技术领域
本发明涉及散热涂层技术领域，尤其涉及一种复合型散热型涂料及其制备方法。
背景技术
随着全球环保的意识抬头，节能省电已成为当今的趋势。LED产业是近年来最受瞩目的产业之一。发展至今，LED产品已具有节能、省电、高效率、反应时间快、寿命周期长、且不含汞，具有环保效益等优点。然而通常LED高功率产品输入功率约为20％能转换成光，剩下80％的电能均转换为热能。一般而言，LED发光时所产生的热能若无法导出，将会使LED结面温度过高，进而影响产品生命周期、发光效率以及稳定性，因此，要提升LED系统的热散管理与设计便成为了一重要课题，在了解LED散热问题之前，必须先了解其散热途径，进而针对散热瓶颈进行改善。同时，LED路灯由于使用时间长，户外环境严苛，必须具备良好的耐候性能才能够满足要求。
而目前市面上的散热涂料的散热性能与耐候性能难以同时达到最佳的技术难题，以在铝材行业使用普遍，耐候性好的氟碳涂料为基础，对复合型散热涂料的散热关键技术进行攻关，研究散热效果优与耐候性能佳的高性能散热耐候涂料制备技术。
发明内容
本发明的目的在于解决现有散热涂料的散热性能与耐候性能难以同时达到最佳的问题提出一种复合型散热型涂料及其制备方法。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种复合型散热型涂料，其制备原料按重量份数包括以下组分：光油28-42份、颜填料8-24份、溶剂15-35份和分散剂0.6-1.2份；
所述颜填料为辐射蒸发型功能填料、传导型功能填料和辐射传导型功能填料的混合物。
优选的，所述溶剂为慢干水。慢干水能使漆膜均匀平整。
优选的，所述辐射蒸发型功能填料、传导型功能填料和辐射传导型功能填料的重量配比为(3-11)：(4-10)：(1.0-2.0)。最优的，三种填料的重量配比为8:7:1.8。
优选的，所述辐射蒸发型功能填料为聚苯胺纳米纤维。
优选的，所述传导型功能填料为铝银浆。
优选的，所述辐射传导型功能填料为氧化石墨烯粉。
优选的，所述辐射蒸发型功能填料为聚苯胺纳米纤维；所述传导型功能填料为铝银浆；所述辐射传导型功能填料为氧化石墨烯粉。
优选的，所述分散剂为改性有机硅氧烷、有机硅改性磷酸钠和六偏磷酸钠中的至少一种。
优选的，所述光油，其制备原料按重量份数包括以下组分：聚偏二氟乙烯15-25份、聚甲基丙烯酸甲酯16-22份和溶剂40-65份。
聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯此两种作为最终的成膜物质，具有耐候功能，因此制成的光油能很好的包裹住由聚苯胺纳米纤维、铝银浆和氧化石墨烯粉组成的颜填料，使得铝不会直接与氧气接触，延缓了氧化的过程。同时光油具有优异的耐候性、耐久性、耐化学药品性、防腐性、绝缘性和非粘附性及耐污染等性能。
优选的，所述光油的制备原料还包括乙二醇单丁醚15-25份。
乙二醇单丁醚具有调节粘度的作用，方便搅拌的过程，低粘度，好搅拌均匀；同时调整好施工性，方便施工。
优选的，制备光油的所述溶剂为环己酮、丁酮或甲苯一种或多种。
进一步优选的，所述溶剂包括环己酮15-25份，丁酮12-20份和甲苯13-18份。
环己酮、丁酮或甲苯一种或多种构成的溶剂可以解决在制备光油时由于天气和环境等带来的缺陷。气温高，则溶剂挥发比较快，所以需要使用挥发速度慢的溶剂如环己酮，气温低，则溶剂挥发比较慢，所以需要使用挥发速度比较快的溶剂如丁酮。而加入甲苯，同时使用三种溶剂可以降低成本。
如上述任意一项所述的复合型散热涂料的制备方法，其包括以下步骤：
a)、制备光油；
b)、将颜填料9-24份、溶剂15-35份、分散剂0.6-1.2份和步骤a)制得的光油28-42份混合；
c)、将步骤b)获得混合物在低速下进行搅拌18-25分钟，即制得复合型散热涂料。
需要在低速下搅拌避免破坏铝银浆，铝银浆在高速下搅拌会被打碎变黑。
优选的，通过如下方法制备所述光油，其包括以下步骤：
1)、将丁酮12-20份加入到有水浴的容器中,以1500～1700rpm的速度搅拌,同时匀速加入聚偏二氟乙烯15-25份,加入速度为50～60g/min；聚偏二氟乙烯加入完毕后停止搅拌，静置15-30min后再以2500～2700rpm搅拌30-45min,得到树脂分散液；
2)、将聚甲基丙烯酸甲酯16-22份、环己酮15-25份、甲苯13-18份和乙二醇单丁醚15-25份用高速分散机预分散均匀；得到漆浆；
3)、在搅拌下将分散好的树脂分散液和漆浆混合均匀,在进行研磨至细度≤25μm，即制得光油。
高速搅拌，使得材料分散更均匀。
优选的，在步骤3)中，研磨温度低于40℃。生产步骤中，温度控制最重要，高于40摄氏度，聚偏二氟乙烯会胶化而无法分散开，细度要求是≤25μm为了施工性，可操作性。
本发明以光油为基体，根据导热机理，将辐射蒸发型、传导型和辐射传导型功能填料进行复配，利用辐射、蒸发和导热填料的协同导热效应，提供了一种导热效果和耐候性同时达到最佳、综合性能佳的高性能散热涂料，将其应用在LED灯具行业中时，能够使得LED灯珠所产生的内源热快速传递到灯罩表面，产生较佳的散热效果。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在此说明，以下是列举的部分实施例，不构成对本发明的限制。
实施例1
一种复合型散热涂料，其包括以下步骤,
a)、制备光油；
b)、将铝银浆3份、聚苯胺纳米纤维6份、氧化石墨烯粉1份、慢干水15份、改性有机硅氧烷1份和步骤a)制得的光油28份混合；
c)、将步骤b)获得的混合物在低速下进行搅拌20分钟，即制得复合型散热涂料。
光油的制备，包括以下步骤，
1)、将丁酮15份加入到有水浴的容器中,以1500rpm的速度搅拌,同时匀速加入聚偏二氟乙烯23份,加入速度为55g/min；聚偏二氟乙烯加入完毕后停止搅拌，静置20min后再以2500rpm搅拌35min,得到树脂分散液；
2)、将聚甲基丙烯酸甲酯18份、环己酮25份和乙二醇单丁醚18份用高速分散机预分散均匀；得到漆浆；
3)、在搅拌下将分散好的树脂分散液和漆浆混合均匀,在进行研磨至细度≤25μm，即制得光油。
实施例2
一种复合型散热涂料，其包括以下步骤
a)、制备光油；
b)、将铝银浆6份、聚苯胺纳米纤维10份、氧化石墨烯粉1.5份、慢干水20份、有机硅改性磷酸钠0.6份和步骤a)制得的光油40份混合；
c)、将步骤b)获得的混合物在低速下进行搅拌18分钟，即制得复合型散热涂料。
光油的制备，包括以下步骤，
1)、将丁酮12份加入到有水浴的容器中,以1650rpm的速度搅拌,同时匀速加入聚偏二氟乙烯15份,加入速度为50g/min；聚偏二氟乙烯加入完毕后停止搅拌，静置15min后再以2600rpm搅拌30min,得到树脂分散液；
2)、将聚甲基丙烯酸甲酯16份、环己酮18份、甲苯13份和乙二醇单丁醚15份用高速分散机预分散均匀；得到漆浆；
3)、在搅拌下将分散好的树脂分散液和漆浆混合均匀,在进行研磨至细度≤25μm，即制得光油。
实施例3
一种复合型散热涂料，其包括以下步骤
a)、制备光油；
b)、将铝银浆9份、聚苯胺纳米纤维11份、氧化石墨烯粉2份、慢干水30份、六偏磷酸钠0.8份、改性有机硅氧烷0.4份和步骤a)制得的光油42份混合；
c)、将步骤b)获得的混合物在低速下进行搅拌25分钟，即制得复合型散热涂料。
光油的制备，包括以下步骤，
1)、将丁酮18份加入到有水浴的容器中,以1550rpm的速度搅拌,同时匀速加入聚偏二氟乙烯22份,加入速度为58g/min；聚偏二氟乙烯加入完毕后停止搅拌，静置25min后再以2650rpm搅拌40min,得到树脂分散液；
2)、将聚甲基丙烯酸甲酯22份、甲苯42份和乙二醇单丁醚22份用高速分散机预分散均匀；得到漆浆；
3)、在搅拌下将分散好的树脂分散液和漆浆混合均匀,在进行研磨至细度≤25μm，即制得光油。
实施例4
一种复合型散热涂料，其包括以下步骤
a)、制备光油；
b)、将铝银浆12份、聚苯胺纳米纤维9份、氧化石墨烯粉1.2份、慢干水35份、改性有机硅氧烷0.3份、有机硅改性磷酸钠0.2份、六偏磷酸钠0.3份和步骤a)制得的光油32份混合；
c)、将步骤b)获得的混合物在低速下进行搅拌22分钟，即制得复合型散热涂料。
光油的制备，包括以下步骤，
1)、将丁酮55份加入到有水浴的容器中,以1700rpm的速度搅拌,同时匀速加入聚偏二氟乙烯25份,加入速度为60g/min；聚偏二氟乙烯加入完毕后停止搅拌，静置30min后再以2700rpm搅拌45min,得到树脂分散液；
2)、将聚甲基丙烯酸甲酯20份和乙二醇单丁醚25份用高速分散机预分散均匀；得到漆浆；
3)、在搅拌下将分散好的树脂分散液和漆浆混合均匀,在进行研磨至细度≤25μm，即制得光油。
对比实施例1
一种散热耐候涂料，其制备原料按重量份数包括以下组分，
普通光油45份、氧化石墨烯粉1.8份、异佛尔酮25份和聚丙烯酸纳0.8份。
对比实施例2
一种散热耐候涂料，其制备原料按重量份数包括以下组分，
普通光油45份、13份聚苯胺纳米纤维、丁酮22份和聚丙烯酸纳0.8份。
对比实施例3
一种散热耐候涂料，其制备原料按重量份数包括以下组分，
普通光油45份、铝银浆10份、丁酮24份和聚丙烯酸纳0.8份。
对比实施例1、对比实施例2和对比实施例3中的普通光油按重量份数包括以下原料制备而成：羟基丙烯酸树脂40份、醋酸乙酯20份、丙酮15份、滑石粉20份、有机硅油1份和聚氯乙烯10份。
性能检测：对实施例1-4和对比实施例1-3的复合型散热涂料进行性能检测，检测结果见表1。
试验装置：用30mm厚的木板制成尺寸为500mm×300mm×500mm的箱子，表面放置隔热胶层，在箱子的上表面装上两个40瓦白炽灯灯泡，相隔300mm，放置测温热电偶(不与所有物体接触，只测空气温度，使用能够完全封闭灯泡的铝罐做外涂装作为试板。
试验环境：室内测试，白炽灯灯泡先开启半小以上，使灯泡发热平衡，测量时需紧闭门窗，使环境风速为0，尽量减小试验误差。
测试步骤：①分别将空白试样和散热涂料样的铝罐罩在两个散热测定装置的灯泡上，使热电偶在铝罐内，但不接触铝罐；②每隔10min记录两个样板在同一时间点下铝罐内的温度；③至温度变化不超过1℃(视为至平衡温度)时，此时两装置铝罐内的温度相减即得散热涂料的散热温差。
表1实施例1-4和对比实施例1-3的性能检测结果
由表1得出，实施例1-4的复合型散热涂料的散热温差比对比实施例1-3大，由此得出本发明制得的复合型散热涂料的散热效果最佳，而且耐候性较强、使用寿命长，同时成本低。
实施例组5
一种复合型散热涂料，其包括以下步骤
a)、制备光油；
b)、将铝银浆(按下表2的添加量来添加)、聚苯胺纳米纤维8份、氧化石墨烯粉1.8份、慢干水17.5份、改性有机硅氧烷0.8份和步骤a)制得的光油35份混合；
c)、将步骤b)获得的混合物在低速下进行搅拌22分钟，即制得复合型散热涂料。
光油的制备，包括以下步骤，
1)、将丁酮17份加入到有水浴的容器中,以1700rpm的速度搅拌,同时匀速加入聚偏二氟乙烯21份,加入速度为55g/min；聚偏二氟乙烯加入完毕后停止搅拌，静置24min后再以2600rpm搅拌42min,得到树脂分散液；
2)、将聚甲基丙烯酸甲酯19份、环己酮22份、甲苯14份和乙二醇单丁醚16份用高速分散机预分散均匀；得到漆浆；
3)、在搅拌下将分散好的树脂分散液和漆浆混合均匀,在进行研磨至细度≤25μm，即制得光油。
表2铝银浆添加量对涂料的散热耐候的影响
实施例 铝银浆添加量/份 散热温差 粉化/级 变色/级 对比组5-1 3 8.1 1 1 对比组5-2 5 8.3 1 1 对比组5-3 7 9.8 1 1 对比组5-4 8 9.3 1 1 对比组5-5 9 9.1 1 1 对比组5-6 10 8.8 1 1 对比组5-7 11 8.6 0.8 0.8 对比组5-8 12 8.5 0.8 0.8
从表2实施例组5的实验数据可得，铝银浆的添加明显提高了散热性能。铝是一种良好的导热材料，在涂膜中含量越多，则热量传导更快，随着铝银浆用量的增加，涂膜的散热温差也在增大，但当用量增至7份时，涂膜的隔热温差为9.8℃，涂膜的散热温差达到最大值；而增加7份后，涂膜的散热温差就有所减弱。
实施例组6
a)、制备光油；
b)、将铝银浆7份、聚苯胺纳米纤维(按下表3的添加量来添加)、氧化石墨烯粉1.8份、慢干水17.5份、改性有机硅氧烷1.1份和步骤a)制得的光油35份混合；
c)、将步骤b)获得的混合物在低速下进行搅拌24分钟，即制得复合型散热涂料。
光油的制备，包括以下步骤，
1)、将丁酮17份加入到有水浴的容器中,以1700rpm的速度搅拌,同时匀速加入聚偏二氟乙烯21份,加入速度为55g/min；聚偏二氟乙烯加入完毕后停止搅拌，静置24min后再以2600rpm搅拌42min,得到树脂分散液；
2)、将聚甲基丙烯酸甲酯19份、环己酮22份、甲苯14份和乙二醇单丁醚16份用高速分散机预分散均匀；得到漆浆；
3)、在搅拌下将分散好的树脂分散液和漆浆混合均匀,在进行研磨至细度≤25μm，即制得光油。
表3聚苯胺纳米纤维的添加量对涂料的散热耐候的影响
实施例 聚苯胺纳米纤维加量/份 散热温差 粉化/级 变色/级 对比组6-1 4 8.1 1 1
对比组6-2 5 8.2 1 1 对比组6-3 6 8.6 1 1 对比组6-4 7 9.2 1 1 对比组6-5 8 9.8 1 1 对比组6-6 9 9.0 1 1 对比组6-7 10 8.5 1 1 对比组6-8 11 8.3 1 1
由表3可得出，当聚苯胺纳米纤维用量越多，辐射蒸发型散热涂料涂膜的散热温差越大，但是当用量为8后，涂膜的散热温差就有所减弱；而同时辐射蒸发型散热涂料的增加导致涂料成本将明显大幅度上升，而且也影响涂料流平性。因此，在添加聚苯胺纳米纤维时，需要考虑不影响涂膜性能的前提下，同时考虑到涂料成本的情况下，添加聚苯胺纳米纤维的用量。从表3中得出，当聚苯胺纳米纤维的用量为8份时，隔热温差可达最大值9.8℃。
实施例组7
a)、制备光油；
b)、将铝银浆7份、聚苯胺纳米纤维8份、氧化石墨烯粉(按下表4的添加量来添加)、慢干水17.5份、改性有机硅氧烷0.9份和步骤a)制得的光油35份混合；
c)、将步骤b)获得的混合物在低速下进行搅拌24分钟，即制得复合型散热涂料。
光油的制备，包括以下步骤，
1)、将丁酮17份加入到有水浴的容器中,以1700rpm的速度搅拌,同时匀速加入聚偏二氟乙烯21份,加入速度为55g/min；聚偏二氟乙烯加入完毕后停止搅拌，静置24min后再以2600rpm搅拌42min,得到树脂分散液；
2)、将聚甲基丙烯酸甲酯19份、环己酮22份、甲苯14份和乙二醇单丁醚16份用高速分散机预分散均匀；得到漆浆；
3)、在搅拌下将分散好的树脂分散液和漆浆混合均匀,在进行研磨至细度≤25μm，即制得光油。
表4氧化石墨烯粉的添加量对涂料的散热耐候的影响
实施例 氧化石墨烯粉加量/份 散热温差 粉化/级 变色/级 对比组7-1 1 8.6 1 1 对比组7-2 1.2 8.8 1 1 对比组7-3 1.4 9.1 1 1 对比组7-4 1.5 9.3 1 1 对比组7-5 1.7 9.4 1 1 对比组7-6 1.8 9.8 1 1 对比组7-7 1.9 9.5 1 1 对比组7-8 2.0 8.9 1 1
由表4可得出，当氧化石墨烯粉用量越多，辐射蒸发型散热涂料涂膜的散热温差越大，但是当用量为1.8后，涂膜的散热温差就有所减弱；而且随着量的增加导致涂料成本的直接增加，同时导致涂料黏度明显上升，出现了触变性，影响涂料施工，因此，在添加氧化石墨烯粉时，需要考虑不影响涂膜性能的前提下，同时考虑到涂料成本的情况下，添加氧化石墨烯粉的用量。从表4中得出，当氧化石墨烯粉的用量为1.8份时，对涂膜散热性能的改善效果明显，散热温差可达最大值9.8℃。
综上所述，在复合型散热涂料的最佳配方中，三种散热功能填料的重量比为辐射蒸发型(聚苯胺纳米纤维)、传导型(铝银浆)、辐射传导型(氧化石墨烯粉)＝8：7：1.8。
实施例组8
a)、制备光油；
b)、将铝银浆7份、聚苯胺纳米纤维8份、氧化石墨烯粉1.8份、慢干水17.5份、改性有机硅氧烷0.6份和步骤a)制得的光油(按下表5的添加量来添加)混合；
c)、将步骤b)获得的混合物在低速下进行搅拌24分钟，即制得复合型散热涂料。
光油的制备，包括以下步骤，
1)、将丁酮17份加入到有水浴的容器中,以1700rpm的速度搅拌,同时匀速加入聚偏二氟乙烯21份,加入速度为55g/min；聚偏二氟乙烯加入完毕后停止搅拌，静置24min后再以2600rpm搅拌42min,得到树脂分散液；
2)、将聚甲基丙烯酸甲酯19份、环己酮22份、甲苯14份和乙二醇单丁醚16份用高速分散机预分散均匀；得到漆浆；
3)、在搅拌下将分散好的树脂分散液和漆浆混合均匀,在进行研磨至细度≤25μm，即制得光油。
表5光油的添加量对涂料的散热耐候的影响
实施例 光油添加量/份 散热温差 粉化/级 变色/级 对比组5-1 28 8.2 0.8 0.8
对比组5-2 31 8.5 0.8 0.8 对比组5-3 32 8.8 1 1 对比组5-4 33 9.2 1 1 对比组5-5 35 9.8 1 1 对比组5-6 38 8.9 1 1 对比组5-7 40 8.7 1 1 对比组5-8 42 8.3 1 1
由表5可得出，经过光油的随着添加量的增加，其耐候性变强，但是随着量的增加，散热效果有所减弱；即光油添加量过少，无法包裹住颜填料，导致耐候性降低，过多，涂膜中树脂份太多，不利于散热。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。