一种散热涂料及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201710775781.5 | 申请日 | 2017-08-31 | 公开(公告)号 | CN107474722A | 公开(公告)日 | 2017-12-15 |
| 申请人 | 常州海瑞纺织品有限公司; | 发明人 | 薛加联; 王磊; 潘宏梅; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于涂料制备技术领域，具体涉及一种 散热 涂料及其制备方法。本发明将N,N-二甲基甲酰胺、异佛尔 酮 二异氰酸酯等搅拌预热后与 氨 基封端聚二甲基 硅 氧 烷、乙二胺及催化剂反应，收集反应混合物进行蒸馏，再收集剩余物与 水 、偶氮二异丁腈聚合反应，得基液，再将蓝晶石 煅烧 、 粉碎 、过筛后与水、 硅酸 钠等混匀后静置过夜，经过滤后收集过滤物干燥，并与氮化 硼 混合，再加入 表面活性剂 球磨后与基液、分散剂混合，即可得散热涂料，本发明制得的散热涂料具有优异的散热性能，涂覆在基材表面，可形成硬度较高的散热涂层，同时涂层附着 力 较高，机械性能优异，耐高温性能良好，能长期 温度 的起到散热作用，有效延长了基体材料的使用寿命。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种散热涂料，其特征在于，包括如下重量份数的原料，60～80份N,N-二甲基甲酰胺、50～53份水、35～40份异佛尔酮二异氰酸酯、20～24份聚乙二醇、15～18份氨基封端聚二甲基硅氧烷、7～9份硅酸钠、6～10份蓝晶石、3～5份分散剂、3.2～4.5份偶氮二异丁腈、2～4份氮化硼、1～3份1,4-丁二醇、1.0～1.3份乙二胺、0.6～0.9份表面活性剂、0.5～1.3份硅烷偶联剂、0.4～1.2份催化剂。 |
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| 说明书全文 | 一种散热涂料及其制备方法技术领域[0001] 本发明属于涂料制备技术领域，具体涉及一种散热涂料及其制备方法。 背景技术[0002] 随着经济的快速发展，各种LED灯、电器和电子设备得到高速发展，但是LED、各种电器和电子设备在长时间工作过程中会产生大量的热，而各种电子设备本身散热面积较小，散热性能差，大量的热影响设备的使用寿命和性能，因此经常需要在设备的表面涂上一层辅助散热的涂料，现有技术的散热涂料近几年发展较快，如专利申请号CN200810146607.5公开了“一种散热涂料及其制备方法”，该涂料包括以下原料：硅树脂，溶剂，防沉剂，氧化锌，碳化硅，铝粉，分散剂和平滑剂，其制备方法包括如下步骤：（a）提供硅树脂和一种以上溶剂，并使其充分混合以形成第一混合溶液；（b）再添加氧化锌粉末于该第一混合溶液中并充分混合，形成第二混合溶液；（c）添加碳化硅粉末和铝粉于第二混合溶液中并充分混合，形成第三混合溶液；（d）添加防沉剂和分散剂于该第三混合溶液并充分混合以形成散热涂料，该散热涂料可直接涂布于散热装置上可增加其散热面积，以提升散热效果。又如专利申请号CN200910199955.3公开了一种“环保型自散热纳米生态涂料及其制备方法”，该涂料制备方法为：将铝溶胶、纳米导热填料、颜料及防沉剂等进行混合、高速分散，作为a组分，并将硅溶胶作为b组分，再将a组分和b组分混合、低速分散，静置熟化，即得纳米生态涂料，所述的纳米导热填料为纳米碳管与纳米氧化钴或纳米氧化锆的混合体，该涂料具有较好的自散热作用。 [0003] 从上述技术可以看出，现有散热涂料通常是以高分子材料为基体，通过加入高导热的填料来强化涂层的导热及辐射能力，进而达到降温散热的目的，而其中的导热填料与涂料的散热性能密切相关。目前，散热涂料常用的导热填料为无机导热填料，主要有氧化锌、碳化硅、氮化铝、氧化铝、氧化镁等，这些填料的加入，有效提高了涂料的导热系数，从而改善了涂料的散热性能。然而，尽管现有的散热涂料取得了良好的成果，却仍面临着一些亟待解决的技术问题，主要是散热涂料所用无机填料粒子与基体匹配性不佳，从而导致形成的涂层附着力差，机械性能不佳，且涂层无法在较高温度下长期使用。 [0004] 有鉴于此，亟待开发一种散热效果好、涂层附着力强、机械性能好，且具有良好耐高温性能的散热涂料。 发明内容[0005] 本发明所要解决的技术问题：针对目前散热涂料所用无机填料粒子与基体匹配性不佳，从而导致形成的涂层附着力差，机械性能不佳，且不能在高温下长期使用的问题，提供了一种散热涂料及其制备方法。 [0006] 为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：一种散热涂料，包括如下重量份数的原料：60～80份N,N-二甲基甲酰胺、50～53份水、 35～40份异佛尔酮二异氰酸酯、20～24份聚乙二醇、15～18份氨基封端聚二甲基硅氧烷、7～9份硅酸钠、6～10份蓝晶石、3～5份分散剂、3.2～4.5份偶氮二异丁腈、2～4份氮化硼、1～3份1,4-丁二醇、1.0～1.3份乙二胺、0.6～0.9份表面活性剂、0.5～1.3份硅烷偶联剂、 0.4～1.2份催化剂。 [0007] 所述分散剂为丙二醇甲醚醋酸酯、乙撑双硬脂酰胺中任意一种。 [0008] 所述表面活性剂为十二烷基胺丙酸盐、磺基甜菜碱中的任意一种。 [0009] 所述硅烷偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一种。 [0010] 所述催化剂为齐格勒-纳塔催化剂。 [0011] 一种散热涂料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：（1）按重量份数计，进行取原料； （2）将N,N-二甲基甲酰胺、异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇、1,4-丁二醇放入反应器中，使用氮气保护，在65～72℃下预热，再加入氨基封端聚二甲基硅氧烷、乙二胺及催化剂，升温至85～90℃，进行反应后，降温至50～55℃，收集反应混合物； （3）将反应混合物进行蒸馏，回收N,N-二甲基甲酰胺，收集剩余物，将剩余物与原料中水总质量60～70%的水混合均匀，放入反应釜中，再加入偶氮二异丁腈，升温至90～95℃，聚合反应，出料，收集出料物，得基液，备用； （4）将蓝晶石进行煅烧，粉碎，过筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒、剩余的水、硅酸钠和硅烷偶联剂放入容器中搅拌均匀，再加入硅酸钠质量50～60%的1.5mol/L氯化钠溶液，搅拌均匀，静置，过滤，收集过滤物，并在90℃下干燥，收集干燥物，将干燥物放入容器中，并使用高压喷涂机，将氮化硼喷入容器内，再混合，收集混合物，将混合物、表面活性剂放入球磨机中球磨，收集球磨物； （5）将步骤（3）备用基液、球磨物和分散剂放入高压反应器，在1.2～1.5MPa，70～75℃下，搅拌混合，收集搅拌混合物，即可得散热涂料。 [0012] 本发明与其他方法相比，有益技术效果是：本发明以异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇作为原料，在合成聚氨酯过程中，通过添加氨基封端聚二甲基硅氧烷，在催化剂的作用下，获得有机硅改性聚氨酯，增加了基液的耐温性能及附着力，本发明利用一次膨胀不可逆的蓝晶石作为孔隙通道，使制备的白炭黑附着于孔隙内，并利用硅烷偶联剂使形成的白炭黑相互连接在通道中形成二维或者三维结构，且使表面带有羟基，可与基料进行化学键的结合，提高了无机填料粒子与基体的匹配性，增强了涂料的机械性能及耐高温性，延长了使用寿命，同时在高压作用下将氮化硼喷入孔隙内，使氮化硼在二维或者三维结构内，提高了散热效果。 具体实施方式[0013] 分散剂的选择：丙二醇甲醚醋酸酯、乙撑双硬脂酰胺中任意一种。 [0014] 表面活性剂的选择：十二烷基胺丙酸盐、磺基甜菜碱中的任意一种。 [0015] 硅烷偶联剂的选择：异丁基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一种。 [0016] 催化剂的选择：齐格勒-纳塔催化剂。 [0017] 本发明的散热涂料，包括如下重量份数的原料，60～80份N,N-二甲基甲酰胺、50～53份水、35～40份异佛尔酮二异氰酸酯、20～24份聚乙二醇、15～18份氨基封端聚二甲基硅氧烷、7～9份硅酸钠、6～10份蓝晶石、3～5份分散剂、3.2～4.5份偶氮二异丁腈、2～4份氮化硼、1～3份1,4-丁二醇、1.0～1.3份乙二胺、0.6～0.9份表面活性剂、0.5～1.3份硅烷偶联剂、0.4～1.2份催化剂。 [0018] 本发明散热涂料的制备方法，包括如下步骤：（1）按重量份数计，进行取原料； （2）将N,N-二甲基甲酰胺、异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇、1,4-丁二醇放入反应器中，使用氮气保护，在65～72℃下以200r/min搅拌预热20～25min，再加入氨基封端聚二甲基硅氧烷、乙二胺及催化剂，升温至85～90℃，进行反应4～6h后，降温至50～55℃，收集反应混合物； （3）将反应混合物进行蒸馏，回收N,N-二甲基甲酰胺，收集剩余物，将剩余物与原料中水总质量60～70%的水混合均匀，放入反应釜中，再加入偶氮二异丁腈，升温至90～95℃，聚合反应10～15h，出料，收集出料物，得基液，备用； （4）将蓝晶石放入1200～1500℃煅烧炉中进行煅烧，粉碎，过100目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒、剩余的水、硅酸钠、硅烷偶联剂放入容器中搅拌均匀，再加入硅酸钠质量50～ 60%的1.5mol/L氯化钠溶液，以500r/min搅拌均匀，静置过夜，过滤，收集过滤物，并在90℃下干燥，收集干燥物，将干燥物放入容器中，使用高压喷涂机在24～26MPa下，将氮化硼喷入容器内，再以300r/min混合，收集混合物，将混合物、表面活性剂放入球磨机中，并加入干燥物质量7～9倍直径为30mm钢球，以600r/min进行球磨4～6h，收集球磨物； （5）将步骤（3）备用基液、混合物、分散剂放入高压反应器，在1.2～1.5MPa，70～75℃下，搅拌混合3～6h，收集搅拌球磨物，即可得散热涂料。 [0019] 实例1分散剂的选择：丙二醇甲醚醋酸酯。 [0020] 表面活性剂的选择：十二烷基胺丙酸盐。 [0021] 硅烷偶联剂的选择：异丁基三乙氧基硅烷。 [0022] 催化剂的选择：齐格勒-纳塔催化剂（生产厂家：大连海晨化工矿产有限公司）。 [0023] 本发明的散热涂料，包括如下重量份数的原料，60份N,N-二甲基甲酰胺、50份水、35份异佛尔酮二异氰酸酯、20份聚乙二醇、15份氨基封端聚二甲基硅氧烷、7份硅酸钠、6份蓝晶石、3份分散剂、3.2份偶氮二异丁腈、2份氮化硼、1份1,4-丁二醇、1.0份乙二胺、0.6份表面活性剂、0.5份硅烷偶联剂、0.4份催化剂。 [0024] 本发明散热涂料的制备方法，包括如下步骤：（1）按重量份数计，进行取原料； （2）将N,N-二甲基甲酰胺、异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇、1,4-丁二醇放入反应器中，使用氮气保护，在65℃下以200r/min搅拌预热20min，再加入氨基封端聚二甲基硅氧烷、乙二胺及催化剂，升温至85℃，进行反应4h后，降温至50℃，收集反应混合物； （3）将反应混合物进行蒸馏，回收N,N-二甲基甲酰胺，收集剩余物，将剩余物与原料中水总质量60%的水混合均匀，放入反应釜中，再加入偶氮二异丁腈，升温至90℃，聚合反应 10h，出料，收集出料物，得基液，备用； （4）将蓝晶石放入1200℃煅烧炉中进行煅烧，粉碎，过100目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒、剩余的水、硅酸钠、硅烷偶联剂放入容器中搅拌均匀，再加入硅酸钠质量50%的 1.5mol/L氯化钠溶液，以500r/min搅拌均匀，静置过夜，过滤，收集过滤物，并在90℃下干燥，收集干燥物，将干燥物放入容器中，使用高压喷涂机在24MPa下，将氮化硼喷入容器内，再以300r/min混合，收集混合物，将混合物、表面活性剂放入球磨机中，并加入干燥物质量7倍直径为30mm钢球，以600r/min进行球磨4h，收集球磨物； （5）将步骤（3）备用基液、球磨物、分散剂放入高压反应器，在1.2MPa，70℃下，搅拌混合 3h，收集搅拌混合物，即可得散热涂料。 [0025] 实例2分散剂的选择：丙二醇甲醚醋酸酯。 [0026] 表面活性剂的选择：十二烷基胺丙酸盐。 [0027] 硅烷偶联剂的选择：异丁基三乙氧基硅烷。 [0028] 催化剂的选择：齐格勒-纳塔催化剂（生产厂家：大连海晨化工矿产有限公司）。 [0029] 本发明的散热涂料，包括如下重量份数的原料，70份N,N-二甲基甲酰胺、52份水、38份异佛尔酮二异氰酸酯、22份聚乙二醇、17份氨基封端聚二甲基硅氧烷、7份硅酸钠、7份蓝晶石、2份分散剂、3.9份偶氮二异丁腈、3份氮化硼、2份1,4-丁二醇、1.2份乙二胺、0.7份表面活性剂、0.8份硅烷偶联剂、0.8份催化剂。 [0030] 本发明散热涂料的制备方法，包括如下步骤：（1）按重量份数计，进行取原料； （2）将N,N-二甲基甲酰胺、异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇、1,4-丁二醇放入反应器中，使用氮气保护，在69℃下以200r/min搅拌预热23min，再加入氨基封端聚二甲基硅氧烷、乙二胺及催化剂，升温至88℃，进行反应5h后，降温至53℃，收集反应混合物； （3）将反应混合物进行蒸馏，回收N,N-二甲基甲酰胺，收集剩余物，将剩余物与原料中水总质量65%的水混合均匀，放入反应釜中，再加入偶氮二异丁腈，升温至93℃，聚合反应 13h，出料，收集出料物，得基液，备用； （4）将蓝晶石放入1350℃煅烧炉中进行煅烧，粉碎，过100目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒、剩余的水、硅酸钠、硅烷偶联剂放入容器中搅拌均匀，再加入硅酸钠质量55%的 1.5mol/L氯化钠溶液，以500r/min搅拌均匀，静置过夜，过滤，收集过滤物，并在90℃下干燥，收集干燥物，将干燥物放入容器中，使用高压喷涂机在25MPa下，将氮化硼喷入容器内，再以300r/min混合，收集混合物，将混合物、表面活性剂放入球磨机中，并加入干燥物质量8倍直径为30mm钢球，以600r/min进行球磨5h，收集球磨物； （5）将步骤（3）备用基液、球磨物、分散剂放入高压反应器，在1.4MPa，73℃下，搅拌混合 5h，收集搅拌混合物，即可得散热涂料。 [0031] 实例3分散剂的选择：乙撑双硬脂酰胺。 [0032] 表面活性剂的选择：磺基甜菜碱。 [0033] 硅烷偶联剂的选择：γ-氨丙基三乙氧基硅烷。 [0034] 催化剂的选择：齐格勒-纳塔催化剂（生产厂家：大连海晨化工矿产有限公司）。 [0035] 本发明的散热涂料，包括如下重量份数的原料，80份N,N-二甲基甲酰胺、53份水、40份异佛尔酮二异氰酸酯、24份聚乙二醇、18份氨基封端聚二甲基硅氧烷、9份硅酸钠、10份蓝晶石、5份分散剂、4.5份偶氮二异丁腈、4份氮化硼、3份1,4-丁二醇、1.3份乙二胺、0.9份表面活性剂、1.3份硅烷偶联剂、1.2份催化剂。 [0036] 本发明散热涂料的制备方法，包括如下步骤：（1）按重量份数计，进行取原料； （2）将N,N-二甲基甲酰胺、异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇、1,4-丁二醇放入反应器中，使用氮气保护，在72℃下以200r/min搅拌预热25min，再加入氨基封端聚二甲基硅氧烷、乙二胺及催化剂，升温至90℃，进行反应6h后，降温至55℃，收集反应混合物； （3）将反应混合物进行蒸馏，回收N,N-二甲基甲酰胺，收集剩余物，将剩余物与原料中水总质量70%的水混合均匀，放入反应釜中，再加入偶氮二异丁腈，升温至95℃，聚合反应 15h，出料，收集出料物，得基液，备用； （4）将蓝晶石放入1500℃煅烧炉中进行煅烧，粉碎，过100目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒、剩余的水、硅酸钠、硅烷偶联剂放入容器中搅拌均匀，再加入硅酸钠质量60%的 1.5mol/L氯化钠溶液，以500r/min搅拌均匀，静置过夜，过滤，收集过滤物，并在90℃下干燥，收集干燥物，将干燥物放入容器中，使用高压喷涂机在26MPa下，将氮化硼喷入容器内，再以300r/min混合，收集混合物，将混合物、表面活性剂放入球磨机中，并加入干燥物质量9倍直径为30mm钢球，以600r/min进行球磨6h，收集球磨物； （5）将步骤（3）备用基液、球磨物、分散剂放入高压反应器，在1.5MPa，75℃下，搅拌混合 6h，收集搅拌混合物，即可得散热涂料。 [0037] 对比例：深圳市某节能技术有限公司生产的散热涂料。 [0038] 分别将本发明实例1～3制得的散热涂料和对比例的散热涂料均匀喷涂在功率为20W的LED基体材料表面，控制涂膜厚度为150μm，待喷涂完成后，静置晾干，即可形成散热涂层，然后对散热涂层进行性能检测，其检测结果如表1所示： 表1 耐温性测试：采用热重分析仪（TGA）对涂层的耐温性进行测试，将涂有散热涂层的LED材料置于热重分析仪中，在氮气氛围下，设定10℃/min的升温速度、20mL/min的气流速度，扫描温度从100℃开始逐步升温，观察LED材料表面散热涂层重量减少情况，待散热涂层重量减少达到极值时，该时刻温度即为散热涂层耐最高温温度。 [0039] 附着力：根据ISO2409划格法，采用F107划格器对散热涂层进行附着力的测定，先用划格器在LED材料的散热涂层表面划出十字格子的形状，切口要直至LED基体材料，随后用毛刷沿十字格子对角线的方向各刷5次，再用胶带紧贴于切口上迅速拉开，用放大镜观察，并根据ISO2409标准确定涂层附着力的等级。 [0040] 耐冲击性：根据GB/T1732用漆膜冲击器对散热涂层进行耐冲击性能测定，将涂有散热涂层的LED材料放在冲击器上，尽量使重锥落于材料中心，散热涂层面朝上，重锥（标准重量是1kg）由某个高度自由落下，每个高度冲击3～5次，同时用4倍放大镜观察散热涂层是否出现裂纹、剥落等现象，如无明显裂纹及剥落现象，增加落下的高度，再次试验，直至出现裂纹或者剥落的现象，记录当时重锤落下的高度，确定涂层的耐冲击强度。 [0041] 铅笔硬度：根据GB/T6739标准，使用QHQ型涂膜铅笔划痕硬度仪测定LED材料表面的散热涂层在25℃时的铅笔硬度。 [0042] 导热系数：采用热导率测定仪测定LED材料表面散热涂层的导热系数。 [0043] 综上所述，本发明制得的散热涂料具有优异的散热性能，涂覆在基材表面，可形成硬度较高的散热涂层，同时涂层附着力较高，机械性能优异，耐高温性能良好，能长期温度的起到散热作用，有效延长了基体材料的使用寿命。 |
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