CN111995948A - 室温成膜的导热陶瓷涂料及其应用 - Google Patents

室温成膜的导热陶瓷涂料及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种室温成膜的导热陶瓷涂料及其应用，涉及化工技术领域，为解决现有的导热陶瓷涂料在400℃以上才可成膜的不足，本发明提供一种室温成膜的导热陶瓷涂料及成膜制备方法，所述导热陶瓷涂料由以下各组分制成，其各组分的重量百分比为：碱性硅溶胶30～47.85％，硅烷20～31.43％，填料5.60～20％，颜料5～15％，溶剂5～10％，pH调节剂1～5％，石墨粉0.1～0.5％。本发明涂料可在室温条件下成膜，使用方法简便，涂层具有导热性好，附着力高，硬度高的优点。

Description

室温成膜的导热陶瓷涂料及其应用
技术领域
本发明涉及化工技术领域，特别涉及一种导热陶瓷涂料及其应用，特别涉及一种室温下应用的导热陶瓷涂料。
背景技术
陶瓷涂料是一种环保的无毒的新型涂料，一般有无机化合物为主要成分，以水为分散介质，加入颜料、填料等制备而成，涂装后通常需要经过加热固化以得到一定的硬度和强度，获得与陶瓷性能相似的涂层。通过使用不同种类的填料，添加具备特性的硅烷偶联剂，陶瓷涂料拥有了耐高温、色彩丰富、疏水性强、耐候性强、耐溶剂性好等不同的特性，在许多领域都有大量使用。
现有的陶瓷涂料，涂层通常需要400℃以上加热固化才能够得到较高的硬度和较好的附着力。已公开的专利文献中，导热陶瓷涂料的成膜温度都较高且使用工艺繁琐。如CN106587965A公开了一种适用于金属基材的高导热陶瓷涂料，需要在将涂覆的涂层在650-900℃烧结，才能得到涂层。CN106752132A公开了一种用于金属换热器的导热陶瓷涂料，需要将涂层经过高温烧结后才能够达到一定的强度和附着力。CN101654778A公布了一种由聚合物先驱体制备的导热陶瓷涂层，在气体保护下经过1-5小时的400-1000℃高温处理后可以得到。
发明内容
为了解决现有技术问题，尤其是解决现有的导热陶瓷涂料在400℃以上才可成膜的问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种室温成膜的导热陶瓷涂料及其应用，能室温成膜制备导热陶瓷涂层。本发明在适当的pH值下，硅溶胶与硅烷形成交联度较低的线形聚合物，形成稳定均匀的涂膜，无需高温烧结成膜，具有硬度高附着力好的特点，同时具备一定的导热性，节省能源，成本低，使用极为便捷。
为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：
一种室温成膜的导热陶瓷涂料，由以下各组分制成，其各组分的重量百分比为：
Figure BDA0002559797510000011
Figure BDA0002559797510000021
上述各组分之和为100％。
作为本发明优选的技术方案，室温成膜的导热陶瓷涂料由以下各组分制成，其各组分的重量百分比为：
Figure BDA0002559797510000022
上述各组分之和为100％。
上述硅烷优选采用甲基三甲氧基硅烷、γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或二种的混合物。
上述填料优选采用氮化硼、氧化铝、氮化铝中的任意一种或任意几种的混合材料。
上述颜料优选采用钛白粉。
上述溶剂优选采用乙醇、异丙醇中的任意一种或二种的混合溶剂。
上述pH调节剂优选采用甲酸、乙酸中的任意一种或二种的混合酸。
一种本发明室温成膜的导热陶瓷涂料的应用，采用所述导热陶瓷涂料制备导热陶瓷涂层，包括如下步骤：
按照所述导热陶瓷涂料配比配制好涂料后，进行均匀搅拌和混合均匀，然后进行超声震荡熟化，得到涂层浆料，将涂层浆料在基体表面进行涂覆，形成涂层，在室温下固化4-10天，从而形成导热陶瓷涂层。
优选上述导热陶瓷涂层的成膜厚度为不低于7微米。
上述固化方法优选采用在室温下放置自然干燥固化的方法，形成导热陶瓷膜。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.利用本发明导热陶瓷涂料，在室温成膜就能制备导热陶瓷涂层，将配制好涂料后，在室温下固化4-10天，即可形成具有导热性好，附着力高，硬度高的导热陶瓷涂层；
2.本发明在适当的pH值下，硅溶胶与硅烷形成交联度较低的线形聚合物，形成稳定均匀的涂膜，无需高温烧结成膜，具有硬度高附着力好的特点，同时具备一定的导热性；
3.本发明用途实施方法简单易行，成本低，适合推广使用。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，一种室温成膜的导热陶瓷涂料，其组分如下：碱性硅溶胶8g；硅烷：甲基三甲氧基硅烷5.6g；填料：氮化铝1.0g；钛白粉2.0g；溶剂：乙醇1.0g；pH调节剂：甲酸0.2g；石墨粉0.02g。
在本实施例中，一种室温成膜的导热陶瓷涂料的应用，采用本实施例导热陶瓷涂料制备导热陶瓷涂层，包括如下步骤：
(1)配料：碱性硅溶胶8g；硅烷：甲基三甲氧基硅烷5.6g；填料：氮化铝1.0g；钛白粉2.0g；溶剂：乙醇1.0g；pH调节剂：甲酸0.2g；石墨粉0.02g；
(2)将甲酸与碱性硅溶胶混合均匀，加入甲基三甲氧基硅烷、乙醇用磁力搅拌器搅拌 20分钟，再加入氮化铝、钛白粉和石墨粉搅拌2小时；然后将所得涂料放入超声波振动仪器中熟化40分钟；再在室温下放置4小时；
(3)用上述制备好的导热陶瓷涂料1在洗净晾干的铝基板上喷涂；喷涂后在室温下放置 4天，得到膜厚为7微米的涂膜。
实验测试分析：
将本实施例制备的涂膜成品作为试验样品，进行性质检验。采用导热性能、散热性能测试方法：
1.导热性能测试：在试片下设一定点加热10s后，选定SP1和SP2两个点的温度，取这两点温差。每块试片测试3-5次后取平均值。温差越小，则涂层导热性越好。
2.散热性能测试：将试片置于80℃烘箱加热10min后，在室温下自然散热降温。每块试片测试3-5次后取平均值。取60-40℃的降温曲线进行对比，到达四十度时的时间越短，则散热效果越好。
检测得涂膜的性能如表1所示。
表1.实施例一铝基板上涂膜的测试结果
Figure BDA0002559797510000031
Figure BDA0002559797510000041
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种室温成膜的导热陶瓷涂料，其组分如下：碱性硅溶胶8g；硅烷：甲基三甲氧基硅烷4.5g；填料：氮化铝1.0g；钛白粉2.0g；溶剂：异丙醇1.0g；pH调节剂：甲酸0.2g；石墨粉0.02g。
在本实施例中，一种室温成膜的导热陶瓷涂料的应用，采用本实施例导热陶瓷涂料制备导热陶瓷涂层，包括如下步骤：
(1)配料：碱性硅溶胶8g；硅烷：甲基三甲氧基硅烷4.5g；填料：氮化铝1.0g；钛白粉2.0g；溶剂：异丙醇1.0g；pH调节剂：甲酸0.2g；石墨粉0.02g；
(2)将甲酸与碱性硅溶胶混合均匀，加入甲基三甲氧基硅烷、异丙醇用磁力搅拌器搅拌 20分钟，再加入氮化铝、钛白粉和石墨粉搅拌2小时；然后将所得涂料放入超声波振动仪器中熟化40分钟；再在室温下放置4小时；
(3)用上述制备好的导热陶瓷涂料2在洗净晾干的铝板上喷涂；喷涂后在室温下放置5 天，得到膜厚为8微米的涂膜。
实验测试分析：
将本实施例制备的涂膜成品作为试验样品，进行性质检验。采用导热性能、散热性能测试方法与实施例一相同。
检测得涂膜的性能如表2所示。
表2.实施例二铝基板上涂膜的测试结果
检测项目 指标 检测方法
硬度 9H GB/T6739-2006
附着力 0级 GB/T9286-1998
耐溶剂性 通过 GB/T23989-2009
导热性能 4.9 1.本实施例导热性能测试方法
散热性能 184s 2.本实施例散热性能测试方法
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种室温成膜的导热陶瓷涂料，其组分如下：碱性硅溶胶8g；硅烷：甲基三甲氧基硅烷2.8g，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2.8g；氮化铝1.0g；钛白粉2.0g；溶剂：异丙醇1.0g；pH调节剂：甲酸0.2g；石墨粉0.05g。
在本实施例中，一种室温成膜的导热陶瓷涂料的应用，采用本实施例导热陶瓷涂料制备导热陶瓷涂层，包括如下步骤：
(1)配料：碱性硅溶胶8g；硅烷：甲基三甲氧基硅烷2.8g，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2.8g；氮化铝1.0g；钛白粉2.0g；溶剂：异丙醇1.0g；pH调节剂：甲酸0.2g；石墨粉0.05g；
(2)将甲酸与碱性硅溶胶混合均匀，加入甲基三甲氧基硅烷、γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、异丙醇用磁力搅拌器搅拌20分钟，再加入氮化铝、钛白粉和石墨粉搅拌2小时；然后将所得涂料放入超声波振动仪器中熟化40分钟；再在室温下放置4小时；
(3)用上述制备好的导热陶瓷涂料3在洗净晾干的铝板上喷涂；喷涂后在室温下放置4 天，得到膜厚为7微米的涂膜。
实验测试分析：
将本实施例制备的涂膜成品作为试验样品，进行性质检验。采用导热性能、散热性能测试方法与实施例一相同。
检测得涂膜的性能如表2所示。
表3.实施例三铝基板上涂膜的测试结果
检测项目 指标 检测方法
硬度 8H GB/T6739-2006
附着力 1级 GB/T9286-1998
耐溶剂性 通过 GB/T23989-2009
导热性能 4.6 1.本实施例导热性能测试方法
散热性能 169s 2.本实施例散热性能测试方法
从实验数据中可以看出，本发明的导热陶瓷涂料可以在室温下成膜，并具有很好的硬度和附着力，有较好的导热性和散热性。本发明很好地解决现有的导热陶瓷涂料在400℃以上才可成膜的不足，本发明提供一种室温成膜的导热陶瓷涂料及成膜制备方法，本发明涂料可在室温条件下成膜，使用方法简便，涂层具有导热性好，附着力高，硬度高的优点。本发明室温成膜的导热陶瓷涂料及其制备方法，在适当的pH值下，硅溶胶与硅烷形成交联度较低的线形聚合物，形成稳定均匀的涂膜，无需高温烧结成膜，具有硬度高附着力好的特点，同时具备很好的导热性。
上面对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发 明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、 替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发 明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种室温成膜的导热陶瓷涂料，其特征在于：由以下各组分制成，其各组分的重量百分比为：
Figure FDA0002559797500000011
2.根据权利求1所述室温成膜的导热陶瓷涂料，其特征在于：由以下各组分制成，其各组分的重量百分比为：
Figure FDA0002559797500000012
3.根据权利求1所述室温成膜的导热陶瓷涂料，其特征在于：所述硅烷采用甲基三甲氧基硅烷、γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或二种的混合物。
4.根据权利求1所述室温成膜的导热陶瓷涂料，其特征在于：所述填料采用氮化硼、氧化铝、氮化铝中的任意一种或任意几种的混合材料。
5.根据权利求1所述室温成膜的导热陶瓷涂料，其特征在于：所述颜料采用钛白粉。
6.根据权利求1所述室温成膜的导热陶瓷涂料，其特征在于：所述溶剂采用乙醇、异丙醇中的任意一种或二种的混合溶剂。
7.根据权利求1所述室温成膜的导热陶瓷涂料，其特征在于：所述pH调节剂采用甲酸、乙酸中的任意一种或二种的混合酸。
8.一种权利求1所述室温成膜的导热陶瓷涂料的应用，其特征在于，采用所述导热陶瓷涂料制备导热陶瓷涂层，包括如下步骤：
按照所述导热陶瓷涂料配比配制好涂料后，进行均匀搅拌和混合均匀，然后进行超声震荡熟化，得到涂层浆料，将涂层浆料在基体表面进行涂覆，形成涂层，在室温下固化4-10天，从而形成导热陶瓷涂层。
9.根据权利求8所述室温成膜的导热陶瓷涂料的应用，其特征在于：所述导热陶瓷涂层的成膜厚度为不低于7微米。
10.根据权利求8所述室温成膜的导热陶瓷涂料的应用，其特征在于：所述固化方法采用在室温下放置自然干燥固化的方法，形成导热陶瓷膜。
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