一种基于石墨的水性导热硅酸盐涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及涂料技术领域，公开了一种基于石墨的水性导热硅酸盐涂料及其制备方法。该涂料包括按重量份计的下述组分：成膜物质60‑80份，石英砂15‑20份，白云石10‑15份，改性石墨5‑10份，颜料1‑3份，消泡剂0.5‑1份，分散剂0.5‑1份，水30‑50份。本发明专利技术刹车片耐磨、耐热性能好，摩擦系数稳定；涂料制备方法包括以下步骤：先将成膜物质、石英砂、白云石、消泡剂和水加入搅拌釜中以400‑500r/min搅拌速率搅拌30‑50min，得预混料，然后向预混料中添加改性石墨、颜料和分散剂，继续以600‑800r/min搅拌速率搅拌20‑30min，即得。本发明专利技术硅酸盐导热涂料同时具备优异的耐高温和导热散热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于石墨的水性导热硅酸盐涂料及其制备方法
本专利技术涂料
，尤其是涉及一种基于石墨的水性导热硅酸盐涂料及其制备方法。
技术介绍
一般涂料在高温条件下会发生热降解和碳化作用，导致涂层破坏，不能起到保护作用，耐高温涂料在高温条件下不龟裂、不起泡、不剥落，仍能保持一定的物理机械性能，使物件免受高温化学腐蚀，热氧化，耐高温涂料广泛应用于烟囱、高温蒸汽管道、热交换器、高温炉、石油裂解设备等方面。其中有机耐高温涂料包括有机硅、酚醛树脂、改性环氧、聚氨酯，耐热温度低于600℃，易燃烧且成本较高；无机耐高温涂料相较于有机耐高温涂料具有耐热温度高、耐燃性能好、寿命长、污染小和成本低的优点。其中无机硅酸盐涂料具有优异的耐高温性能，即使暴露在氧炔喷火器的火焰中，也不会着火燃烧，无散播火灾的危险，也不会释放有毒气体。但是，现有技术中多注重提升硅酸盐涂料的耐高温性能，对硅酸盐涂料的散热导热性能鲜有研究报道，由于涂料涂覆在物体的表面，涂料的导热性能不佳会造成物体产生的热量不能及时散发，导致机械设备的温度逐渐升高，增加机械设备的耗损。中国专利文献公开号CN110527391公开了一种耐高温环保涂料及其制备工艺，包括以下原料：改性丙乙烯乳液，硅酸盐，水泥砂浆，矿物质粉末，胶黏剂，锌粉，树脂聚合物，助剂，清香剂，石墨烯粉末，该专利中采用硅酸盐配合树脂聚合物的原料并且这种硅溶胶在干燥后形成一层阻燃膜，可以在化学性质上提高涂料的耐高温性。中国专利文献公开号CN110204932公开了一种水性硅酸盐符合隔热阻燃涂料及其制备方法，该专利中涂料组分包括：无机纳米硅酸盐树脂、硅酸盐水性触变剂、聚碳化二胺交联剂、纳米级气凝胶粉、有机改性膨润土、颜料填料、成膜助剂、空心陶瓷珠、稳定剂、助剂、水。得到的涂料具有阻燃耐候性能。中国专利文献公开号CN110885574公开了一种水性无机硅酸盐富锌涂料及其制备方法，该专利技术方案中涂料由有机凝胶聚合物、硅酸盐水溶液、锌粉、麟铁粉、云母铁灰、聚醚胺、渗透剂、增稠剂、润湿剂、消泡剂和水组成。制备得到的涂料具有较好的致密性能。上述专利技术文献中制备得到的硅酸盐涂料具有良好的耐高温、阻燃等性能，但是硅酸盐涂料的导热散热性能不佳，涂料的导热散热性能不佳会造成物体产生的热量不能及时散发。
技术实现思路
本专利技术是为了克服以上技术问题，提供一种基于石墨的水性导热硅酸盐涂料，本专利技术硅酸盐导热涂料同时具备优异的耐高温和导热散热性能。本专利技术还提供了一种基于石墨的水性导热硅酸盐涂料的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：基于石墨的水性导热硅酸盐涂料，包括按重量份计的下述组分：成膜物质60-80份，石英砂15-20份，白云石10-15份，改性石墨5-10份，颜料1-3份，消泡剂0.5-1份，分散剂0.5-1份，水30-50份。作为优选，所述成膜物质为硅酸钠溶液与二氧化硅胶体的水分散液的混合液。作为优选，所述颜料为二氧化钛、氧化锌中的一种或多种。作为优选，所述消泡剂为BYK022消泡剂、BYK024消泡剂、BYK028消泡剂、BYK032消泡剂中的一种或多种。作为优选，所述分散剂为BYK190分散剂、BYK1730分散剂、TH-904分散剂中的一种或多种。作为优选，所述改性石墨的制备方法包括以下步骤：将鳞片石墨放入微波炉中进行微波处理10-20s，得到膨胀石墨，备用；将无水乙醇与去离子水按照体积比1:6-8混合得到乙醇水溶液，取硅酸钠和十六烷基三甲基溴化铵添加到乙醇水溶液中搅拌溶解得到0.4-0.8mol/L硅酸钠溶液，其中十六烷基三甲基溴化铵添加量为硅酸钠质量的3-6％；将氯化铵加入去离子水中搅拌溶解配制成浓度为1.5-3mol/L的氯化铵溶液，水浴加热至40-45℃，向氯化铵溶液中加入膨胀石墨和纳米碳化硅，搅拌分散，得到分散液，将硅酸钠溶液缓慢滴加到氯化铵溶液中，搅拌反应1-3h，反应完毕后静置5-10h，依次经过离心分离、水洗、烘干，然后置于马弗炉中进行煅烧，得到改性石墨。作为优选，所述微波处理功率为700-800W。作为优选，所述膨胀石墨与硅酸钠的质量比为1:1-3。作为优选，所述纳米碳化硅的添加量为膨胀石墨的20-35wt％。基于石墨的水性导热硅酸盐涂料的制备方法，包括以下步骤：先将成膜物质、石英砂、白云石、消泡剂和水加入搅拌釜中以400-500r/min搅拌速率搅拌30-50min，得预混料，然后向预混料中添加改性石墨、颜料和分散剂，继续以600-800r/min搅拌速率搅拌20-30min，即得。本专利技术相对于现有技术具有以下技术效果：本专利技术以硅酸钠溶液与二氧化硅胶体的水分散液的混合液作为涂料的成膜物质，以石英砂和白云石作为涂料的填料，石英砂和白云石具有优良的耐高温性能，提高涂料的耐热性能，添加颜料、消泡剂、分散剂、石墨导热剂作为硅酸盐涂料的助剂，无机硅酸盐具有较好的耐热性能，从而赋予涂料优良的耐热性能，但是硅酸盐涂料的导热性能不佳，涂料的导热散热性能不佳会造成物体产生的热量不能及时散发，容易造成设备的损坏。石墨是一种六方晶系的结晶碳，其导热系数高达151W/(mk)，具有优良的导热性能，为此，本专利技术在涂料配方组分中添加石墨来提高涂料的导热性能。但是试验中遇到的问题是石墨在高温条件下容易被氧化，高温条件下与氧气反应生成气体一氧化碳、二氧化碳等气体，进而导致涂料的导热性能严重下降，为此本专利技术对石墨进行改性处理，避免石墨在高温环境中被氧化。本专利技术石墨的具体改性方法为先对石墨进行微波处理得到膨化石墨，膨胀石墨内部具有丰富的孔隙结构，赋予石墨具有良好的吸附性能；然后以硅酸钠为前驱体，利用硅酸钠水解后得到的产物进行煅烧制备纳米二氧化硅，在水解液中添加膨化石墨和碳化硅，利用硅酸钠水解产物在膨胀石墨表面的沉积作用和膨化石墨多孔结构对硅酸钠水解产物和纳米碳化硅的吸附作用，从而在膨化石墨表面覆盖一层由二氧化硅和碳化硅组成的保护层，保护层能够隔绝外界环境空气，阻止大部分氧气与石墨接触并发生氧化反应，从而对石墨起到抗氧化保护作用，由图1改性石墨的微观扫描电镜图可以看到，石墨表面结合有一层二氧化硅和碳化硅颗粒。另外，本专利技术在保护层中添加碳化硅是为了提高石墨在高温条件下的抗氧化性能，研究发现在涂料中不添加碳化硅的条件下，当温度超过1353℃，涂料的导热性能出现严重下降，这是由于在石墨表面形成的保护层是不致密的，当温度达到1353℃以上的高温时，石墨与较少量氧气接触便会导致石墨严重的氧化，从而引起涂料的导热性能出现严重下降，为此，本专利技术在石墨表面的保护层中嵌入纳米碳化硅，纳米碳化硅在1300℃以上高温时，碳化硅与氧气发生氧化还原生成熔融二氧化硅膜，从而使石墨表面的保护层相比之前具有更高的致密性，避免氧气与石墨接触反应，从而达到在高温1353℃以上温度时硅酸盐涂料仍然具有较好的导热性能。本专利技术需控制纳米碳化硅的添加量为膨胀石墨的20-35wt％，当纳米碳化硅的添加量低于膨胀石墨质量的20％，当温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于石墨的水性导热硅酸盐涂料，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：/n成膜物质60-80份，石英砂15-20份，白云石10-15份，改性石墨5-10份，颜料1-3份，消泡剂0.5-1份，分散剂0.5-1份，水30-50份。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨的水性导热硅酸盐涂料，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：
成膜物质60-80份，石英砂15-20份，白云石10-15份，改性石墨5-10份，颜料1-3份，消泡剂0.5-1份，分散剂0.5-1份，水30-50份。


2.根据权利要求1所述的一种基于石墨的水性导热硅酸盐涂料，其特征在于，所述成膜物质为硅酸钠溶液与二氧化硅胶体的水分散液的混合液。


3.根据权利要求1所述的一种基于石墨的水性导热硅酸盐涂料，其特征在于，所述颜料为二氧化钛、氧化锌中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的一种基于石墨的水性导热硅酸盐涂料，其特征在于，所述消泡剂为BYK022消泡剂、BYK024消泡剂、BYK028消泡剂、BYK032消泡剂中的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的一种基于石墨的水性导热硅酸盐涂料，其特征在于，所述分散剂为BYK190分散剂、BYK1730分散剂、TH-904分散剂中的一种或多种。


6.根据权利要求1所述的一种基于石墨的水性导热硅酸盐涂料，其特征在于，所述改性石墨的制备方法包括以下步骤：
将鳞片石墨放入微波炉中进行微波处理10-20s，得到膨胀石墨，备用；将无水乙醇与去离子水按照体积比1:6-8混合得到乙醇水溶液，取硅酸钠和十六烷基三甲基溴化铵...

【专利技术属性】
技术研发人员：段尚军，
申请(专利权)人：段尚军，
类型：发明
国别省市：河南;41