一种电热地暖片用的导热绝缘涂层的制备方法

技术领域

发明涉及水性导热绝缘环氧涂料的领域，尤其涉及一种电热地暖片用的导热绝缘涂层的制备方法的技术领域。

背景技术

随着生活水平的提高，冬季室内取暖方式也在日益进步。除了传统的火炕，暖气片、水暖、空调之外，还有一种新型的可自动调温的地暖片材。该地暖材质采用导热炭黑和聚丙烯树脂一起密炼，混合均匀遇编织好的金属铜网一起后采用双辊式开炼机辊压成型，得到聚丙烯基电热地暖片。该地暖片材方便裁剪成各种形状，便于室内装修施工；在接入低压电源后可以发热，可以自动控温。但是具有漏电的风险。因此，需要在其外面进行绝缘保护。

为了保证该地暖片材的绝缘性，又不使其丧失较大的散热效果，本发明采用硅烷偶联剂处理过的纳米级导热粒子，加入水性环氧树脂中，依次加入固化剂、色浆、增粘剂和消泡剂后缓慢搅拌，制备了一种导热绝缘环氧涂料；将该导热绝缘环氧涂料采用喷涂的方式涂装在聚丙烯基地热暖片表面，起到绝缘防护和散热的效果。然而，该聚丙烯基地热暖片的基体树脂聚丙烯是非极性树脂，属于一种难粘聚合物，简单的喷涂，环氧树脂涂层很难和聚丙烯基体树脂之间粘结，因此，需要对聚丙烯基体树脂进行表面极化处理。

聚丙烯基体树脂的表面处理方式有火焰处理、电晕处理和等离子体处理。而火焰处理虽然设备简单，处理效率高，但是操作难度大，容易使聚丙烯基体变形而且处理效果保持时间较短。电晕处理需要高压电在聚丙烯基体表面进行放电处理，从而激发其表面极化，而本地暖片本身含有较大量的导电炭黑，高压电容易使该聚丙烯基地热暖片被击穿。等离子体是一种新型的处理方法，其处理效率高、处理工程简单且处理效果持久适合后续工装的要求。因此，本发明采用等离子体处理聚丙烯基的表面的工艺。

综上所述，为了解决聚丙烯基地热暖片表面的绝缘防护和散热问题，本发明采用硅烷偶联剂处理过的纳米级导热粒子，加入水性环氧树脂中，依次加入固化剂、色浆、增粘剂和消泡剂后缓慢搅拌，制备了一种导热绝缘环氧涂料。再将该涂料喷涂于经等离子体处理后的聚丙烯基地热电暖片表面，干燥固化后得到绝缘导热环氧涂层。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是聚丙烯基地热电暖片的表面绝缘防护、散热问题。

技术方案：

本发明技术方案是：首先采用硅烷偶联剂处理过的纳米级导热粒子，加入水性环氧树脂中，依次加入固化剂、色浆、增粘剂和消泡剂后缓慢搅拌，制备了一种导热绝缘环氧涂料；然后将该导热绝缘涂料喷涂于经等离子体处理后的聚丙烯基地热电暖片表面，干燥固化后得到绝缘导热环氧涂层。

进一步，本发明所述的导热绝缘涂层所用的涂料由以下组成：

水性环氧树脂： 40~60，

固化剂： 40~50，

增粘剂 1~5，

消泡剂 1~3，

纳米导热粒子 5~20，

色浆 1~5；

上述各组分之和不超过100。

再进一步，本发明所述的环氧树脂是水性双组份环氧树脂，其固含量是60%、固化剂是水性胺类固化剂、增粘剂是水基增粘剂、有机硅消泡剂；色浆是红色色浆、橙色色浆中的任一种；所述的纳米导热粒子是纳米氧化铝粒子、纳米氮化铝粒子中的一种或者两种的混合，两种纳米粒子的粒径D50≤50nm，需要经硅烷偶联剂KH-550进行表面处理，偶联剂用量为碳酸钙粒子重量的1%。

更进一步，本发明所述的聚丙烯基地热片材需要采用低温等离子处理机进行表面处理，处理时间为20秒，处理电压为100V，空气作为等离子气源。

与现有工艺技术相比，本发明所述的一种地暖片用的导热绝缘涂层的制备方法，具有以下益处：

第一、本发明所述的水性导热绝缘环氧树脂涂料的制备过程环保无污染、利用率高。

第二、本发明所述的喷涂工艺可以有效避免因树脂粘度增加而导致的气泡缺陷。

第三、本发明所述的等离子体处理工艺，不仅工艺效率高、效果持久，有效提高了导热绝缘涂层与聚丙烯基体之间的结合力，提高了绝缘保护效果和散热效果。

实施例子

下面结合实施例，对本发明的内容作更具体的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1、一种电热地暖片用的导热绝缘涂层的制备方法：

步骤（一）、先将纳米氧化铝粒子按照质量分数的1%的硅烷偶联剂用量进行表面处理，然后将水性环氧树脂：胺类固化剂：水性增粘剂：消泡剂：纳米氧化铝导热粒子：橙色色浆按照50:35:2:1:10:1的质量比例常温下高速搅拌15分钟，静止待用；

步骤（二）、再将聚丙烯基体的地暖片置于等离子体处理机下进行表面处理20秒钟，处理电压是100V，空气气源；

步骤（三）、最后将步骤（一）制备好的导热绝缘环氧涂料喷涂于步骤二处理好的聚丙烯基地暖片表面，然后放入60℃的烘道中烘烤20分钟即可得到导热绝缘环氧涂层。

根据相应的国家标准对制备的样品进行测试，本实施例中制备的绝缘环氧涂层的耐击穿电压为5000V；涂层导热系数是0.5W/(m·K) ，经手工剥落测试显示涂层无剥离。

实施例2、一种电热地暖片用的导热绝缘涂层的制备方法：

步骤（一）、首先将纳米氧化铝粒子按照质量分数的1%的硅烷偶联剂用量进行表面处理，然后将水性环氧树脂：胺类固化剂：水性增粘剂：消泡剂：纳米氧化铝导热粒子：红色色浆按照45:30:2:1:20:1的质量比例常温下高速搅拌15分钟，静止待用；

步骤（二）、再将聚丙烯基体的地暖片置于等离子体处理机下进行表面处理20秒钟，处理电压是100V，空气气源；

步骤（三）、最后将步骤（一）制备好的导热绝缘环氧涂料喷涂于步骤二处理好的聚丙烯基地暖片表面，然后放入60℃的烘道中烘烤20分钟即可得到导热绝缘环氧涂层。

根据相应的国家标准对制备的样品进行测试，本实施例中制备的绝缘环氧涂层的耐击穿电压为6000V；涂层导热系数是0.75W/(m·K) ，经手工剥落测试显示涂层无剥离。

实施例3、一种电热地暖片用的导热绝缘涂层的制备方法：

步骤（一）、首先将纳米氮化铝粒子按照质量分数的1%的硅烷偶联剂用量进行表面处理，然后水性环氧树脂：胺类固化剂：水性增粘剂：消泡剂：纳米氮化铝导热粒子：橙色色浆按照50:40:2:1:5:1的质量比例常温下高速搅拌15分钟，静止待用；

步骤（二）、再将聚丙烯基体的地暖片置于等离子体处理机下进行表面处理20秒钟，处理电压是100V，空气气源；

步骤（三）、最后将步骤（一）制备好的导热绝缘环氧涂料喷涂于步骤二处理好的聚丙烯基地暖片表面，然后放入60℃的烘道中烘烤20分钟即可得到导热绝缘环氧涂层。

根据相应的国家标准对制备的样品进行测试，本实施例中制备的绝缘环氧涂层的耐击穿电压为5000V；涂层导热系数是0.45W/(m·K) ，经手工剥落测试显示涂层无剥离。