一种含碳纳米管的高导热复合涂料的制作方法

1.本发明涉及一种防腐涂料，特别是涉及一种含碳纳米管的高导热复合涂料。


背景技术：

2.金属材料在潮湿等环境中，极易受到腐蚀，因此需要在金属材料表面涂覆涂料，利用涂料实现对金属材料的隔绝，但涂料本身由于较差的导热性，在金属材料受热时，无法将热量进行有效导出，极易造成涂料本身长期处于高温环境，从而造成涂料的过早老化。碳纳米管虽具有良好的导热性，可改善涂料本身的导热性能，但碳纳米管多以填料加入涂料中，与涂料的高分子材料结合程度弱，易在涂料固化成涂层后，从涂层中散落，降低导热性，同时单一涂层结构本身强度弱，易损坏。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种含碳纳米管的高导热复合涂料，以提高涂料的导热性及强度。
4.本发明提供了一种含碳纳米管的高导热复合涂料，所述含碳纳米管的高导热复合涂料由底漆、面漆组成；
5.所述底漆由下列重量份原料组成：环氧树脂50-65份、丙烯酸树脂5-10份、表面酸化碳纳米管5-10份、金属导热粉4-8份、溶剂18-24份、多异氰酸酯芳香化物0.5-1份、偶联剂3-5份、固化剂10-15份和消泡剂10-15份；
6.所述面漆由下列重量份原料组成：丙烯酸树脂55-80份、聚酰胺树脂5-10份、石墨烯5-10份、金属导热粉4-8份、溶剂20-30份、多异氰酸酯芳香化物1-2份、偶联剂3-5份、固化剂2-3份和消泡剂5-10份。
7.进一步地，所述底漆、面漆的重量比为5：(2-5)。
8.进一步地，所述石墨烯为氧化石墨烯。
9.进一步地，所述表面酸化碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管，所述碳纳米管比表面积为100-200m2/g，
10.表面酸化碳纳米管的制备方法如下：
11.s101将碳纳米管与强酸溶液按照1：10-20的重量比混合，并在40-80℃下分散0.5-1.5h；
12.s102过滤，将固体放置于20-40倍重量的水中，室温下分散30-80min；
13.s103过滤并水洗固体，至洗后水的ph为中性，将固体干燥后获得表面酸化碳纳米管。
14.进一步地，所述环氧树脂为双酚a环氧树脂、溴化双酚a型、酚醛型环氧树脂中的一种或多种；所述丙烯酸树脂为氟硅改性丙烯酸树脂。
15.进一步地，所述固化剂为氯化铵、乙二胺、三乙基胺、乙烯基三胺中的一种或多种，所述消泡剂为二甲基硅油、有机硅氧烷、聚氧丙烯甘油醚中的一种或多种，所述溶剂为水、乙醇、异丙醇、丁酮、乙酸乙酯中的一种或多种，所述多异氰酸酯芳香化物为二苯基甲烷异
氰酸酯、对苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或多种。
16.进一步地，所述金属导热粉为铜粉、锌粉和铝粉中一种或多种，粒度为5-10μm。
17.进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
18.进一步地，所述溶剂包括水10重量份、乙醇20重量份、乙酸乙酯10重量份；所述底漆的制备方法如下：
19.s201.将表面酸化碳纳米管、多异氰酸酯芳香化物在超声作用下进行混合，加入固化剂，并40-80℃下反应30-120min；
20.s202.将步骤s201的混合物与环氧树脂、丙烯酸树脂、乙酸乙酯混合，并在40-80℃下反应1-2h；加入偶联剂、水、乙醇，并在室温下搅拌2-4h；
21.s203.向步骤s202得到混合物中加入金属导热粉、消泡剂并搅拌时间为2-3h，混合均匀后即得底漆。
22.进一步地，所述溶剂包括水10重量份、乙醇20重量份、乙酸乙酯10重量份，所述面漆的制备方法如下：
23.s301.将石墨烯、多异氰酸酯芳香化物在超声作用下进行混合，加入固化剂，并40-80℃下反应30-120min；
24.s302.将步骤s301的混合物与丙烯酸树脂、乙酸乙酯混合，并在40-80℃下反应1-2h；加入偶联剂、水、乙醇，并在室温下搅拌2-4h；
25.s303.向步骤s302得到混合物中加入金属导热粉、消泡剂、聚酰胺树脂并搅拌时间为2-3h，混合均匀后即得面漆。
26.本发明相对于现有技术，利用表面酸化碳纳米管、石墨烯，提高涂料本身的导热性能，并利用面漆、底漆结构，形成稳定的复合结构，提高涂料本身的强度。
具体实施方式
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。
28.本发明实施例中表面酸化碳纳米管的制备方法如下：
29.s101将碳纳米管与强酸溶液按照1：10的重量比混合，并在80℃下分散0.5h；
30.s102过滤，将固体放置于20倍重量的水中，室温下分散30min；
31.s103过滤并水洗固体，至洗后水的ph为中性，将固体干燥后获得表面酸化碳纳米管。
32.本发明实施例及对照例中，溶剂包括水10重量份、乙醇20重量份、乙酸乙酯10重量份；
33.本发明实施例及对照例底漆的制备方法如下：
34.所述溶剂包括水10重量份、乙醇20重量份、乙酸乙酯10重量份；所述底漆的制备方法如下：
35.s201.将表面酸化碳纳米管、多异氰酸酯芳香化物在超声作用下进行混合，加入固化剂，并80℃下反应30min；(对照例2中无碳纳米管，则步骤不添加碳纳米管)；
36.s202.将步骤s201的混合物与环氧树脂、丙烯酸树脂、乙酸乙酯混合，并在80℃下
反应1h；加入偶联剂、水、乙醇，并在室温下搅拌2h；
37.s203.向步骤s202得到混合物中加入金属导热粉、消泡剂并搅拌时间为2h，混合均匀后即得底漆。
38.所述面漆的制备方法如下：
39.s301.将石墨烯、多异氰酸酯芳香化物在超声作用下进行混合，加入固化剂，并80℃下反应30min；(对照例2中无石墨烯，则步骤不添加碳纳米管)
40.s302.将步骤s301的混合物与丙烯酸树脂、乙酸乙酯混合，并在80℃下反应1h；加入偶联剂、水、乙醇，并在室温下搅拌2h；
41.s303.向步骤s302得到混合物中加入金属导热粉、消泡剂、聚酰胺树脂并搅拌时间为2h，混合均匀后即得面漆。
42.实施例1
43.本发明实施例提供了一种含碳纳米管的高导热复合涂料，所述含碳纳米管的高导热复合涂料由底漆、面漆组成；所述底漆、面漆的重量比为5：2。
44.所述底漆由下列重量份原料组成：环氧树脂65份、丙烯酸树脂5份、表面酸化碳纳米管10份、金属导热粉8份、溶剂24份、多异氰酸酯芳香化物1份、偶联剂5份、固化剂15份和消泡剂10份；
45.所述面漆由下列重量份原料组成：丙烯酸树脂80份、聚酰胺树脂10份、石墨烯10份、金属导热粉8份、溶剂30份、多异氰酸酯芳香化物2份、偶联剂5份、固化剂3份和消泡剂10份。
46.其中，表面酸化碳纳米管为单壁碳纳米管，所述碳纳米管比表面积为100-200m2/g。所述环氧树脂为双酚a环氧树脂；所述丙烯酸树脂为氟硅改性丙烯酸树脂。所述固化剂为三乙基胺，所述消泡剂为有机硅氧烷，所述溶剂为乙酸乙酯，所述多异氰酸酯芳香化物为二苯基甲烷异氰酸酯。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述金属导热粉为锌粉和铝粉按照重量比1：3混合而成，粒度为5-10μm。
47.实施例2
48.本发明实施例提供了一种含碳纳米管的高导热复合涂料，所述含碳纳米管的高导热复合涂料由底漆、面漆组成；所述底漆、面漆的重量比为5：2。
49.所述底漆由下列重量份原料组成：环氧树脂65份、丙烯酸树脂5份、表面酸化碳纳米管10份、金属导热粉8份、溶剂24份、多异氰酸酯芳香化物1份、偶联剂5份、固化剂15份和消泡剂10份；
50.所述面漆由下列重量份原料组成：丙烯酸树脂80份、聚酰胺树脂10份、石墨烯10份、金属导热粉8份、溶剂30份、多异氰酸酯芳香化物2份、偶联剂5份、固化剂3份和消泡剂10份。
51.其中，所述石墨烯为氧化石墨烯。表面酸化碳纳米管为单壁碳纳米管，所述碳纳米管比表面积为100-200m2/g。所述环氧树脂为双酚a环氧树脂；所述丙烯酸树脂为甲基丙烯酸树脂。所述固化剂为三乙基胺，所述消泡剂为有机硅氧烷，所述溶剂为乙酸乙酯，所述多异氰酸酯芳香化物为二苯基甲烷异氰酸酯。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述金属导热粉为锌粉和铝粉按照重量比1：3混合而成，粒度为5-10μm。
52.实施例3
53.本发明实施例提供了一种含碳纳米管的高导热复合涂料，所述含碳纳米管的高导热复合涂料由底漆、面漆组成；所述底漆、面漆的重量比为5：2。
54.所述底漆由下列重量份原料组成：环氧树脂65份、丙烯酸树脂5份、表面酸化碳纳米管10份、金属导热粉8份、溶剂24份、多异氰酸酯芳香化物1份、偶联剂5份、固化剂15份和消泡剂10份；
55.所述面漆由下列重量份原料组成：丙烯酸树脂80份、聚酰胺树脂10份、石墨烯10份、金属导热粉8份、溶剂30份、多异氰酸酯芳香化物2份、偶联剂5份、固化剂3份和消泡剂10份。
56.其中，所述石墨烯为氧化石墨烯。表面酸化碳纳米管为单壁碳纳米管，所述碳纳米管比表面积为100-200m2/g。所述环氧树脂为双酚a环氧树脂；所述丙烯酸树脂为氟硅改性丙烯酸树脂。所述固化剂为三乙基胺，所述消泡剂为有机硅氧烷，所述溶剂为乙酸乙酯，所述多异氰酸酯芳香化物为二苯基甲烷异氰酸酯。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述金属导热粉为锌粉和铝粉按照重量比1：3混合而成，粒度为5-10μm。
57.对照例1
58.本发明对照例提供了涂料，所述涂料由底漆组成；
59.所述底漆由下列重量份原料组成：环氧树脂65份、丙烯酸树脂5份、表面酸化碳纳米管10份、金属导热粉8份、溶剂24份、多异氰酸酯芳香化物1份、偶联剂5份、固化剂15份和消泡剂10份。
60.其中，表面酸化碳纳米管为单壁碳纳米管，所述碳纳米管比表面积为100-200m2/g。所述环氧树脂为双酚a环氧树脂；所述丙烯酸树脂为氟硅改性丙烯酸树脂。所述固化剂为三乙基胺，所述消泡剂为有机硅氧烷，所述溶剂为乙酸乙酯，所述多异氰酸酯芳香化物为二苯基甲烷异氰酸酯。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述金属导热粉为锌粉和铝粉按照重量比1：3混合而成，粒度为5-10μm。
61.对照例2
62.本发明对照例提供了复合涂料，所述复合涂料由底漆、面漆组成；所述底漆、面漆的重量比为5：2。
63.所述底漆由下列重量份原料组成：环氧树脂65份、丙烯酸树脂5份、金属导热粉8份、溶剂24份、多异氰酸酯芳香化物1份、偶联剂5份、固化剂15份和消泡剂10份；
64.所述面漆由下列重量份原料组成：丙烯酸树脂80份、聚酰胺树脂10份、金属导热粉8份、溶剂30份、多异氰酸酯芳香化物2份、偶联剂5份、固化剂3份和消泡剂10份。
65.其中，所述环氧树脂为双酚a环氧树脂；所述丙烯酸树脂为氟硅改性丙烯酸树脂。所述固化剂为三乙基胺，所述消泡剂为有机硅氧烷，所述溶剂为乙酸乙酯，所述多异氰酸酯芳香化物为二苯基甲烷异氰酸酯。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述金属导热粉为锌粉和铝粉按照重量比1：3混合而成，粒度为5-10μm。
66.取实施例1-3及对照例1-2的涂料，在金属表面涂覆底漆，在底漆固化后，再涂覆面漆，并固化，进行性能测试，结果如下表所示。
[0067][0068][0069]
本发明实施例1-3利用表面酸化碳纳米管、石墨烯，有效提高涂料本身的导热性能。同时，本发明实施例2-3配合多异氰酸酯芳香化物实现对石墨烯、碳纳米管的有效固化，在提高涂料本身的导热性同时，提高碳纳米管与涂料本身的结合程度，使碳纳米管可稳定固定在涂层。此外，本发明实施例3相比实施例1、2，利用双酚a环氧树脂、聚酰胺树脂、氟硅改性丙烯酸树脂，有效提高涂料本身的性能。同时，本发明实施例1-3利用表面酸化碳纳米管、石墨烯，提高涂料本身的导热性能，并利用面漆、底漆结构，形成稳定的复合结构，提高涂料本身的强度。
[0070]
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本技术说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。