一种纳米陶瓷水性防腐散热涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米陶瓷水性防腐散热涂料，由以下配料组成：陶瓷水性35

【技术实现步骤摘要】
一种纳米陶瓷水性防腐散热涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及功能涂料
，尤其涉及一种纳米陶瓷水性防腐散热涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]电子仪器散热主要有热传导、热对流、热辐射三种，其中热辐射常常被忽略。通常铝、铜等金属散热器表面的红外发射率只有0.2左右，通过在散热器表面涂覆一层散热涂料可提高红外发射率，将散热效率增强。
[0003]目前市场上的散热涂料多为石墨(包括石墨烯)类材料，虽然石墨烯导热率高，但是原料成本极高，且属于片状结构，比表面积较大，填充量通常难以超过20％，实际涂料导热率并不高。石墨表面能低，与树脂润湿性差，难以均匀地在树脂中分散并与树脂牢固结合为一体，导致膜层防腐等性能较差。除此之外，石墨类材料具有导电性，用于电子产品的散热时还需设计防漏电结构或绝缘层。据调查显示，市场上大多数防腐涂料仍在使用大量有机溶剂，对施工和使用人员的健康有不利影响。而现有大部分水性涂料因含有较多裸露的水性羟基或羧基基团，这些基团的亲水性好，其表面易粘附水汽和酸性气体等，在户外环境中被紫外线照射和水汽盐分等侵蚀作用下，导致散热涂膜性能下降，耐候性和防腐性能差，涂膜龟裂和剥离。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种纳米陶瓷水性防腐散热涂料，该散热涂料是以陶瓷为主要导热成分、以水溶性树脂为成膜材料或粘合剂、以水为分散溶剂；在涂料制备过程中，通过将陶瓷颗粒以最大堆积密度的级配添加到树脂中，使具有高散热性能和涂层表面硬度及载荷，并对陶瓷颗粒表面进行预修饰处理以最大程度地增加陶瓷与树脂的润湿性和相容性，使陶瓷颗粒表面接枝官能团以便与树脂活性基团反应，减少涂膜表面亲水性基团的裸露，降低亲水性，提高耐候性和防腐性能。
[0006](二)技术方案
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种纳米陶瓷水性防腐散热涂料，其由以下配料组成：陶瓷水性35
‑
50％、水溶性树脂20
‑
50％、助剂0.5％
‑
4％，余量为水；所述陶瓷水性浆料为陶瓷固含量在70
‑
90％的陶瓷水性浆料；所述助剂为分散剂、润湿剂、消泡剂、疏水剂、封端剂中的一种或几种的组合；所述陶瓷水性浆料的制备方法如下：
[0009]S1、选择粒径连续分布在0.01
‑
20μm范围内的球形陶瓷粉体，按照粒径10
‑
20μm、1
‑
10μm、<1μm分成三个等级，将这三个等级的球形陶瓷粉体按照质量比5
‑
7：2
‑
4：0.5
‑
2称量备料；
[0010]S2、将粒径10
‑
20μm、1
‑
10μm的球形陶瓷粉体混合，并采用化学蚀刻方法在球形陶
瓷粉体表面形成粗糙绒面；
[0011]S3、将形成粗糙绒面的粒径10
‑
20μm、1
‑
10μm的球形陶瓷粉体与<1μm的球形陶瓷粉体混合，加水和阴离子表面活性剂，共投入球磨机中磨浆1
‑
4h，制成固含量在70
‑
90％的陶瓷水性浆；
[0012]S4、将硅烷偶联剂加入到陶瓷水性浆中，在65
‑
100℃搅拌加热，反应30
‑
180min，使偶联剂水解并接枝到球形陶瓷粉体上，得到陶瓷水性浆料。
[0013]步骤S4中，所述硅烷偶联剂A171、KH550、KH580、KH590、KH792、DL602中的至少一种；优选地，将带有氨基的硅烷偶联剂KH550和带有巯基的硅烷偶联剂KH580的复配使用；硅烷偶联剂占陶瓷水性浆质量的0.5
‑
4wt％。将KH550与KH580复配使用，可大幅提高偶联剂在球形陶瓷粉体表面的接枝率。
[0014]步骤S3中，所述阴离子表面活性剂为2
‑
5种链长不相同的阴离子表面活性剂，如十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基硫酸钠、十六烷基磺酸钠、十八烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES、樟脑磺酸钠中的2
‑
5种的组合。不同链长的阴离子表面活性剂，其一端为亲水端，在球磨反应中与陶瓷粉体表面结合，另一端为疏水端，通过后期的涂刷工艺使阴离子表面活性剂的疏水端向涂层表面聚集，以增强涂层表面的疏水性，防止高温水汽、酸碱气体等附着，提高耐候性和耐腐蚀性。阴离子表面活性剂在陶瓷水性浆的添加量为0.5
‑
4％。
[0015]根据本专利技术的较佳实施例，S1中，所述球形陶瓷粉体为氧化铝、氧化镁、氮化硅、二氧化硅、四氧化三铁、氧化铬、氧化铜中的一种或几种的组合；S2中，所述的化学蚀刻为苛碱蚀刻或稀HF/HCl酸蚀刻。
[0016]球形陶瓷粉体的制备方法包括高温等离子喷射法和化学前驱体法，高温等离子喷射法是将陶瓷在高温下熔融，使用保护气体喷射出来，在空中张力均匀，自然冷却形成球形(这类球形陶瓷颗粒表面比较光滑，呈规则的球形)；化学前驱体法是使用可溶性盐在反应釜中逐步反应，制得氢氧化物等球形前驱体，然后高温煅烧生成球形粉体(这类球形通常不规则、属于类球形)。
[0017]相较于片状、短纤状、棒状和其他不规则形状的陶瓷粉体，球形陶瓷粉体在相同体积下其比表面积最大，具有滚动性，在树脂基体的涂层中具有更大填充量从而使涂层硬度更大和可承受冲击力最大，球形陶瓷粉体堆积密度大，涂层中起到主要传热散热作用的陶瓷粉体能够密集堆积或排列，有利于实现连续的导热通路，提高涂层的导热性能。此外，在相同固含量情况下，由于球形陶瓷粉体具有滚动性，陶瓷颗粒间具有自润滑性，易于涂层喷涂和铺展，涂抹性好，涂料粘度低。
[0018]根据本专利技术的较佳实施例，所述水溶性树脂为含有芳香族单体的水溶性树脂，固化后涂层的机械性能和附着强度更高。优选地，当水溶性树脂为含芳香族单体的水溶性树脂时，S4中，所述硅烷偶联剂较佳选择为对苯乙烯基三甲氧基硅烷、3
‑
(苯基氨基)丙基三甲氧基硅烷或氨基苯基三甲氧基硅烷。这些偶联剂具有芳香环，与含有芳香族单体的水溶性树脂具有结构相似性，根据相似相容原理，此类型硅烷偶联剂可在水溶性树脂中更加均匀地分散，且涂料固化后偶联剂的芳香族碳链段与水溶性树脂键接作用更强。硅烷偶联剂占陶瓷水性浆质量的0.5
‑
4wt％。
[0019]根据本专利技术的较佳实施例，所述水溶性树脂为丙烯酸树脂、醇酸树脂、丙烯酸硅树
脂、环氧丙烯酸树脂和三聚氰胺树脂(包括三聚氰胺共聚树脂)中的一种或几种的组合；水溶性树脂的粘度为5000
‑
20000mpa*s。
[0020]根据本专利技术的较佳实施例，所述水溶性树脂为丙烯酸树脂、三聚氰胺共聚树脂的混合物。三聚氰胺共本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米陶瓷水性防腐散热涂料，其特征在于，由以下配料组成：陶瓷水性35
‑
50％、水溶性树脂20
‑
50％、助剂0.5％
‑
4％，余量为水；所述陶瓷水性浆料为陶瓷固含量在70
‑
90％的陶瓷水性浆料；所述助剂为分散剂、润湿剂、消泡剂、疏水剂、封端剂中的一种或几种的组合；所述陶瓷水性浆料的制备方法如下：S1、选择粒径连续分布在0.01
‑
20μm范围内的球形陶瓷粉体，按照粒径10
‑
20μm、1
‑
10μm、<1μm分成三个等级，将这三个等级的球形陶瓷粉体按照质量比5
‑
7：2
‑
4：0.5
‑
2称量备料；S2、将粒径10
‑
20μm、1
‑
10μm的球形陶瓷粉体混合，并采用化学蚀刻方法在球形陶瓷粉体表面形成粗糙绒面；S3、将形成粗糙绒面的粒径10
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20μm、1
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10μm的球形陶瓷粉体与<1μm的球形陶瓷粉体混合，加水和阴离子表面活性剂，共投入球磨机中磨浆1
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4h，制成固含量在70
‑
90％的陶瓷水性浆；S4、将硅烷偶联剂加入到陶瓷水性浆中，在65
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100℃搅拌加热，反应30
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180min，使偶联剂水解并接枝到球形陶瓷粉体上，得到陶瓷水性浆料。2.根据权利要求1所述的纳米陶瓷水性防腐散热涂料，其特征在于，S4中，所述硅烷偶联剂A171、KH550、KH580、KH590、KH792、DL602中的至少一种。3.根据权利要求2所述的纳米陶瓷水性防腐散热涂料，其特征在于，S4中，将带有氨基的硅烷偶联剂KH550和带有巯基的硅烷偶联剂KH580的复配使用。4.根据权利要求1所述的纳米陶瓷水性防腐散热涂料，其特征在于，S1中，所述球形陶瓷粉体为氧化铝、氧化镁、氮化硅、二氧化硅、四氧化三铁、氧化铬、氧化铜中的一种或几种的组合；S2中，所述的化学蚀刻为苛碱蚀刻或稀酸蚀刻。5.根据权利要求1所述的纳米陶瓷水性防腐散热涂料，其特征在于，所述水溶性树脂为含有芳香族单体的水溶性树脂；S4中，所述硅烷偶联剂较佳选择为对苯乙烯基三甲氧基硅烷、3
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(苯基氨基)丙基三甲氧基硅烷或氨基苯基三甲氧基硅烷。6.根据权利要求1所述的纳米陶瓷水性防腐散热涂料，其特征在于，所述水溶性树脂为丙烯酸树脂、醇酸树脂、丙烯酸硅树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨光辉，田孟茹，梁裕华，黄琼，陈凤艳，
申请(专利权)人：广东昭信照明科技有限公司，
类型：发明
国别省市：