一种硅酸盐辐射散热涂层及其制备方法

本发明属于散热涂料，具体涉及一种硅酸盐辐射散热涂层的制备方法。

背景技术：

1、在电子设备如计算机、手机等工作时会产生大量的热量，如果不能及时散热，会导致设备过热并影响其性能和寿命；在航天航空工业中，外部温度升高会导致航天器过热，影响航天器的正常安全运行；建筑在太阳照射下温度升高，需要利用空调进行制冷，消耗大量的电力资源，加剧温室效应。因此，在电子、建筑、航空航天等领域，面临着如何高效快速散热的问题。具有高红外发射率的材料可以通过辐射散热的方式自发地将吸收的来自太阳或周围高温物体的热量以红外线的形式发射到外太空或周围低温环境中，是一种有效的散热方式。

2、现阶段的散热涂料主要以石墨、石墨烯或稀土基辐射散热材料为主要填料，辅以氮化硅、碳化硅等高热导率填料与有机高分子树脂如丙烯酸树脂、氟碳树脂等分散在有机溶剂中以制备散热涂层，起到散热效果，但市场上纯正的石墨烯粉体价格较高增加了散热涂料的成本，稀土基材料的制备工艺较为复杂，而且所采用的的有机树脂耐高温性能较差，其挥发产物对人体有害，污染环境。因此，开发一种低成本的环保无污染的无机辐射散热涂层，可以实现辐射散热的同时，具有优异的耐高温和耐老化性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明目的在于提供一种微米级、纯度较高的硅酸盐辐射散热涂层的制备方法。以高模数硅酸钾为成膜物质，按照一定比例加入纳米硅酸钙晶须和微米尺寸的硅灰石分散均匀后制备微纳米结构涂层，解决现有辐射散热涂层成本高、工艺复杂、污染环境的缺点。

2、为实现上述目的，本发明通过下述技术方案实现：

3、一种硅酸盐辐射散热涂层的制备方法，包括如下步骤：

4、s1、以硅酸作为硅源，氯化钙为钙源，分别溶于碱性水溶液，控制水固比和反应体系的ph值，然后加入分散剂，将分散后的溶液置于反应釜中，在高温条件下充分反应后自然冷却得到纳米硅酸钙晶须浆料；

5、s2、将纳米硅酸钙晶须浆料离心后与高模数碱金属硅酸盐溶液按设计比例混合，经搅拌后分散均匀；

6、s3、加入硅灰石粉，分散均匀得到涂料浆体；

7、s4、将基底表面清洗和打磨后，得到无污染粗糙基底；

8、s5、将s3制备的涂料浆体涂覆到基底表面，室温固化后得到硅酸盐辐射散热涂层。

9、涂层中的纳米硅酸钙晶须、硅灰石和成膜物质高模数碱金属硅酸盐溶液中的硅氧键在10μm处具有共振吸收，使涂层在大气窗口8-10μm处具有高发射率，此外，涂层中的结合水在2.5-8μm处有多处吸收，有助于涂层在大于2.5μm的宽谱范围实现高发射率，增强涂层的辐射散热效果，因此可以用作建筑或航天器的辐射散热涂层。

10、优选地，s1中，硅酸和氯化钙的摩尔比为1:1。

11、优选地，s1中，碱性水溶液为氢氧化钾溶液，分散剂为十二烷基硫酸钠，水固比为40:1-60:1，体系ph值大于12.6，控制体系水固比和ph值条件有利于晶须的形成，增加纳米硅酸钙晶须的产率。

12、优选地，s1中，高温条件下反应的具体参数为：以15℃/min的升温速度，从室温升至225-230℃，保温16h，然后自然冷却，高温条件增加了产物的结晶度，促进了纳米硅酸钙晶须的生长。

13、优选地，s2中，离心后的纳米硅酸钙晶须浆料的固含量为3％-5％。

14、优选地，s2中，所述碱金属硅酸盐溶液为硅酸钾溶液、硅酸钠溶液或硅酸锂溶液，高模数碱金属硅酸盐的模数为5.3-5.5，固含量为22％-28％，在此模数和固含量范围内，高模数碱金属硅酸盐溶液的成膜效果最佳。

15、优选地，s2中，离心后的纳米硅酸钙晶须浆料和高模数碱金属硅酸盐溶液的质量比为1:2-1:1。

16、优选地，s3中，硅灰石粉与高模数碱金属硅酸盐溶液的质量比为1:5-1:3，硅灰石粉的目数大于1250目。

17、优选地，s5中，涂覆厚度为150-200μm。

18、一种硅酸盐辐射散热涂层，其由如前所述的硅酸盐辐射散热涂层的制备方法制备而成。

19、本发明提供的技术方案具有如下优点及有益效果：

20、1、本发明制备的硅酸盐辐射散热涂层具有良好的辐射性能，大气窗口波段的发射率达90％，可有效实现辐射散热效果。

21、2、本发明的硅酸盐辐射散热涂层突破了传统辐射散热涂层大多采用有机树脂的限制，解决了其污染环境、对人体有害、成本高、耐候性差的问题。

22、3、本发明的制备方法简单，成本低，易于规?；?，大面积使用，且涂料涂刷后所形成的涂层耐高温性能和耐老化性能优异。

技术特征：

1.一种硅酸盐辐射散热涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的硅酸盐辐射散热涂层的制备方法，其特征在于，s1中，硅酸和氯化钙的摩尔比为1:1。

3.根据权利要求1所述的硅酸盐辐射散热涂层的制备方法，其特征在于，s1中，碱性水溶液为氢氧化钾溶液，分散剂为十二烷基硫酸钠，水固比为40:1-60:1，体系ph值大于12.6。

4.根据权利要求1所述的硅酸盐辐射散热涂层的制备方法，其特征在于，s1中，高温条件下反应的具体参数为：以15℃/min的升温速度，从室温升至225-230℃，保温16h，然后自然冷却。

5.根据权利要求1所述的硅酸盐辐射散热涂层的制备方法，其特征在于，s2中，离心后得到的纳米硅酸钙晶须浆料的固含量3％-5％。

6.根据权利要求1所述的硅酸盐辐射散热涂层的制备方法，其特征在于，s2中，所述碱金属硅酸盐溶液为硅酸钾溶液、硅酸钠溶液或硅酸锂溶液。高模数碱金属硅酸盐的模数为5.3-5.5，固含量为22％-28％。

7.根据权利要求1所述的硅酸盐辐射散热涂层的制备方法，其特征在于，s2中，离心后的纳米硅酸钙晶须浆体和高模数碱金属硅酸盐溶液的质量比为1:2-1:1。

8.根据权利要求1所述的硅酸盐辐射散热涂层的制备方法，其特征在于，s3中，硅灰石粉与高模数碱金属硅酸盐溶液的质量比为1:5-1:3，硅灰石粉的目数大于1250目。

9.根据权利要求1所述的硅酸盐辐射散热涂层的制备方法，其特征在于，s5中，涂覆厚度为150-200μm。

10.一种硅酸盐辐射散热涂层，其特征在于，其由权利要求1-9任一项所述的硅酸盐辐射散热涂层的制备方法制备而成。

技术总结
本发明公开一种硅酸盐辐射散热涂层及其制备方法，属于散热涂料技术领域。首先以硅酸作为硅源，氯化钙为钙源，分别溶于碱性水溶液，控制水固比和反应体系的pH值，然后加入分散剂，将分散后的溶液置于反应釜中，在高温条件下充分反应后自然冷却得到纳米硅酸钙晶须浆料，然后以高模数碱金属硅酸盐溶液为成膜物质，加入一定比例的纳米硅酸钙晶须浆体和硅灰石分散均匀后得到涂料浆体，通过涂刷法涂覆到金属基底，经室温固化得到硅酸盐辐射散热涂层。解决现有辐射散热涂层成本高、工艺复杂、污染环境的缺点。

技术研发人员：姜洪义,庞婉君
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8