一种纳米立方碳化硅导热涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米立方碳化硅导热涂料，由硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅、水性环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸多元醇、双酚A型环氧乙烯基酯树脂、甲基纤维素、环氧丙烯酸酯、纳米二氧化钛、溶菌酶、十二烷基磺酸钠、羧甲基纤维素、聚醚改性硅油PESO和去离子水制得；本发明专利技术还公开了一种纳米立方碳化硅导热涂料的制备方法，将各原料直接混合均匀后制备得到涂料。本发明专利技术的涂料采用硅烷偶联剂对纳米立方碳化硅进行有机化学改性，降低了纳米立方碳化硅分子间的表面能，使硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅更均匀的分散在涂料中，形成导热网状或链状结构，大大提高了涂料的导热性能；本发明专利技术的制备方法简单，易于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米立方碳化硅导热涂料及其制备方法
本专利技术属于涂料
，具体涉及一种纳米立方碳化硅导热涂料及其制备方法。
技术介绍
随着科学技术的飞速发展，社会对涂料产品性能的要求在不断地提高，在众多领域里，单一性能的涂料已经无法满足社会所需，研究开发具有多种功能的高性能复合涂料成为了社会经济发展的迫切需求。导热涂料作为一种配合工业发展而产生的功能性涂料，以其优良的导热性、耐冲击性、加工性和低廉的价格在微电子、LED照明、太阳能电池、换热器、表面蒸发空冷器、航空航天等领域被广泛关注并成为众多功能涂料中的翘楚。在照明领域以LED灯为例，这种新型光源因兼具寿命长、能耗低和发光率高的优点而备受推崇，但工作过程中灯体极易产生大量热，造成老化和寿命缩短等不良影响，因此需要导热涂料对灯座进行涂覆，提高散热性。近年来，在导热涂料方面，国内外均热衷于研制纳米填料导热涂料，美国太平洋西北国家实验室成功研发出一种以纳米花朵状结构的氧化锌为填料的高导热纳米涂料，比原始涂料散热速度提高了4倍。金属碳化物以SiC为代表，具有较高的导热性能和热稳定性能，同时，SiC是一种弹性模量高、导热系数大、硬度大的共价化合物，其硬度仅次于几种超硬材料，虽然它的硬度随着温度的升高而降低，但仍高于刚玉，且研磨能力、机械强度也高于刚玉。除此之外，SiC还具有优异的耐高温性，耐化学腐蚀性和耐磨损性，因此碳化硅被广泛应用于国民经济的各个部门。立方碳化硅又名β-SiC，属立方晶系(金刚石晶型)。β-SiC的莫氏硬度为9.25～9.6，与金刚石接近，光洁度及抛光性能远超白刚玉和α-SiC(黑碳化硅和绿碳化硅)；在1600℃以上温度时β-SiC仍具有超高的强度和优异的抗蠕变、抗断裂性能；β-SiC具有优良的热导率和低膨胀系数，使得其在加热和冷却过程中受到的热应力很小；β-SiC属于低温晶型，超过1800℃时可发生晶型转换；在比重方面，β-SiC比大多数合金小一半，为钢的40％，与铝大致相同，可应用于制备高耐磨高导热涂料。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种纳米立方碳化硅导热涂料。该涂料采用硅烷偶联剂对纳米立方碳化硅进行有机化学改性，在其表面添加有机官能团，降低了纳米立方碳化硅分子间的表面能，提高纳米立方碳化硅与涂料的相容性，使硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅更均匀的分散在涂料中，与其它组分的颗粒间更加容易相互接触形成导热网状或链状结构，从而大大提高了涂料的导热性能为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种纳米立方碳化硅导热涂料，其特征在于，由包含以下质量份数的组分制备而成：硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅0.1～3份，水性环氧树脂10～40份，聚氨酯15～35份，丙烯酸多元醇5～20份，双酚A型环氧乙烯基酯树脂30～60份，甲基纤维素2～8份，环氧丙烯酸酯4～15份，纳米二氧化钛1～5份，溶菌酶0.1～3份，十二烷基磺酸钠0.1～1份，羧甲基纤维素0.1～2份和聚醚改性硅油PESO0.1～2份，去离子水30～60份。本专利技术硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅的制备方法为：称取10～15份KH562硅烷偶联剂和10～15份硬质酸钠倒入40～50份干燥的纳米立方碳化硅中，然后加入200mL～300mL无水乙醇搅拌，再在70℃的恒温水浴中加热30min～45min后取出。涂料中导热填料的固含量大小直接决定了它自身的导热性能，在涂料中加入的导热填料越多，越容易在其内部形成导热通路，使热量流通。由于纳米立方碳化硅有较高的表面能，在涂料中添加困难，直接影响了涂料的导热性能。本专利技术通过采用硅烷偶联剂对纳米立方碳化硅进行有机化学改性，在其表面添加有机官能团，降低了纳米立方碳化硅分子间的表面能，提高纳米立方碳化硅与涂料的相容性，使硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅更均匀的分散在涂料中，与其它组分的颗粒间更加容易相互接触形成导热网状或链状结构，从而大大提高了涂料的导热性能；同时，由于硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅与其它组分的相容性提高，间接提高了硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅的加入量，进一步提高了涂料的导热性能，增加了涂料成膜后的附着力和硬度，涂料形成的涂层的耐磨性和硬度得到了提高。上述的一种纳米立方碳化硅导热涂料，其特征在于，所述导热涂料的制备组分中硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅的质量份数为0.1～2.5份。硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅的添加量决定了涂料的成膜重量，该优选质量含量的硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅保证了成膜效果，平衡了导热涂料的成膜性、抗蚀性和强度等性能，防止了对成膜的负面影响，同时避免了导热涂料的部分性能过高导致资源的浪费。上述的一种纳米立方碳化硅导热涂料，其特征在于，所述导热涂料的制备组分中硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅的粒径为30nm～120nm。该优选粒径的硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅与其它原料组分尤其是其它高聚物更好混合，提高了导热涂料的均匀性，避免了粒径过大对导热涂料成膜性能的影响，同时避免了粒径过小导致硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅的原料成本增加。上述的一种纳米立方碳化硅导热涂料，其特征在于，所述导热涂料的制备组分中水性环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸多元醇的质量份数分别为：水性环氧树脂15～25份，聚氨酯20～25份，丙烯酸多元醇10～15份。该优选组分及含量为硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅提供了载体，起到了良好的成膜作用。上述的一种纳米立方碳化硅导热涂料，其特征在于，所述导热涂料的制备组分中双酚A型环氧乙烯基酯树脂、甲基纤维素、环氧丙烯酸酯和去离子水的质量份数分别为：双酚A型环氧乙烯基酯树脂40～50份，甲基纤维素4～6份，环氧丙烯酸酯8～12份，去离子水30～60份。该优选质量份数的双酚A型环氧乙烯基酯树脂能够迅速固化，得到具有高度耐腐蚀性聚合物，提高了导热涂料的使用强度；甲基纤维素对导热涂料起到增稠和成膜的作用；环氧丙烯酸酯具有更优异的固化性和成型形，且具有优异的耐水性、耐热水性、耐药物性、粘结性和韧性，更好地提高了导热涂料成膜后的综合性能；另外，上述三种成分与硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅的结合性能均较好。上述的一种纳米立方碳化硅导热涂料，其特征在于，所述导热涂料的制备组分中纳米二氧化钛的质量份数为2～4份。纳米二氧化钛是优质的消光剂，通过散射作用达到消光的效果，不会产生光污染，采用上述质量份数的纳米二氧化钛的涂料形成的薄膜具有阻隔近红外/紫外辐射、低反射率、高透明度的性能。上述的一种纳米立方碳化硅导热涂料，其特征在于，所述导热涂料的制备组分中溶菌酶的质量份数为0.5～1.5份。热涂料成膜后不仅受到物理的侵害，并且易受到菌类的破坏，该质量份数的溶菌酶的加入可以有效降低菌类对涂料成膜后的破坏。上述的一种纳米立方碳化硅导热涂料，其特征在于，所述导热涂料的制备组分中十二烷基磺酸钠、羧甲基纤维素、聚醚改性硅油PESO和去离子水的质量份数分别为：十二烷基磺酸钠0.3～0.8份，羧甲基纤维素0.5～1份，聚醚改性硅油PESO0.5～1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米立方碳化硅导热涂料，其特征在于，由以下质量份数的组分制备而成：硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅0.1～3份，水性环氧树脂10～40份，聚氨酯15～35份，丙烯酸多元醇5～20份，双酚A型环氧乙烯基酯树脂30～60份，甲基纤维素2～8份，环氧丙烯酸酯4～15份，纳米二氧化钛1～5份，溶菌酶0.1～3份，十二烷基磺酸钠0.1～1份，羧甲基纤维素0.1～2份和聚醚改性硅油PESO 0.1～2份，去离子水30～60份。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米立方碳化硅导热涂料，其特征在于，由以下质量份数的组分制备而成：硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅0.1～3份，水性环氧树脂10～40份，聚氨酯15～35份，丙烯酸多元醇5～20份，双酚A型环氧乙烯基酯树脂30～60份，甲基纤维素2～8份，环氧丙烯酸酯4～15份，纳米二氧化钛1～5份，溶菌酶0.1～3份，十二烷基磺酸钠0.1～1份，羧甲基纤维素0.1～2份和聚醚改性硅油PESO0.1～2份，去离子水30～60份。


2.根据权利要求1所述的一种纳米立方碳化硅导热涂料，其特征在于，所述导热涂料的制备组分中硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅的质量份数为0.1～2.5份。


3.根据权利要求1所述的一种纳米立方碳化硅导热涂料，其特征在于，所述导热涂料的制备组分中硅烷偶联剂复配改性纳米立方碳化硅的粒径为30nm～120nm。


4.根据权利要求1所述的一种纳米立方碳化硅导热涂料，其特征在于，所述导热涂料的制备组分中水性环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸多元醇的质量份数分别为：水性环氧树脂15～25份，聚氨酯20～25份，丙烯酸多元醇10～15份。


5.根据权利要求1所述的一种纳米立方碳化硅导热涂料，其特征在于，所述导热涂料的制备组分中双酚A型环氧乙烯基酯树...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓刚，张蕾，童曼，
申请(专利权)人：西安博尔新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61