專利名稱：環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能涂料領(lǐng)域，涉及一種環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
汽車火車等交通工具，機槍大炮等軍用設(shè)備，集成電路及電子等半導(dǎo)體設(shè)備，在使 用過程中產(chǎn)生大量的熱量，為了將這部分熱量及時散發(fā)出去，目前，經(jīng)常使用特氟龍一類的 有機功能涂料來實現(xiàn)這一功能，這類涂料通常采用合成樹脂來形成涂層表膜，在高溫狀態(tài) 下，由于其散熱性能不高，可能會對環(huán)境與身體造成多種不良影響。 無機瓷膜涂料由于具有搪瓷表面的品質(zhì)，耐高溫、散熱快、遠紅外輻射等特性， 并且符合環(huán)保的國際化要求，因此受到眾多科研者和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。同時，隨著納 米科技的高速發(fā)展，納米材料被逐步應(yīng)用在涂料領(lǐng)域。美國專利5759746， Fabrication process using amulti-layer antiref lective layer禾口日本專利10-330937， Formation ofsubstantially flat coating均報道了通過在涂層中添加少量納米氧化物材料來提高 涂層的性能的技術(shù)。 碳納米管是空心的管狀纖維結(jié)構(gòu)，其直徑一般為幾納米至幾十納米，長度可達數(shù) 微米甚至毫米。它具有很強的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、局域場效應(yīng)和特殊的界面區(qū)等很多 奇異的物理和化學(xué)特性。在涂料方面，利用碳納米管的管狀一維結(jié)構(gòu)，其在基體中連成網(wǎng) 狀，形成骨架，其經(jīng)處理后，表面有大量的羥基和羧基，與涂料粘合劑材料親和性好，鍵合緊 密，可起到釘扎作用，從而阻止基材中固體顆粒的移動，達到阻止微裂紋擴展，提高抗沖擊 能力。近年來，關(guān)于碳納米管復(fù)合涂料方面的報道越來越多。例如，張欣宇、李榮先等在中 國專利CN1944555A(公開號)中報道了環(huán)保型納米導(dǎo)靜電涂料及其制備方法，通過添加納 米碳管或納米碳管與其它無機導(dǎo)電填料的復(fù)合物來提高涂料的導(dǎo)靜電能力。中國授權(quán)專利 CN 1304497C，一種含碳納米管復(fù)合涂層型吸波材料及其制備方法，報道了通過碳納米管與 聚合物復(fù)合，使其體積電阻大幅度降低，在電磁場作用下，將雷達波能量轉(zhuǎn)換為熱能，該技 術(shù)主要應(yīng)用在航天、航空、兵器、艦艇等重要軍事工業(yè)等領(lǐng)域。 鑒于上述技術(shù)現(xiàn)狀，在本發(fā)明中，我們提出了一種集無機瓷膜涂料、納米氧化物及 碳納米管的優(yōu)點于一身的環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料及 其制備方法，用以實現(xiàn)一種具有自散熱功能的瓷膜技術(shù)。 —種環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料，其特征在于該涂料由如下配方組成
4組成 重量
鋁溶膠 15-80%
硅溶膠 15-80%
納米導(dǎo)熱填料 4-10%
顏料 3-27%
防沉劑 5-25% 其中，前述的比例是按比重展開的，總量為100%。 其中的鋁溶膠為水分散型納米級氧化鋁，其粒度為10-40nm。其中的硅溶膠為水分散型納米級氧化硅，其粒度為10-40nm。 其中的納米導(dǎo)熱填料為納米碳管與納米氧化鈷或納米氧化鋯的復(fù)合體，其中的納 米碳管為管徑在10-100nm之間、長度為5-15ym的單壁納米碳管或多壁納米碳管中的一 種，所占重量百分比為2-5% ;所述的氧化鈷為納米級氧化鈷，其粒度為15-40nm，所占重 量百分比為2-10% ;所述的氧化鋯為納米級氧化鋯，其粒度為15-40nm，所占重量百分比為 2-10%。 其中的顏料主要是功能型顏料，為銅鉻黑、鐵錳黑、鈦錳棕、鐵鉻棕、鈷藍、鈦鎳黃、 鈦綠、鈦白粉、硅灰粉，以及燭光金粉或各種色彩顏料調(diào)配的色漿中的一種或一種以上的混 合物。 其中的防沉劑，包括無機膨潤土中的鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、鋰基膨潤土、氫基 膨潤土(活性白土)的一種或一種以上的混合物。 —種環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料的制備方法，其特征在于該方法包括有如下的步 驟 步驟1，按照前述的比例，分別稱取相應(yīng)分量的鋁溶膠、納米導(dǎo)熱填料、顏料及防沉
劑，經(jīng)初期混合之后進行高速分散，將這部分原料做為a組分； 步驟2，按照前述的比例，稱取相應(yīng)分量的硅溶膠，將其做為b組分； 步驟3，使用時將a組分和b組分進行低速分散，充分混合后靜置熟化，形成所述的
納米生態(tài)涂料。 所述的高速分散，是采用高速分散機帶齒狀分散盤以轉(zhuǎn)速900-1000r/min來實現(xiàn) 的，分散時間為2-3h。 所述的低速分散，是采用低速分散機帶齒狀分散盤以轉(zhuǎn)速400-500r/min來實現(xiàn)
的，分散時間為5-8h。 本發(fā)明的優(yōu)點 本發(fā)明主要選用天然礦石無機膨潤土代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有機試劑作為防沉劑，減少了涂 料配方中的環(huán)境污染因素，并且此類礦石在高溫下無有害氣體釋放，安全可靠，具有積極的 環(huán)保效果。在不改變原有涂料制備工藝的前提下，通過添加納米碳管和納米氧化鈷的復(fù) 合物進一步提高了涂料的自散熱性能，其中納米碳管在基體中連成網(wǎng)狀，形成骨架，同時， 涂料中的氧化鈷納米粉末附著在管壁上，從而建立了網(wǎng)狀的一維熱量傳輸通道，增強了其 熱傳輸特性；納米氧化鈷粉體具有自散熱、遠紅外釋放作用，并且，其遠紅外釋放效率高達 92 %以上，其對人體有保健作用。 另外，本發(fā)明以納米級鋁溶膠、納米級硅溶膠為成膜物質(zhì)，成膜后的化學(xué)鍵以"Si=o"和"M = 0"為主，完全是無機分子結(jié)構(gòu)，由于其粒度介于納米級，在后續(xù)的涂裝和成 型過程中，可以利用該膠體自身的粘性與附著力，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義上的有機溶劑及粘接劑 填料等，具有天然的安全無毒性，是一種環(huán)保型耐高溫涂料。
具體實施例方式具體實施例1 : 本發(fā)明所述的環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料，可按照如下配方構(gòu)成
組成 重量
鋁溶膠 500 kg
硅溶膠 300 kg
納米導(dǎo)熱填料 70 kg
顏料 50 kg
防沉劑 80 kg 這些組分合起來共為lOOOkg。 其中的鋁溶膠為水分散型納米級氧化鋁，其粒度可選為15nm。
其中的硅溶膠為水分散型納米級氧化硅，其粒度為20nm。 其中的納米導(dǎo)熱填料為20kg納米碳管與50kg納米氧化鈷的復(fù)合體，納米碳管為 管徑在30-50nm之間、長度為5_10 y m的單壁納米碳管，納米級氧化鈷的粒度為20nm。
其中的顏料，可選為銅鉻黑，具有極好的耐化學(xué)腐蝕性，戶外耐候性，熱穩(wěn)定性，耐 光性，并具有無滲透性，無遷移性。 其中的防沉劑，可選用無機膨潤土中的鈉基膨潤土，該成分對整體涂料的成型、光
潔度的提升可發(fā)揮作用。 具體實施例2 : 本發(fā)明所述的環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料，可按照如下配方構(gòu)成
組成 重量
鋁溶膠 450 kg
硅溶膠 300 kg
納米導(dǎo)熱填料 100 kg
顏料 90 kg
防沉劑 60 kg 這些組分合起來共為lOOOkg。 其中的鋁溶膠為水分散型納米級氧化鋁，其粒度可選為25nm。
其中的硅溶膠為水分散型納米級氧化硅，其粒度為15nm。 其中的納米導(dǎo)熱填料為30kg納米碳管與70kg納米氧化鋯的復(fù)合體，納米碳管為 管徑在20-40nm之間、長度為10-15 y m的單壁納米碳管，納米級氧化鋯的粒度為20nm。
其中的顏料，可選為鈦白粉，其遮蓋力強，粒子均勻細小，易于分散且性能穩(wěn)定。
其中的防沉劑等，可選用無機膨潤土中的鋰基膨潤土，具有極高的物理化學(xué)性和 分散性，對涂料的成型等發(fā)揮重要的作用。
具體實施例3 :
本發(fā)明所述的環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料，可按照如下配方構(gòu)成
組成 重量
鋁溶膠 450 kg
「固,， 硅溶膠 350 kg
納米導(dǎo)熱填料 90 kg
顏料 60 kg
防沉劑 50 kg 這些組分合起來共為lOOOkg。 其中的鋁溶膠為水分散型納米級氧化鋁，其粒度可選為35nm。
其中的硅溶膠為水分散型納米級氧化硅，其粒度為25nm。 其中的納米導(dǎo)熱填料為40kg納米碳管與30kg納米氧化鈷和20kg納米氧化鋯的 復(fù)合體，納米碳管為管徑在10-30nm之間、長度為10-15 y m的單壁納米碳管，納米級氧化鈷 和氧化鋯的粒度為20nm。 其中的顏料，可選為鈷藍，具有極好的遮蓋力，色彩透明性和高著色力，熱穩(wěn)定性， 耐光性，很高的光反射性。 其中的防沉劑，可選用無機膨潤土中的鈣基膨潤土，能增強涂層的耐水性，提高涂 層的強度和附著力和分散性，增強涂料的穩(wěn)定性。 本發(fā)明所述的環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料的制備方法，它可以通過如下的步驟來 實現(xiàn) 步驟1，按照前述的比例，分別稱取相應(yīng)分量的鋁溶膠、納米導(dǎo)熱填料、顏料及防沉
劑，經(jīng)初期混合之后進行高速分散，將這部分原料作為a組分。 步驟2，按照前述的比例，稱取相應(yīng)分量的硅溶膠，將其作為b組分。 步驟3，使用時將a組分和b組分進行低速分散，充分混合后靜置熟化，形成所述的
納米生態(tài)涂料。 進一步，所述的環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料的生產(chǎn)方法，還具有如下技術(shù)特征
所述的高速分散，是采用高速分散機帶齒狀分散盤以轉(zhuǎn)速900-1000r/min來實現(xiàn) 的，分散時間為2-3h。 所述的低速分散，是采用低速分散機帶齒狀分散盤以轉(zhuǎn)速400-500r/min來實現(xiàn) 的，分散時間為5-8h。 以上是對本發(fā)明的描述而非限定，基于本發(fā)明思想的其它實施方式，均在本發(fā)明 的保護范圍之中。
權(quán)利要求
一種環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料，其特征在于，該涂料由如下配方組成組成重量鋁溶膠 15-80％硅溶膠 15-80％納米導(dǎo)熱填料4-10％顏料3-27％防沉劑 5-25％其中，前述的比例是按比重展開的，總量為100％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料，其特征在于所述的鋁溶膠為 水分散型納米級氧化鋁，其粒度為10-40nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料，其特征在于所述的硅溶膠為 水分散型納米級氧化硅，其粒度為10-40nm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料，其特征在于所述的納米導(dǎo)熱 填料為納米碳管與納米氧化鈷或納米氧化鋯的復(fù)合體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料，其特征在于所述的納米碳管 為管徑在10-100nm之間、長度為5-15ym的單壁納米碳管或多壁納米碳管中的一種，所占 重量百分比為2-5%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料，其特征在于所述的氧化鈷為 納米級氧化鈷，其粒度為15-40nm，所占重量百分比為2_10%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料，其特征在于所述的氧化鋯為 納米級氧化鋯，其粒度為15-40nm，所占重量百分比為2-10% 。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料，其特征在于所述的顏料主要 是功能型顏料，為銅鉻黑、鐵錳黑、鈦錳棕、鐵鉻棕、鈷藍、鈦鎳黃、鈦綠、鈦白粉、硅灰粉，以 及燭光金粉或各種色彩顏料調(diào)配的色漿中的一種或一種以上的混合物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料，其特征在于所述的防沉劑，包 括無機膨潤土中的鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、鋰基膨潤土、氫基膨潤土 (活性白土 )的一種 或一種以上的混合物。
10. —種環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料的制備方法，其特征在于該方法包括有如下的步驟步驟l，按照前述的權(quán)利要求1所述的比例，分別稱取相應(yīng)分量的鋁溶膠、納米導(dǎo)熱填料、顏料及防沉劑，經(jīng)初期混合之后進行高速分散，將這部分原料做為a組分；步驟2，按照前述的權(quán)利要求1所述的比例，稱取相應(yīng)分量的硅溶膠，將其做為b組分；步驟3，使用時將a組分和b組分進行低速分散，充分混合后靜置熟化，形成所述的納米 生態(tài)涂料。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料的制備方法，其特征在于所述的高速分散，是采用高速分散機帶齒狀分散盤以轉(zhuǎn)速900-1000r/min來實現(xiàn)的，分散時 間為2-3h。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料的制備方法，其特征在于所 述的低速分散，是采用低速分散機帶齒狀分散盤以轉(zhuǎn)速400-500r/min來實現(xiàn)的，分散時間為5-8h。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種環(huán)保型自散熱納米生態(tài)涂料及其制備方法，屬于功能涂料領(lǐng)域。該納米生態(tài)涂料的配方為鋁溶膠15-80％、硅溶膠15-80％、納米導(dǎo)熱填料4-10％、顏料3-27％、防沉劑5-25％，其中納米導(dǎo)熱填料為2-5％納米碳管與2-10％納米氧化鈷或2-10％納米氧化鋯的復(fù)合體。其制備方法為稱取相應(yīng)的鋁溶膠、納米導(dǎo)熱填料、顏料及防沉劑等進行混合、高速分散，做為a組分；稱取相應(yīng)的硅溶膠，做為b組分；將a組分和b組分混合、低速分散，靜置熟化，即得納米生態(tài)涂料。本發(fā)明的優(yōu)點在于納米氧化鈷和氧化鋯粉體具有自散熱、遠紅外釋放作用，并且納米粉末附著在碳管管壁上，形成網(wǎng)狀一維熱量傳輸通道，增強了涂料的熱傳輸特性。
文檔編號C09D1/00GK101781480SQ20091019995
公開日2010年7月21日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者李力鋒 申請人:上海瓷龍化工有限公司