CN115558367A - 一种铝型材散热器表面处理剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及C07C57/04领域，具体为一种铝型材散热器表面处理剂及其制备方法，通过采用改性环氧树脂15‑26份，苯乙烯22‑35份，丙烯酸单体60‑75份，非离子表面活性剂8‑12份，功能助剂2‑5份，溶胶填料5‑10份，水80‑100份，提供了一种铝型材散热器表面处理剂，铝型材散热器表面处理剂，将表面处理剂应用于铝型材散热器，具有优异的耐磨性能和抗冲击性能，同时可实现高温下耐腐蚀和耐中性盐雾，有效保护铝型材散热器，延长铝型材散热器的使用寿命，解决铝型材散热器在实际使用时遇到的耐腐蚀性不足的问题，具有重要的现实研究意义和应用价值。

Description

一种铝型材散热器表面处理剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及C07C57/04领域，具体为一种铝型材散热器表面处理剂及其制备方法。
背景技术
现有医药箱或采用轻质塑料，但是硬度、耐磨性能等力学性能不足，无法满足紧急情况下或特殊环境中的使用需求，或采用铝合金材质，但是携带便利性不足，为了减轻携带人员的负担，同时使医药箱的力学性能满足实际使用需求。
中国专利CN107325545A公开了一种缓释药箱用填充式缓释材料，主要采用海泡石粉、蓖麻油、冻干粉、柠檬酸钠、魔芋胶等作为原料，提供一种防霉效果较好的缓释材料，应用于缓释药箱中，以有效保护药材的完整性，但是作为缓释材料应用范围局限于中医药材的储存，而且不利于药箱空间的有效利用；中国专利CN102838809A公开了抗菌聚丙烯塑料及其制备方法，以聚丙烯作为主要原料，通过引入纳米氧化锌、纳米氧化银、聚六亚甲基胍磷酸盐和N-(三氯甲硫基)邻苯二甲酰亚胺作为抗菌剂，在分散剂的作用下，使提供的聚丙烯塑料具有一定的抗菌性能，可应用于手套箱领域，但是无法满足医药箱在实际使用过程中对于抗冲击性能、韧性和耐磨性能的需求，同时，抗菌剂与聚丙烯的相容性不足，无法保证抗菌聚丙烯塑料的长期抗菌性能。
因此，提供一种铝型材散热器表面处理剂，材料安全无毒，具有优异的抗冲击性能、韧性和耐磨性能的同时满足医药箱对于抗菌性能的较高要求，应用于医药箱的制备，使制备的医药箱轻便易提，可长时间有效使用，方便携带，这具有重要的现实研究意义和应用价值。
发明内容
本发明一方面提供了一种铝型材散热器表面处理剂，按重量份计，至少包括改性环氧树脂15-26份，苯乙烯22-35份，丙烯酸单体60-75份，非离子表面活性剂8-12份，功能助剂2-5份，溶胶填料5-10份，水80-100份。
作为一种优选的技术方案，所述改性环氧树脂结构中含有缩水甘油胺基、缩水甘油醚基、缩水甘油酯基中的至少一种；
优选的，所述改性环氧树脂选自海因环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂中的至少一种；优选的，所述改性环氧树脂为海因环氧树脂，优选的，所述海因环氧树脂选自MHR-078、MHR-070、MHR-154B、MHR-154、MHR-036、MHR-018中的一种或几种的组合；优选的，所述海因环氧树脂的环氧值为0.78-0.82eq/100g，通过采用环氧值为0.78-0.82eq/100g的海因环氧树脂配合体系中的苯乙烯，显著改善海因环氧树脂的韧性和强度，使采用该表面处理剂处理后的铝型材散热器具有优异的耐磨性能和抗冲击性能。
所述海因环氧树脂的产品型号为MHR-078，购买自无锡振泰新材料科技发展有限公司。
作为一种优选的技术方案，所述丙烯酸单体包括甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯；优选的，所述甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯的质量比为(3-5)：(1.8-3)：(0.8-1.5)。本申请在探究过程中发现，通过采用环氧值为0.78-0.82eq/100g的海因环氧树脂配合质量比为(3-5)：(1.8-3)：(0.8-1.5)的甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯，使提供的表面处理剂具有突出的耐高温性能、耐中性盐雾性能和抗腐蚀性能，表面处理剂在铝型材散热器表面具有较高的附着力，有效避免处理剂在高温下脱落、剥离影响铝型散热器的使用。
作为一种优选的技术方案，所述溶胶填料选自二氧化硅溶胶、二氧化钛溶胶、铝溶胶中的一种或几种的组合；优选的，所述溶胶填料为二氧化硅溶胶复合二氧化钛溶胶，优选的，所述二氧化硅溶胶复合二氧化钛溶胶的制备方法，至少包括以下步骤：
(1)按重量份，将正硅酸乙酯20-30份、无水乙醇60-80份、去离子水5-10份、十二烷基苯磺酸钠2-5份置于容器中，控制搅拌速度为200-300rpm搅拌10-20min得到混合溶液A；
(2)用质量分数为8-12％的盐酸水溶液调节上述混合溶液的pH至4-5，控制搅拌速度为200-300rpm搅拌40-50min得到二氧化硅溶胶；
(3)按重量份，将钛酸四丁酯10-20份、无水乙醇40-50份、乙酰丙酮2-5份置于容器中，控制搅拌速度为200-300rpm搅拌10-20min得到混合溶液B；
(4)按重量份，将水10-20份、乙醇2-4份和冰醋酸2-3份置于容器中混合，控制搅拌速度为200-300rpm搅拌8-15min得到混合溶液C，并用硝酸调节pH至4-5；将混合溶液C采用蠕动泵缓慢滴加至混合溶液B中，控制搅拌速度为200-300rpm搅拌20-40min得到二氧化钛溶胶；
(5)将二氧化硅溶胶、二氧化钛溶胶按照比例进行混合，超声分散25-32min得到分散均匀的二氧化硅溶胶复合二氧化钛溶胶。
优选的，所述步骤(5)中二氧化硅溶胶、二氧化钛溶胶的质量比为(1.5-2)：(1.8-2.2)。
作为一种优选的技术方案，所述非离子表面活性剂选自异构十三醇聚氧乙烯醚、异辛醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、烯丙基醇聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、月桂胺聚氧乙烯醚中的至少一种；优选的，所述非离子表面活性剂为异构十三醇聚氧乙烯醚和蓖麻油聚氧乙烯醚的组合，优选的，所述异构十三醇聚氧乙烯醚和蓖麻油聚氧乙烯醚的质量比为(3-5)：(1-2)；本申请在探究过程中发现，当采用质量比为(3-5)：(1-2)的异构十三醇聚氧乙烯醚和蓖麻油聚氧乙烯醚时，体系中的二氧化硅-二氧化钛复合溶胶与高分子基体改性环氧树脂、苯乙烯和丙烯酸单体实现良好的相容，提高体系的稳定性，使提供的表面处理剂在铝型材散热器表面具有较高的附着力的同时，使采用该表面处理剂处理后的铝型材散热器具有优异的耐磨性能、抗冲击性能和抗中性盐雾腐蚀性能，有效保护铝型材散热器，延长铝型材散热器的使用寿命。
作为一种优选的技术方案，所述功能助剂至少包括引发剂、中和剂、助溶剂；优选的，所述引发剂、中和剂、助溶剂的质量比为(0.1-1)：(0.5-1.5)：(2-4)；
作为一种优选的技术方案，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种；优选的，所述引发剂为过硫酸钾；
作为一种优选的技术方案，所述中和剂为二甲氨基乙醇、碳酸氢钠、氨水中的一种；优选的，所述中和剂为二甲氨基乙醇；
作为一种优选的技术方案，所述助溶剂包括异丙醇和丙二醇甲醚，优选的，所述异丙醇和丙二醇甲醚的质量比为(1-3)：(1-2)。
本发明另一方面提供了一种铝型材散热器表面处理剂的制备方法，按重量份，将改性环氧树脂，苯乙烯，丙烯酸单体，表面活性剂，功能助剂，铝溶胶，水混合即得。
所述铝型材散热器表面处理剂的制备方法，具体包括以下制备步骤：
(1)按重量份，将引发剂溶于三分之一重量份的去离子水中，得到引发剂水溶液；
(2)将按重量份，将改性环氧树脂、苯乙烯、丙烯酸单体、中和剂、助溶剂、三分之二份去离子水在50-65℃下混合得到混合物A；
(3)将反应釜升温至70-80℃，依次加入表面活性剂、二分之一的引发剂水溶液、三分之一的混合物A得到混合物B；其中混合物A采用蠕动泵滴加，滴加时间为15-20min；
(4)继续升温至100-120℃后，将溶胶、二分之一的引发剂水溶液、三分之二的混合物A加入到混合物B中，保温20-40min后，冷却至室温即得。
有益效果
1、本发明提供了一种铝型材散热器表面处理剂，将表面处理剂应用于铝型材散热器，具有优异的耐磨性能和抗冲击性能，同时可实现高温下耐腐蚀和耐中性盐雾，解决铝型材散热器在实际使用时遇到的耐腐蚀性不足的问题，具有重要的现实研究意义和应用价值。
2、通过采用环氧值为0.78-0.82eq/100g海因环氧树脂配合体系中的苯乙烯，显著改善海因环氧树脂的韧性和强度，使采用该表面处理剂处理后的铝型材散热器具有优异的耐磨性能和抗冲击性能。
3、通过采用环氧值为0.78-0.82eq/100g的海因环氧树脂配合质量比为(3-5)：(1.8-3)：(0.8-1.5)的甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯，使提供的表面处理剂具有突出的耐高温性能、耐中性盐雾性能和抗腐蚀性能，表面处理剂在铝型材散热器表面具有较高的附着力，有效避免处理剂在高温下脱落、剥离影响铝型散热器的使用。
4、采用质量比为(3-5)：(1-2)的异构十三醇聚氧乙烯醚和蓖麻油聚氧乙烯醚时，体系中的二氧化硅-二氧化钛复合溶胶与高分子基体改性环氧树脂、苯乙烯和丙烯酸单体实现良好的相容，提高体系的稳定性，使提供的表面处理剂在铝型材散热器表面具有较高的附着力的同时，使采用该表面处理剂处理后的铝型材散热器具有优异的耐磨性能、抗冲击性能和抗中性盐雾腐蚀性能，有效保护铝型材散热器，延长铝型材散热器的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
本发明的实施例1一方面提供了一种铝型材散热器表面处理剂，按重量份计，包括改性环氧树脂20份，苯乙烯30份，丙烯酸单体70份，非离子表面活性剂10份，功能助剂3份，溶胶填料6份，水90份。
所述改性环氧树脂为海因环氧树脂，所述海因环氧树脂的环氧值为0.78-0.82eq/100g，所述海因环氧树脂的产品型号为MHR-078，购买自无锡振泰新材料科技发展有限公司。
所述丙烯酸单体包括甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯；所述甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯的质量比为4：2：1。
所述溶胶填料为二氧化硅溶胶复合二氧化钛溶胶，所述二氧化硅溶胶复合二氧化钛溶胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份，将正硅酸乙酯25份、无水乙醇70份、去离子水8份、十二烷基苯磺酸钠3份置于容器中，控制搅拌速度为200rpm搅拌15min得到混合溶液A；
(2)用质量分数为10％的盐酸水溶液调节上述混合溶液的pH至4.5，控制搅拌速度为200rpm搅拌45min得到二氧化硅溶胶；
(3)按重量份，将钛酸四丁酯15份、无水乙醇45份、乙酰丙酮3份置于容器中，控制搅拌速度为200rpm搅拌15min得到混合溶液B；
(4)按重量份，将水15份、乙醇3份和冰醋酸2.5份置于容器中混合，控制搅拌速度为200rpm搅拌10min得到混合溶液C，并用硝酸调节pH至4.5；将混合溶液C采用蠕动泵缓慢滴加至混合溶液B中，控制搅拌速度为200rpm搅拌30min得到二氧化钛溶胶；
(5)将二氧化硅溶胶、二氧化钛溶胶按照比例进行混合，超声分散30min得到分散均匀的二氧化硅溶胶复合二氧化钛溶胶。
所述步骤(5)中二氧化硅溶胶、二氧化钛溶胶的质量比为1.8：2。
所述非离子表面活性剂为异构十三醇聚氧乙烯醚和蓖麻油聚氧乙烯醚的组合，所述异构十三醇聚氧乙烯醚和蓖麻油聚氧乙烯醚的质量比为4：1.5。
所述功能助剂至少包括引发剂、中和剂、助溶剂；所述引发剂、中和剂、助溶剂的质量比为0.8：1.2：3；
所述引发剂为过硫酸钾；
所述中和剂为二甲氨基乙醇；
所述助溶剂包括异丙醇和丙二醇甲醚，所述异丙醇和丙二醇甲醚的质量比为2：1.5。
本发明的实施例1另一方面提供了一种铝型材散热器表面处理剂的制备方法，具体包括以下制备步骤：
(1)按重量份，将引发剂溶于三分之一重量份的去离子水中，得到引发剂水溶液；
(2)将按重量份，将改性环氧树脂、苯乙烯、丙烯酸单体、中和剂、助溶剂、三分之二份去离子水在60℃下混合得到混合物A；
(3)将反应釜升温至75℃，依次加入表面活性剂、二分之一的引发剂水溶液、三分之一的混合物A得到混合物B；其中混合物A采用蠕动泵滴加，滴加时间为18min；
(4)继续升温至110℃后，将溶胶、二分之一的引发剂水溶液、三分之二的混合物A加入到混合物B中，保温30min后，冷却至室温即得。
实施例2
本发明的实施例2一方面提供了一种铝型材散热器表面处理剂，按重量份计，包括改性环氧树脂25份，苯乙烯35份，丙烯酸单体75份，非离子表面活性剂12份，功能助剂4份，溶胶填料8份，水100份。
所述改性环氧树脂为海因环氧树脂，所述海因环氧树脂的环氧值为0.78-0.82eq/100g，所述海因环氧树脂的产品型号为MHR-078，购买自无锡振泰新材料科技发展有限公司。
所述丙烯酸单体包括甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯；所述甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯的质量比为5：3：1.5。
所述溶胶填料为二氧化硅溶胶复合二氧化钛溶胶，所述二氧化硅溶胶复合二氧化钛溶胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份，将正硅酸乙酯25份、无水乙醇70份、去离子水8份、十二烷基苯磺酸钠3份置于容器中，控制搅拌速度为200rpm搅拌15min得到混合溶液A；
(2)用质量分数为10％的盐酸水溶液调节上述混合溶液的pH至4.5，控制搅拌速度为200rpm搅拌45min得到二氧化硅溶胶；
(3)按重量份，将钛酸四丁酯15份、无水乙醇45份、乙酰丙酮3份置于容器中，控制搅拌速度为200rpm搅拌15min得到混合溶液B；
(4)按重量份，将水15份、乙醇3份和冰醋酸2.5份置于容器中混合，控制搅拌速度为200rpm搅拌10min得到混合溶液C，并用硝酸调节pH至4.5；将混合溶液C采用蠕动泵缓慢滴加至混合溶液B中，控制搅拌速度为200rpm搅拌30min得到二氧化钛溶胶；
(5)将二氧化硅溶胶、二氧化钛溶胶按照比例进行混合，超声分散30min得到分散均匀的二氧化硅溶胶复合二氧化钛溶胶。
所述步骤(5)中二氧化硅溶胶、二氧化钛溶胶的质量比为2：2.2。
所述非离子表面活性剂为异构十三醇聚氧乙烯醚和蓖麻油聚氧乙烯醚的组合，所述异构十三醇聚氧乙烯醚和蓖麻油聚氧乙烯醚的质量比为5：2。
所述功能助剂至少包括引发剂、中和剂、助溶剂；所述引发剂、中和剂、助溶剂的质量比为1：1.5：4；
所述引发剂为过硫酸钾；
所述中和剂为二甲氨基乙醇；
所述助溶剂包括异丙醇和丙二醇甲醚，所述异丙醇和丙二醇甲醚的质量比为3：2。
本发明的实施例2另一方面提供了一种铝型材散热器表面处理剂的制备方法，具体包括以下制备步骤：
(1)按重量份，将引发剂溶于三分之一重量份的去离子水中，得到引发剂水溶液；
(2)将按重量份，将改性环氧树脂、苯乙烯、丙烯酸单体、中和剂、助溶剂、三分之二份去离子水在60℃下混合得到混合物A；
(3)将反应釜升温至75℃，依次加入表面活性剂、二分之一的引发剂水溶液、三分之一的混合物A得到混合物B；其中混合物A采用蠕动泵滴加，滴加时间为18min；
(4)继续升温至110℃后，将溶胶、二分之一的引发剂水溶液、三分之二的混合物A加入到混合物B中，保温30min后，冷却至室温即得。
对比例1
本发明的对比例1提供了一种铝型材散热器表面处理剂，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述海因环氧树脂的型号为MHR-018，所述海因环氧树脂的环氧值为0.18-0.22eq/100g，购买自无锡振泰新材料科技发展有限公司。
对比例2
本发明的对比例2提供了一种铝型材散热器表面处理剂，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述丙烯酸单体不包括甲基丙烯酸异冰片酯。
对比例3
本发明的对比例3提供了一种铝型材散热器表面处理剂，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述二氧化硅溶胶复合二氧化钛溶胶的制备方法的步骤(5)中二氧化硅溶胶、二氧化钛溶胶的质量比为1：3
性能测试方法
(1)抗冲击性能：参照GB/T1732-1993《漆膜耐冲击测定法》，将实施例和对比例制备得到的表面处理剂均匀涂覆于5cm*5cm的铝板上得到覆有厚度为15μm的膜层的铝板样品，在25℃下，将1Kg重锤从60厘米高度落到铝板样品上，若铝板样品表面膜层未脱落、开裂，则表面处理剂的抗冲击性能记为“合格”；若铝板样品表面膜层出现脱落、开裂，则表面处理剂的抗冲击性能记为“不合格”。
(2)耐磨性能：参照GB/T1768《漆膜耐磨性测定法》，将实施例和对比例制备得到的表面处理剂均匀涂覆于5cm*5cm的铝板上得到覆有厚度为15μm的膜层的铝板样品，测定铝板样品重量为M1，采用JM-1型漆膜耐磨仪摩擦50转后测试铝板样品的重量为M2；通过公式(M1-M2)*100％/M1计算得到失重率以此表征表面处理剂的耐磨性能。
(3)耐高温性能：将实施例和对比例制备得到的表面处理剂均匀涂覆于5cm*5cm的铝板上得到覆有厚度为15μm的膜层的铝板样品，将铝板样品置于125℃的烘箱中，若铝板样品表面膜层未脱落、开裂，则表面处理剂的耐高温性能记为“合格”；若铝板样品表面膜层出现脱落、开裂，则表面处理剂的耐高温性能记为“不合格”。
对实施例1-2，对比例1-3制备得到的表面处理剂进行性能评价。
参见表1，表1为实施例1-2及对比例1-3制备得到的表面处理剂性能测试数据。
测试项 抗冲击性能 耐高温性能 耐磨性能(％)
实施例1 合格 合格 0.05
实施例2 合格 合格 0.10
对比例1 不合格 不合格 1.57
对比例2 不合格 不合格 1.89
对比例3 不合格 不合格 1.65

Claims (10)

1.一种铝型材散热器表面处理剂，其特征在于，按照重量份计，至少包括改性环氧树脂15-26份，苯乙烯22-35份，丙烯酸单体60-75份，非离子表面活性剂8-12份，功能助剂2-5份，溶胶填料5-10份，水80-100份。
2.根据权利要求1所述的一种铝型材散热器表面处理剂，其特征在于，所述改性环氧树脂结构中含有缩水甘油胺基、缩水甘油醚基、缩水甘油酯基中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的一种铝型材散热器表面处理剂，其特征在于，所述改性环氧树脂选自海因环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种铝型材散热器表面处理剂，其特征在于，所述丙烯酸单体包括甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯。
5.根据权利要求4所述的一种铝型材散热器表面处理剂，其特征在于，所述甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯的质量比为(3-5)：(1.8-3)：(0.8-1.5)。
6.根据权利要求1所述的一种铝型材散热器表面处理剂，其特征在于，所述溶胶填料选自二氧化硅溶胶、二氧化钛溶胶、铝溶胶中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求6所述的一种铝型材散热器表面处理剂，其特征在于，所述溶胶填料为二氧化硅溶胶复合二氧化钛溶胶。
8.根据权利要求1所述的一种铝型材散热器表面处理剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂选自异构十三醇聚氧乙烯醚、异辛醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、烯丙基醇聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、月桂胺聚氧乙烯醚中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种铝型材散热器表面处理剂，其特征在于，所述功能助剂至少包括引发剂、中和剂、助溶剂。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的一种铝型材散热器表面处理剂的制备方法，其特征在于，按重量份，将改性环氧树脂，苯乙烯，丙烯酸单体，表面活性剂，功能助剂，铝溶胶，水混合即得。
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