納米類(lèi)金剛石散熱節(jié)能環(huán)保薄膜涂料及其制備使用方法
【專利摘要】一種納米類(lèi)金剛石散熱節(jié)能環(huán)保薄膜涂料及其制備使用方法，其主組分A劑中納米類(lèi)金剛石粉體為11-20%，性分散劑為1-3%，溶劑為78.5-88.0%；組分B劑中水性樹(shù)脂為54-60%，水性流平劑為1-3%，溶劑為38-45%；按照2:1-3:1將兩種組分在基材表面進(jìn)行涂覆，常溫靜置后形成納米散熱節(jié)能環(huán)保薄膜材料。本發(fā)明在常溫下即可固化成膜，固化過(guò)程無(wú)需加熱，固化后形成納米結(jié)構(gòu)的薄膜。該薄膜能與各種器件實(shí)現(xiàn)化學(xué)鍵合，覆蓋于器件表面，具有超薄化、高耐酸堿腐蝕、絕緣阻隔、高硬度、耐超高溫、高耐磨性、低摩擦系數(shù)、高熱穩(wěn)定性、高紅外透光性、高附著力等特點(diǎn)。用于汽車(chē)隔熱散熱、LED節(jié)能、高壓電力變壓器散熱、空調(diào)壓縮機(jī)散熱和電動(dòng)機(jī)散熱等各類(lèi)散熱器件以及機(jī)械、電子和航天等相關(guān)領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】納米類(lèi)金剛石散熱節(jié)能環(huán)保薄膜涂料及其制備使用方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種納米類(lèi)金剛石散熱節(jié)能環(huán)保薄膜涂料及其使用方法，特別是一種高耐酸堿腐蝕、高硬度、高附著力的溶液型納米類(lèi)金剛石散熱節(jié)能環(huán)保薄膜涂料及其使用方法，屬于無(wú)機(jī)非金屬功能材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0003]在處理散熱問(wèn)題時(shí)一般由傳導(dǎo)與對(duì)流方式來(lái)解決，因?yàn)樵谝话愠叵螺椛渖岵⒉幻黠@，只有在300°C以上輻射的效果才會(huì)顯著。輻射散熱指熱量不經(jīng)物體傳導(dǎo)，也不通過(guò)液體或氣體攜帶，熱源直接以非線性360°方式傳播到各處的現(xiàn)象，稱為輻射散熱。不同于傳導(dǎo)與對(duì)流，輻射的熱能是以電磁波方式釋放出去，因此高溫物體與低溫環(huán)境間不需要有物理性接觸，兩者間也不需要有介質(zhì)。熱量經(jīng)由輻射作用從熱源送至被輻射面上，再以熱輻射機(jī)制傳至大氣中。
[0004]現(xiàn)有的散熱界面材料一般采用鋁合金、銅合金、金屬氧化物、陶瓷類(lèi)材料以及以這些為填料的橡膠類(lèi)等材料制成，這種導(dǎo)熱散熱界面材料的原理是通過(guò)銅、鋁、鋁合金或填料將熱量吸收然后散發(fā)到周?chē)h(huán)境中。這種導(dǎo)熱散熱界面材料一般還需要有散熱葉片和風(fēng)扇，靠風(fēng)扇對(duì)散熱葉片之間散熱介質(zhì)如空氣的強(qiáng)制對(duì)流來(lái)達(dá)到散熱的目的。散熱能力不足成為制約其發(fā)展的一個(gè)主要技術(shù)瓶頸。
[0005]近年來(lái)，出現(xiàn)了不少通過(guò)對(duì)發(fā)熱元件涂覆高性能散熱材料來(lái)加速散熱的報(bào)導(dǎo)。例如，申請(qǐng)?zhí)枮?01110253676.8的中國(guó)專利公開(kāi)了一種納米炭黑散熱涂料及其制備方法，該散熱涂料可直接涂布散熱裝置可增加其散熱面積，以提升散熱效果。申請(qǐng)?zhí)枮?01210169319.8的中國(guó)專利公開(kāi)了一種導(dǎo)熱散熱界面材料及其制造方法，有效的提高散熱性能，具有體積小、重量輕、厚度薄的優(yōu)點(diǎn)，提高電子元器件的使用壽命。申請(qǐng)?zhí)枮?01010514156.3的中國(guó)專利公開(kāi)了一種用于LED燈的散熱涂料，具有耐溫，耐老化，高附著力，散熱效果好的優(yōu)點(diǎn)，但是用了毒性較大的氧化鈹和價(jià)格昂貴的氮化鋁。申請(qǐng)?zhí)枮?00810146607.5的中國(guó)專利公開(kāi)了一種散熱涂料及其制備方法，該散熱涂料可直接涂布于散熱裝置以增加其散熱面積，以提升散熱效果。但是，上述專利的散熱效率都并不是很高，散熱效果還有待進(jìn)一步改善。
[0006]本發(fā)明以類(lèi)金剛石顆粒、于3000 °C以上高溫巖漿萃取物及其他材料，合成為顆粒大小為1-10 nm，并運(yùn)用先進(jìn)的納米技術(shù)，合成為溶液狀態(tài)，涂覆于材料表面，形成具有超薄化，高耐酸堿腐蝕，絕緣阻隔，高硬度，耐超高溫，高附著力和耐常溫輻射特性的散熱節(jié)能環(huán)保薄膜材料。綜合性能優(yōu)于國(guó)內(nèi)外相似的散熱節(jié)能環(huán)保薄膜材料，具有高的散熱效率，有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)環(huán)境友好，工藝簡(jiǎn)單，具有高硬度、耐超高溫、高附著力和耐常溫輻射特性的散熱節(jié)能環(huán)保薄膜涂料及使用方法。
[0008]本發(fā)明涉納米類(lèi)金剛石散熱節(jié)能環(huán)保薄膜涂料及其使用方法，其包括如下步驟:
(I)配制主組分A劑，A劑的組分包括下述組分按重量比組成:
納米類(lèi)金剛石粉體11-20% 水性分散劑1-3%
溶劑78.5-88.0%
所述的納米粉體為粒徑小于或等于10 nm的納米類(lèi)金剛石(DLC)，所述的水性分散劑為陰離子型聚合物TH-904，所述的溶劑為水或者乙醇中的一種。
[0009](2)配制副組分B劑，B劑的組分包括下述組分按重量比組成:
水性樹(shù)脂54-60 %
水性流平劑1-3%
溶劑38-45%
所述的水性樹(shù)脂為水性環(huán)氧樹(shù)脂，所述的水性流平劑為改性聚有機(jī)硅氧烷或水性聚酯樹(shù)脂中的一種，所述的溶劑為水或乙醇中的一種。
[0010]上述步驟(1)和(2)沒(méi)有先后順序。
[0011]所述的步驟(1)，其具體的制備工藝為:將相應(yīng)重量比的溶劑和分散劑制備成溶液，隨后將相應(yīng)重量比的納米粉體加入至溶液中，使用高速分散機(jī)將混合溶液分散均勻，高速分散機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定為1500-1800轉(zhuǎn)/分鐘，分散時(shí)間為50-60分鐘，高速分散過(guò)程完成后即制得主組分A劑。
[0012]將主組分A劑裝入密封性良好的容器中，進(jìn)行包裝。
[0013]所述的步驟(2)，其具體的制備工藝為:將相應(yīng)重量比的溶液、水性流平劑性劑和水性樹(shù)脂制備成溶液，使用高速分散機(jī)將混合水溶液分散均勻，高速分散機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定為2400-3000轉(zhuǎn)/分鐘，分散時(shí)間為20-30分鐘，高速分散過(guò)程完成后即制得副組分B劑。
[0014]將副組分B劑裝入密封性良好的容器中，進(jìn)行包裝。
[0015]使用時(shí)，主組分A劑與副組分B劑的重量比為2:1-3:1。
[0016]本發(fā)明一種水溶液型納米類(lèi)金剛石散熱節(jié)能環(huán)保薄膜材料的使用方法簡(jiǎn)述于下:按設(shè)計(jì)的組分的重量比稱取各組分，將涂料通過(guò)噴涂、輥涂、刷涂中的任意一種方式對(duì)所需涂覆的基材進(jìn)行涂覆工作。涂覆操作時(shí)，可按A劑一B劑一A劑的順序，或者A劑一B劑—A劑一B劑一A劑的順序，或者A劑一B劑一A劑一B劑一A劑一B劑一A劑的順序進(jìn)行涂覆，涂覆A劑或B劑之間的時(shí)間間隔為5-10分鐘。涂覆工藝完成后，靜置2-3小時(shí)后，即可使基材的表面形成一層均勻的薄膜層，并實(shí)現(xiàn)與基材的化學(xué)鍵合。
[0017]本發(fā)明的基材包括但不僅限于汽車(chē)玻璃，鋼鐵、鋁合金等。
[0018]本發(fā)明提供的涂料可以直接涂覆于基材的表面。納米類(lèi)金剛石粉體采用特殊的合成工藝制備而成，材料涂覆后常溫靜置固化后可形成納米結(jié)構(gòu)薄膜層。只需涂覆于需散熱降溫的基材的表面，能明顯降低基材表面和內(nèi)部的溫度，散熱效果明顯。
[0019]本發(fā)明產(chǎn)品具有超薄化，高耐酸堿腐蝕，絕緣阻隔，高硬度，耐超高溫，高附著力和耐常溫輻射特性的散熱節(jié)能環(huán)保薄膜材料。綜合性能優(yōu)于國(guó)內(nèi)外相似的散熱節(jié)能環(huán)保薄膜材料。本發(fā)明成本低廉，操作工藝簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境友好，可廣泛應(yīng)用于汽車(chē)隔熱散熱、LED燈節(jié)能、高壓電力變壓器散熱，空調(diào)壓縮機(jī)散熱和電動(dòng)機(jī)散熱等各類(lèi)散熱器件以及相關(guān)領(lǐng)域，有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為未涂布散熱涂料的鋁片和涂布本發(fā)明實(shí)施例1中的散熱涂料鋁片的升溫變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0022]實(shí)施例1:
取陰離子型聚合物TH-904型水性分散劑1.5 g和87.5g水混合在一起形成混合溶液，加入平均粒度小于10 nm的納米類(lèi)金剛石粉體11 g，置于該混合溶液中，使用高速分散機(jī)將混合水溶液分散均勻，高速分散機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定為1800轉(zhuǎn)/分鐘，分散時(shí)間為60分鐘，高速分散過(guò)程完成后即制得主組分A劑。取43.9g水、1.1g水性流平劑聚有機(jī)硅氧烷和55g水性環(huán)氧樹(shù)脂制備成溶液，使用高速分散機(jī)將混合水溶液分散均勻，高速分散機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定為3000轉(zhuǎn)/分鐘， 分散時(shí)間為30分鐘，高速分散過(guò)程完成后即制得副組分B劑。使用時(shí)，主組分A劑與副組分B劑的重量比為2:1。將涂料通過(guò)刷涂對(duì)所需涂覆的基材進(jìn)行涂覆工作。涂覆操作時(shí)，所述組分按先涂A劑，后涂B劑，再次涂A劑的順序進(jìn)行。涂覆工作在室溫下進(jìn)行，靜置2-3小時(shí)后，即可使基材的表面形成一層均勻的薄膜層。
[0023]實(shí)施例2，涂料及其使用方法與實(shí)施例1基本相同，其區(qū)別在于:A劑的成分為陰離子型聚合物TH-904型水性分散劑2.0 g和水83g，納米類(lèi)金剛石粉體15 g。B劑的成分為41.5g水、1.5g水性聚酯樹(shù)脂和57g水性環(huán)氧樹(shù)脂。
[0024]實(shí)施例3，涂料及其使用方法與實(shí)施例1基本相同，其區(qū)別在于:A劑的成分為陰離子型聚合物TH-904型水性分散劑2.5 g和乙醇78.5g，納米類(lèi)金剛石粉體19g。B劑的成分為39.1g水、1.9g聚有機(jī)硅氧烷和59g水性環(huán)氧樹(shù)脂。
[0025]實(shí)施例4，涂料及其使用方法與實(shí)施例1基本相同，其區(qū)別在于:A劑的成分為水性分散劑2.0 g和水83g，納米類(lèi)金剛石粉體15 g。B劑的成分為43.9g水、1.1g水性流平劑和55g水性樹(shù)脂。涂覆操作時(shí)，所述組分按先A劑一B劑一A劑一B劑一A劑的順序進(jìn)行。涂覆工作在室溫下進(jìn)行，靜置2-3小時(shí)后，即可使基材的表面形成一層均勻的薄膜層。
[0026]實(shí)施例5，涂料及其使用方法與實(shí)施例1基本相同，其區(qū)別在于:A劑的成分為水性分散劑2.0 g和水83g，納米類(lèi)金剛石粉體15 g。B劑的成分為39.1g水、1.9g水性流平劑和59g水性樹(shù)脂。涂覆操作時(shí)，所述組分按先A劑一B劑一A劑一B劑一A劑一B劑一A劑的順序進(jìn)行。涂覆工作在室溫下進(jìn)行，靜置2-3小時(shí)后，即可使基材的表面形成一層均勻的薄膜層。
[0027]上述實(shí)施例為本發(fā)明中實(shí)施效果較好的實(shí)施方式，本發(fā)明不能--列舉出全部的
實(shí)施方式，采用與其相同或者類(lèi)似方法及組分而得到的其他涂料，均在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0028]降溫曲線的對(duì)比實(shí)驗(yàn)的具體測(cè)試方法為:準(zhǔn)備兩塊IOcmX IOcmX0.15cm的鋁合
金板，其中一塊為對(duì)照組，其表面沒(méi)有涂覆散熱涂料，另一塊為實(shí)驗(yàn)組，其表面涂覆有實(shí)施例I制備得到的散熱涂層。將兩鋁合金板放置在100°c加熱裝置中溫度恒溫I小時(shí)后，將感溫線固定于鋁片的中心位置，撤掉加熱裝置，利用測(cè)溫儀記錄不同鋁合金板的溫度變化。由圖1可知，涂覆有本發(fā)明實(shí)施例1的散熱涂料的鋁合金板降溫至起始溫度的一半所用的時(shí)間為12分鐘，而未涂覆散熱涂料的鋁合金板降溫至起始溫度的一半所用的時(shí)間為35分鐘，這說(shuō)明本發(fā)明的納米類(lèi)金剛石散熱涂料具有非常好的散熱效果。
[0029]表1為采用本發(fā)明中所列舉的實(shí)施例制備的溶液型納米類(lèi)金剛石散熱節(jié)能環(huán)保涂料的某些測(cè)試數(shù)據(jù)，測(cè)試所采用的基材為噴砂鋁合金板，尺寸為10 Cm *10 Cm *0.15cm。
[0030]表 I
【權(quán)利要求】
1.一種納米類(lèi)金剛石散熱節(jié)能環(huán)保薄膜涂料，其特征在于，包括： (1)主組分A劑，A劑的組分包括下述組分按重量比組成： 納米類(lèi)金剛石粉體11-20% 水性分散劑1-3% 溶劑78. 5-88. 0% (2)副組分B劑，B劑的組分包括下述組分按重量比組成： 水性樹(shù)脂54-60 % 水性流平劑1-3% 溶劑38-45% 。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米類(lèi)金剛石散熱節(jié)能環(huán)保薄膜涂料，其特征在于，所述的A劑或B劑中的溶劑為水或者乙醇中的一種，所述的水性樹(shù)脂為水性環(huán)氧樹(shù)脂，所述的水性流平劑為改性聚有機(jī)硅氧烷或水性聚酯樹(shù)脂中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米類(lèi)金剛石散熱節(jié)能環(huán)保薄膜涂料，其特征在于，所述納米類(lèi)金剛石粉體的粒徑小于或等于10 nm，所述的水性分散劑為陰離子型聚合物TH-904。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米類(lèi)金剛石散熱節(jié)能環(huán)保薄膜涂料的制備方法，其特征在于，所述主組分A劑的制備工藝為：將相應(yīng)重量比的溶劑和水性分散劑制備成溶液，隨后將相應(yīng)重量比的類(lèi)金剛石納米粉體加入至溶液中，使用高速分散機(jī)將混合溶液分散均勻，高速分散機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定為1500-1800轉(zhuǎn)/分鐘，分散時(shí)間為50-60分鐘；所述副組分B劑的制備工藝為：將相應(yīng)重量比的溶劑、水性流平劑和水性樹(shù)脂制備成溶液，使用高速分散機(jī)將混合水溶液分散均勻，高速分散機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定為2400-3000轉(zhuǎn)/分鐘，分散時(shí)間為20-30分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米類(lèi)金剛石散熱節(jié)能環(huán)保薄膜涂料的使用方法，其特征在于：使用時(shí)主組分A劑與副組分B劑的重量比為2:1-3:1 ;將涂料通過(guò)噴涂、輥涂、刷涂中的任意一種方式對(duì)所需涂覆的基材進(jìn)行涂覆工作，按A劑一B劑一A劑的順序，或者A劑一B劑一A劑一B劑一A劑的順序，或者A劑一B劑一A劑一B劑一A劑一B劑一A劑的順序進(jìn)行涂覆，涂覆A劑與B劑之間的時(shí)間間隔為5-10分鐘，涂覆工藝完成后，靜置2-3小時(shí)后，即可使基材的表面形成一層均勻的薄膜層，并實(shí)現(xiàn)與基材的化學(xué)鍵合。
【文檔編號(hào)】C09D7/12GK103834258SQ201210474831
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月21日
【發(fā)明者】王娟波, 王玨 申請(qǐng)人:湖南納金節(jié)能環(huán)?？萍加邢薰?br>