CN115449292A - 一种耐高温绝缘涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐高温绝缘涂料，按质量分数计，包括以下组分：有机硅成膜剂20～50份，无机填料5～10份，气相二氧化硅0.1～0.3份，有机溶剂12～15份，硅烷偶联剂0.3～1份，油性分散剂1～3份，消泡剂0.2～0.6份。本申请采用聚硅氧烷和/或聚硅氮烷，确保涂料具有较强的附着力的同时具有耐高温性能；采用云母粉、氮化硼或氧化铝，确保涂料具有高的耐击穿性能，进而适用于以金属基材和石墨烯发热膜为主的加热电器中。本申请的耐高温绝缘涂料性能优异，制备过程简单，易于实施，具有较大的商业潜力。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种耐高温绝缘涂料及其制备方法。
背景技术
近年来，在加热类家电行业中，逐渐采用新型石墨烯加热管来替代传统的电阻丝进行加热，石墨烯是一种具有极高导电性和红外辐射率的新型纳米材料，面向低碳社会的低能耗要求，石墨烯发热膜为代表的电热涂料具有高的电热转换率和红外发射率，因而可极大地提升能源地利用率。
新型石墨烯加热管是在金属底板上涂覆石墨烯加热膜，由于石墨烯具有导热性和导电性，金属底板亦具备导电性，出于安全的考虑，需在金属底板背离石墨烯加热膜的一侧或石墨烯加热膜背离金属底板的一侧进行耐高温绝缘处理，因此需要设计一款耐高温的绝缘涂料。
发明内容
本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种耐高温绝缘涂料及其制备方法，耐高温绝缘涂料性能优异、制备过程易于实施。为实现以上技术目的，本发明实施例采用的技术方案是：
第一方面，本发明实施例提供了一种耐高温绝缘涂料，按质量分数计，包括以下组分：
有机硅成膜剂20～50份，无机填料5～10份，气相二氧化硅0.1～0.3份，有机溶剂12～15份，硅烷偶联剂0.3～1份，油性分散剂1～3份，消泡剂0.2～0.6份。
进一步地，所述有机硅成膜剂选用聚硅氧烷和/或聚硅氮烷。
进一步地，所述有机溶剂选用醇类溶剂、苯系衍生物类溶剂、酯类溶剂中的至少一种；
所述醇类溶剂选用正丁醇；
所述苯系衍生物类溶剂选用邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯中的至少一种。
所述酯类溶剂选用尼龙酸甲酯。
进一步地，所述硅烷偶联剂选用KH550。
进一步地，所述无机填料选用云母粉、氮化硼、氧化铝中的至少一种；
所述氧化铝为片状氧化铝。
进一步地，所述耐高温涂料中固体颗粒的粒径为1～50μm。
第二方面，本发明还提供了上述的耐高温绝缘涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按所需的配比，将有机硅成膜剂、无机填料、气相二氧化硅、有机溶剂、硅烷偶联剂、油性分散剂和消泡剂依次加入至球磨机内，设置所述球磨机转速为10～100r/min，球磨时间为5～10h，得到所述耐高温绝缘涂料。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本申请采用聚硅氧烷和/或聚硅氮烷，确保涂料具有较强的附着力的同时具有耐高温性能；采用云母粉、氮化硼或氧化铝，确保涂料具有高的耐击穿性能，进而适用于以金属基材和石墨烯发热膜为主的加热电器中。本申请的耐高温绝缘涂料性能优异，制备过程简单，易于实施，具有较大的商业潜力。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
第一方面，本发明实施例提供了一种耐高温绝缘涂料，按质量分数计，包括以下组分：
有机硅成膜剂20～50份，例如可以为20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份等，无机填料5～10份，例如可以为5份、6份、7份、8份、9份、10份等，气相二氧化硅0.1～0.3份，例如可以为0.1份、0.12份、0.15份、0.17份、0.2份、0.22份、0.25份、0.27份、0.3份等，有机溶剂12～15份，例如可以为12份、13份、14份、15份等，硅烷偶联剂0.3～1份，例如可以为0.3份、0.5份、0.7份、1.0份等，油性分散剂1～3份，例如可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份等，消泡剂0.2～0.6份，例如可以为0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份等。
所述耐高温涂料中加入气相二氧化硅，气相二氧化硅具有防沉淀、防垂流、增稠触变、抗沉降、提高介电性能等作用，能够使得涂料更加均匀。
进一步地，所述有机硅成膜剂选用聚硅氧烷和/或聚硅氮烷，其中，聚硅氧烷具有耐高温、耐低温、防潮、绝缘、耐腐蚀、耐老化等优异性能，且具有优异的附着力，耐高温可到600℃，而聚硅氮烷收缩率小，可耐高温至300~500℃，采用聚硅氧烷和/或聚硅氮烷，能够提高涂料的耐高温性能。
进一步地，所述有机溶剂选用醇类溶剂、苯系衍生物类溶剂、酯类溶剂中的至少一种；
所述醇类溶剂选用正丁醇；
所述苯系衍生物类溶剂选用邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯中的至少一种。
所述酯类溶剂选用尼龙酸甲酯。
进一步地，所述硅烷偶联剂选用KH550，以改善无机填料与有机成膜物质之间的界面结合力。
进一步地，所述无机填料选用云母粉、氮化硼、氧化铝中的至少一种；
所述氧化铝为片状氧化铝。
需要说明的是，采用云母粉、氮化硼或氧化铝，确保涂料具有高的耐击穿性能的同时，有良好的导热性能。其中，云母是层状结构的铝硅酸盐的总称，具有良好的绝缘性能和耐高温性能，采用云母粉，能够提高涂料的耐击穿性能。氮化硼绝缘且具有较高的热导率，可确保石墨烯加热膜的热量及时导出，避免加热膜因过热而损坏。氧化铝可改善涂料的耐高温性能，并使得涂料具有良好的导热性和绝缘效果，采用片状氧化铝时，可提升涂料的耐击穿性能。
进一步地，所述耐高温涂料中固体颗粒的粒径为1～50μm、例如可以为1μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm等。
第二方面，本发明还提供了上述的耐高温绝缘涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按所需的配比，将有机硅成膜剂、无机填料、气相二氧化硅、有机溶剂、硅烷偶联剂、油性分散剂和消泡剂依次加入至球磨机内，设置所述球磨机转速为10～100r/min，球磨时间为5～10h，例如转速可以为10r/min、20r/min、30r/min、40r/min、50r/min、60r/min、70r/min、80r/min、90r/min、100r/min等，时间可以为5h、6h、7h、8h、9h、10h等，得到所述耐高温绝缘涂料。
在以下具体实施例中，所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件下进行。所有原材料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
一种耐高温绝缘涂料，按质量份数计，包括以下组分：
聚硅氧烷20g、云母粉10g、气相二氧化硅0.2g、正丁醇1g、二甲苯12g、KH550 1g、油性分散剂1g、消泡剂0.4g。
上述耐高温绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
将聚硅氧烷20g、云母粉10g、气相二氧化硅0.2g、正丁醇1g、二甲苯12g、KH550 1g、油性分散剂1g、消泡剂0.4g依次加入至球磨机内，设置球磨机转速为10r/min，球磨时间为10h，得到耐高温绝缘涂料。
将得到的所述耐高温绝缘涂料喷涂在待测铝板上，在230℃下烘烤50min，随后在200℃下循环使用20次，无脱落、起皮和开裂现象。将上述耐高温绝缘涂料冷却到室温，得到厚度为30μm的干膜，对干膜进行电导率测试，测得电导率为4W/m·K，然后将干膜在耐电压测试仪上进行耐电压性能测试，产品能够耐3000V不击穿。
实施例2
一种耐高温绝缘涂料，按质量份数计，包括以下组分：
聚硅氧烷50g、氮化硼粉5g、气相二氧化硅0.1g、尼龙酸甲酯（DBE） 12g、KH550 1g，油性分散剂1g，消泡剂0.4g。
上述耐高温绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
将聚硅氧烷50g、氮化硼粉5g、气相二氧化硅0.1g、尼龙酸甲酯（DBE） 12g、KH5501g，油性分散剂1g，消泡剂0.4g依次加入至滚筒球磨机内，设置所述球磨机转速为100r/min，球磨时间为5h，得到所述耐高温绝缘涂料。
将得到的所述耐高温绝缘涂料喷涂在铝板上，在400℃下烘烤45min，随后在350℃下循环使用20次，无脱落、起皮和开裂现象。将上述耐高温绝缘涂料冷却到室温，得到厚度为30μm的干膜，对干膜进行电导率测试，测得电导率为8W/m·K，然后将干膜在耐电压测试仪上进行耐电压性能测试，产品能够耐3000V不击穿。
实施例3
一种耐高温绝缘涂料，按质量份数计，包括以下组分：
聚硅氮烷30g、氮化硼粉8g、DBE15g、气相二氧化硅0.2g、KH550 0.3g、油性分散剂1g、消泡剂0.4g。
上述耐高温绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
将聚硅氮烷30g、氮化硼粉8g、DBE15g、气相二氧化硅0.2g、KH550 0.3g、油性分散剂1g、消泡剂0.4g依次加入至滚筒球磨机内，设置所述球磨机转速为75r/min，球磨时间为7.5h，得到所述耐高温绝缘涂料。
将得到的所述耐高温绝缘涂料喷涂在铝板上，在400℃烘烤10min，随后在350℃下循环使用20次，无脱落、起皮和开裂现象。将上述耐高温绝缘涂料冷却到室温，得到厚度为30μm的干膜，对干膜进行电导率测试，测得电导率为6W/m·K，然后将干膜在耐电压测试仪上进行耐电压性能测试，产品能够耐3000V不击穿。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种耐高温绝缘涂料，其特征在于，按质量分数计，包括以下组分：
有机硅成膜剂20～50份、无机填料5～10份、气相二氧化硅0.1～0.3份，有机溶剂12～15份、硅烷偶联剂0.3～1份、油性分散剂1～3份，消泡剂0.2～0.6份。
2.如权利要求1所述的耐高温绝缘涂料，其特征在于，
所述有机硅成膜剂选用聚硅氧烷和/或聚硅氮烷。
3.如权利要求1所述的耐高温绝缘涂料，其特征在于，
所述有机溶剂选用醇类溶剂、苯系衍生物类溶剂、酯类溶剂中的至少一种；
所述醇类溶剂选用正丁醇；
所述苯系衍生物类溶剂选用邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯中的至少一种；
所述酯类溶剂选用尼龙酸甲酯。
4.如权利要求1所述的耐高温绝缘涂料，其特征在于，
所述硅烷偶联剂选用KH550。
5.如权利要求1所述的耐高温绝缘涂料，其特征在于，
所述无机填料选用云母粉、氮化硼、氧化铝中的至少一种；
所述氧化铝为片状氧化铝。
6.如权利要求1所述的耐高温绝缘涂料，其特征在于，
所述耐高温涂料中固体颗粒的粒径为1～50μm。
7.权利要求1-6之一所述的耐高温绝缘涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按所需的配比，将有机硅成膜剂、无机填料、气相二氧化硅、有机溶剂、硅烷偶联剂、油性分散剂和消泡剂依次加入至球磨机内，设置所述球磨机转速为10～100r/min，球磨时间为5～10h，得到所述耐高温绝缘涂料。
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