶解后的环氧树脂混合，有机硅预聚体和环氧树脂的重量比为0.3-0.5∶1，加入环氧树脂重量的0.5-2％的正钛酸四丁酯，搅拌升温至100-200℃，二甲苯进行油水分离，保温反应2-3h，停止加热，降温，得到有机硅改性环氧树脂。

表1、实施例1-5有机硅改性环氧树脂制备方法参数表

实施例6-10用于说明耐高温导热涂料的组分。实施例6-10耐高温导热涂料的组分见表2。

表2、实施例6-10耐高温导热涂料组分表

注：单位“份”指重量份；pH调节剂为乙二胺。

结合表2，以下详细说明耐高温导热涂料的制备方法。

一种耐高温导热涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：按照重量份，称取有机硅改性环氧树脂、磷酸盐、碳纤维、固化剂、六偏磷酸钠、磷酸三苯酯、硅烷偶联剂、羟乙基纤维素、乙二醇丁醚、pH调节剂、三聚磷酸铝、云母粉、滑石粉、氧化铜、氧化铋、二甲苯；

步骤2：将六偏磷酸钠、磷酸三苯酯和二甲苯混合，搅拌分散至均匀；

步骤3：将三聚磷酸铝、云母粉、滑石粉、氧化铜和氧化铋加入混合，搅拌分散至均匀，再加入pH调节剂，调节pH值至9；

步骤4：将碳纤维加入混合，搅拌分散至均匀；

步骤5：将有机硅改性环氧树脂、磷酸盐、固化剂、乙二醇丁醚、硅烷偶联剂、羟乙基纤维素加入混合，搅拌分散至均匀。

对比例1

选用公开号为CN106497275A的中国专利的实施例1作为对比例1。

耐高温性能试验

参照GB/T 1735-1979《漆膜耐热性测定法》对实施例6-10和对比例1的涂料的耐高温性能进行测试并记录。

表3、实施例6-10和对比例1耐高温性能试验记录表

从表3可知，本发明在100-200℃范围内，经过6-24h均能够保持漆膜无明显变化。相比于对比例1，本发明具有更优异的耐高温性能。

导热性能试验利用瑞典Hot Disk AB公司的热传导分析仪(Hot Disk-P2500)对实施例6-10和对比例1的涂料的导热性能进行测试并记录。

表4、实施例6-10和对比例1导热性能试验记录表

从表4可知，实施例6-10的导热系数远大于对比例1。由此可见，本发明具有优异的导热性能。

结合力强度试验参照GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》对实施例6-10和对比例1的涂料的结合力强度进行测试并记录。

表5、实施例6-10和对比例1结合力强度试验记录表

从表5可知，本发明具有优异的结合力强度。

TVOC释放量试验

步骤1：将实施例6-10和对比例1的涂料分别涂覆在6个轮毂上，涂覆完毕后将6个轮毂置于6间办公室内。6间办公室的室内面积均为10m*10m，高均为3m；步骤2：参照GB/T 18883-2002《室内空气质量标准》对实施例6-10和对比例1的涂料的TVOC释放量进行测试并记录。

表6、实施例6-10和对比例1TVOC释放量试验记录表

从表6可知，相比于对比例1，本发明的TVOC释放量更低。由此可见，本发明具有较低的VOC释放，符合绿色环保的要求。

本实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种耐高温导热涂料，其特征是：包括如下重量份数的组分：

有机硅改性环氧树脂20-25份

磷酸盐5-10份

碳纤维8-12份

固化剂10-15份

六偏磷酸钠1-2份

磷酸三苯酯0.3-0.5份

硅烷偶联剂0.3-0.5份

羟乙基纤维素0.5-1份

乙二醇丁醚2-4份

pH调节剂1-2份

三聚磷酸铝3-5份

云母粉5-10份

滑石粉5-10份

氧化铜15-20份

氧化铋10-15份

二甲苯90-100份。

2.根据权利要求1所述的耐高温导热涂料，其特征是：所述有机硅改性环氧树脂的制备方法包括如下步骤：

步骤1：依次加入二甲基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、水、甲苯和氯化苄基三乙基铵，所述二甲基二氯硅烷和二苯基二氯硅烷的重量比为1-4:1，所述二甲基二氯硅烷和水的物质的量之比为1:10-16，所述二甲基二氯硅烷和甲苯的质量体积比为0.1g/mL；所述二甲基二氯硅烷和氯化苄基三乙基铵的物质的量之比为1:0.0025-0.01；

步骤2：加入完毕后，静置分去水层，溶剂层用水洗后再次静置分去水层，然后用0.1mol/L的氢氧化钠溶液滴定至中性；

步骤3：在60-70℃下将甲苯减压蒸出，在氮气保护下，搅拌升温至80-85℃，然后加入和甲苯相同体积的正丙醇，恒温反应2-3h，反应结束后常压蒸馏，得到有机硅预聚体；

步骤4：将环氧树脂和二甲苯混合，搅拌加热至70-80℃，冷凝回流，使环氧树脂溶解，所述环氧树脂和二甲苯的质量体积比为0.1g/mL；

步骤5：将步骤3得到的有机硅预聚体和步骤4溶解后的环氧树脂混合，有机硅预聚体和环氧树脂的重量比为0.3-0.5:1，加入环氧树脂重量的0.5-2%的正钛酸四丁酯，搅拌升温至100-200℃，二甲苯进行油水分离，保温反应2-3h，停止加热，降温，得到有机硅改性环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的耐高温导热涂料，其特征是：所述磷酸盐选用磷酸铝、磷酸锆和磷酸铬中的一种。

4.根据权利要求1所述的耐高温导热涂料，其特征是：所述固化剂为酸酐类固化剂。

5.根据权利要求4所述的耐高温导热涂料，其特征是：所述酸酐类固化剂选用顺丁烯二酸酐和邻苯二甲酸酐中的一种。

6.根据权利要求1所述的耐高温导热涂料，其特征是：所述硅烷偶联剂选用KH550、KH560、KH570中的一种。

7.根据权利要求1所述的耐高温导热涂料，其特征是：所述pH调节剂为乙二胺。

8.一种耐高温导热涂料的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤1：按照重量份，称取有机硅改性环氧树脂20-25份、磷酸盐5-10份、碳纤维8-12份、固化剂10-15份、六偏磷酸钠1-2份、磷酸三苯酯0.3-0.5份、硅烷偶联剂0.3-0.5份、羟乙基纤维素0.5-1份、乙二醇丁醚2-4份、pH调节剂1-2份、三聚磷酸铝3-5份、云母粉5-10份、滑石粉5-10份、氧化铜15-20份、氧化铋10-15份、二甲苯90-100份；

步骤2：将六偏磷酸钠、磷酸三苯酯和二甲苯混合，搅拌分散至均匀；

步骤3：将三聚磷酸铝、云母粉、滑石粉、氧化铜和氧化铋加入混合，搅拌分散至均匀，再加入pH调节剂，调节pH值至9；

步骤4：将碳纤维加入混合，搅拌分散至均匀；

步骤5：将有机硅改性环氧树脂、磷酸盐、固化剂、乙二醇丁醚、硅烷偶联剂、羟乙基纤维素加入混合，搅拌分散至均匀。