一种高导热型粉末涂料及制备方法与流程

本发明属于粉末涂料，具体涉及一种高导热型粉末涂料及制备方法。

背景技术：

1、粉末涂料是以固体树脂和颜料、填料及助剂等组成的固体粉末状合成树脂涂料，具有无溶剂污染、100%成膜、能耗低的特点，被广泛应用于一些基材、室内外用品的外层保护，不仅对物品起到装饰的作用，还可以避免物品外层直接与空气接触，从而延长各种物品的使用寿命。

2、导热型粉末涂料主要应用于需要散热降温的物体，可以喷涂在热源需要散热的物体上，如cpu、led灯、电器、机柜、电线电缆、风机风扇、工业设备、热力管道、罐体、建筑等。常见的导热散热材料多以高分子材料和高导热材料复合，高导热材料包括金属填料和无机非金属材料，如碳纳米管和石墨烯。但是现有技术中制备的粉末涂料中导电填料含量多，颗粒大，分布不均一，难以在涂料涂层中建立有效的导热网络，导热效果较差，且形成的涂层表面粗糙，影响涂料的综合性能。

3、专利申请号为cn108300136a的中国专利申请文件公开了一种石墨烯散热涂料的制备方法及产品，其配方由环氧树脂、聚酯树脂、聚硅氧烷树脂、固化剂、固化促进剂、流平剂、脱气剂、增光剂、炭黑、纳米碳管、石墨烯、填料组成，各组份通过配料→预混合→分温段熔融挤出，加热温度为90－100℃，再次加热温度为75－86℃→压片→粉碎→筛分等工序，即得可在130-200℃条件下石墨烯散热粉末涂料。其中添加的石墨烯为微米尺寸，在粉末涂料中很难充分分散，因此此种散热涂料的导热性能较差。

4、专利申请号为cn104559710a的中国专利申请文件公开了一种散热涂料，散热涂料包含：碳化硅红外辐射粉、碳60、氧化镍、x-405陶氏水性涂料润湿分散助剂、pet附着力处理剂增强剂、dpnb成膜助剂、反应性液态丁腈橡胶、芳香族聚氨酯稀释剂、乙烯酸聚氨酯固化剂。但是此散热涂料也难以解决填料团聚的问题，导致涂料的散热效果差。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高导热型粉末涂料及制备方法。本发明提供的高导热型粉末涂料采用丙烯酸树脂作为粉末涂料的基体材料，并将改性导热填料加入到其合成过程中，使改性导热填料均匀地分散在其分子结构中，有效解决了导热填料用量大而导致的填料团聚的技术难题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种高导热型粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、在搅拌的状态下，向十二烷基苯磺酸钠水溶液中加入足量碳纳米管，搅拌分散30-50min后继续加入足量的聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇1000，搅拌升温至52-55℃，保温静置15-20h，过滤，去除滤渣，得到改性导热填料；

5、s2、在反应釜中加入去离子水、乳化剂、氢氧化钠和引发剂，升温至45-50℃，加入步骤s1制得的改性导热填料，在搅拌的状态下，继续加入丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和2-(羟甲基)丙烯酸酯，通入氮气，搅拌反应0.5-1h；继续升温至62-65℃，保温反应1.5-2h，加入稀硫酸溶液调节ph值至2-5，加入偏硼酸钡，继续搅拌1-1.5h，过滤，干燥，得到丙烯酸粉状树脂；

6、s3、将步骤s2制得的丙烯酸粉状树脂、n-羟甲基丙烯酰胺、导热填料混合均匀，在搅拌的状态下升温至200-240℃，搅拌0.5-1h，冷却，粉碎后过筛，即得。

7、本发明中采用聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇1000对微米级碳纳米管进行包裹，有效提升了碳纳米管在水溶液中的分散性，并将包裹后的碳纳米管水溶液加入到丙烯酸树脂合成前的底液中，在丙烯酸树脂的合成过程中，高分子的分子链或其支链会与碳纳米管进行交织和/或包裹，通过加入引发剂控制高分子的分子结构，进而控制高分子结构上碳纳米管的分布和数量，有效解决了粉末涂料领域因导热填料用量大而导致的填料团聚的问题。此外，本发明步骤s3中采用氧化铝和氮化硅作为导热填料，与丙烯酸粉末树脂中交织和/或包裹的改性导热填料碳纳米管构成点、线结构，形成三维导热网络，实现热量的快速传递，有效提高了粉末涂料的导热性能。

8、本发明中采用丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和2-(羟甲基)丙烯酸酯进行乳液聚合，可以在制得的丙烯酸树脂的分子结构中引入羧基，为后续丙烯酸树脂的固化提供基础。本发明采用n-羟甲基丙烯酰胺作为丙烯酸树脂的固化剂，有效提高了涂料薄膜的耐久性。

9、进一步的，所述高导热型粉末涂料的制备方法步骤s1中十二烷基苯磺酸钠水溶液中十二烷基苯磺酸钠的质量百分数为1.2-1.5%。

10、进一步的，所述高导热型粉末涂料的制备方法步骤s1中碳纳米管的长度为3-5μm。

11、进一步的，所述高导热型粉末涂料的制备方法步骤s1中过滤采用孔径为1微米的尼龙过滤膜。

12、进一步的，所述高导热型粉末涂料的制备方法步骤s2中各组分的重量份数为：去离子水80-90份、乳化剂10-15份、氢氧化钠10-15份、引发剂5-10份、改性填料30-35份、甲基丙烯酸甲酯27-31份、偏硼酸钡5-8份。

13、进一步的，所述高导热型粉末涂料的制备方法步骤s2中的乳化剂为十二烷基硫酸钠、氨基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种。

14、进一步的，所述高导热型粉末涂料的制备方法步骤s2中的引发剂由偶氮二异丁脒盐酸盐和过硫酸钠按照质量比为13-16:4-7组成。

15、本发明中通过控制引发剂的组分与用量来控制粉末涂料中的聚合物的分子结构，进而控制粉末涂料的性能。偶氮二异丁脒盐酸盐作为引发剂时，形成的高分子聚合物的耐久性好，但是支化程度低，不利于导热填料的包裹和/或交织；而过硫酸钠作为引发剂时，形成的高分子聚合物的支化程度高，有利于导热填料的包裹和/或交织，但是耐久性变差。发明人经过研究发现，当偶氮二异丁脒盐酸盐和过硫酸钠按照一定比例共同组成引发剂时，制得的高分子聚合物的导热性能和成膜后的耐久性能均优于单一引发剂制得的高分子聚合物。

16、进一步的，所述高导热型粉末涂料的制备方法步骤s2中丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和2-(羟甲基)丙烯酸酯的摩尔质量比为3-6:14-17:21-24。

17、本发明通过控制丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和2-(羟甲基)丙烯酸酯的摩尔比进一步控制丙烯酸树脂中的羧基含量，研究发现，当羧基含量过多时，丙烯酸树脂的交联密度过大，桔皮严重，影响涂膜的耐久性能；而羧基含量过少时，固化效果变差，涂膜的耐久性也变差。

18、进一步的，所述高导热型粉末涂料的制备方法步骤s3中丙烯酸粉状树脂、n-羟甲基丙烯酰胺、导热填料的重量份数为：丙烯酸粉状树脂20-30份、n-羟甲基丙烯酰胺5-9份、导热填料8-12份。

19、进一步的，所述高导热型粉末涂料的制备方法步骤s3中的导热填料由氧化铝和氮化硅按照质量比为2-4:3-7组成。

20、本发明还提供了一种利用上述高导热型粉末涂料的制备方法制得的高导热型粉末涂料。

21、与现有技术相比，本发明提供的高导热型粉末涂料及制备方法具有如下技术优势：

22、（1）本发明采用丙烯酸树脂作为粉末涂料的基体材料，并将改性导热填料加入到其合成过程中，使改性导热填料均匀地分散在其分子结构中，有效解决了导热填料用量大造成的填料团聚的技术难题；

23、（2）本发明在丙烯酸树脂固化过程中加入导热填料与丙烯酸粉末树脂中交织和/或包裹的改性导热填料构成三维导热网络，有效提高了粉末涂料的导热性能；

24、（3）本发明中采用丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和2-(羟甲基)丙烯酸酯进行乳液聚合，并通过引发剂和单体用量比的设计，有效提高粉末涂料涂层的性能。