浙江亘元涂料科技有限公司 张和明
本项目属于涂料制造技术领域，尤其涉及一种透明高导热涂层在木质地暖地板领域的应用。
一、 背景技术
随着国民经济的不断发展，人们对环境适应度的要求日益提高，同时对住宅中取暖系统的投入也日渐增加，目前国内大多利用热水管铺设后再铺设实木地板和其他地面装饰板，另外采用碳素晶体发热板作为导热层，再在上面铺设木地板和其他地面复合地板，还有目前查询了相关新技术研究开发方面资料采用以碳晶粉、石墨粉、硅胶粉、硅藻粉等导热材料制造导热涂料，针对目前地暖地热行业所利用的方法存在以下问题：
1、目前大多采用先铺设地板木条，再做隔热膜，然后安装地热水管，再后铺设木地板或地面装饰板。不管木地板和地面装饰板由于它的导热系数在0.1~0.3 w/m-k左右、导热性差，想达到室内取暖效果必须提前4小时开启，造成了电力、煤炭等能源的巨大浪费。
2、采用碳素晶体发热作为热能，上面铺设木地板或地面装饰板也存在着导热速度慢、造价高，能源、资源浪费大。
3、采用普遍导热材料制造成导热涂料，由于制成涂料透明度不高，颜色深(在利用黑色石墨粉的情况下)，不能制成透明底漆，只能作为地板背面漆使用，那就达不到高导热的效果。
4、采用本产品后，涂料的干膜厚度达到60um时，其导热速率为38w/m-k，使普通地板导热速度提高152倍，是普通导热涂层的20倍。
二、 涂料制备特点
创新一：采用纳米级的导热材料，透明度高，可以制备高透明聚酯漆导热涂层，作为传统的PU木地板底漆使用，整块木板可采用浸涂、淋涂、刷涂等涂装工艺，让地板表面形成高导热涂层带。木地板表面经600目砂纸打磨颗粒后再涂PU水晶地板清面漆，从而达到既有高导热性能，又能满足高透明木质纹的外观装饰效果。
创新二：以碳化硅（导热系数为83.6w/m-k）、纳米碳化硅（导热系数为165w/m-k）为主要导热材料，该材料表比面积大，表面活性高，晶体结构稳定，具有极好的导热性、稳定性。既具有高硬度、高耐磨性和自润滑性，又具有高热传导系数、低热膨胀系数等特点。
创新三：采用添加高导热纳米石墨烯（导热系数为5300w/m-k）以及纳米氮化铝（导热系数为165-275w/m-k）的办法，提高了热传导速度。石墨烯是由SP²碳原子以蜂窝状晶格构成的二维单原子层结构，每个碳原子周围有3个碳原子周围有3个碳原子成键。而且每个碳原子均为SP²杂化，剩余一个P轨道的电子形成大TT键，在导热过程中碳原子晶格振动和声子运动起到高导热作用。纳米氮化铝是单晶体结构，表比面积大，表面活性高，其性能与纳米碳化硅相似，具有较高的热传导性。
创新四：通过使用硅烷偶联剂，可使无机物和有机物界面架起“分子桥”，把两种悬殊的材料连接在一起提高涂膜的致密性和涂膜的导热速率。
综上所述:釆用高导热材料制成的导热涂料导热系数为86.8w/m-k;导热速率是目前木地和装饰板120和100倍以上。
三、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：涂料用材料配比（重量）
序 号 |
物料名称 |
配方中含量（%） |
1 |
碳化硅 |
30-35 |
2 |
纳米碳化硅 |
3-6 |
3 |
纳米氮化铝 |
2-7 |
4 |
纳米石墨烯 |
0.6-2.5 |
5 |
5-15 |
|
6 |
0.3-2 |
|
7 |
环氧硅烷偶联剂 |
0.3-0.6 |
8 |
35-45 |
|
9 |
0.2-0.6 |
|
10 |
3-5 |
|
11 |
0.6-1.5 |
|
12 |
丁酯 |
4-8 |
四、涂料生产工艺流程以及涂料配方中各种材料特性:
1.涂料生产工艺流程:
碳化硅 纳米碳化硅 偶联剂 丁酯 PMA → 浸泡12小时后→投入聚酯树酯→分散→在搅拌情况下11.9.6.5.4.3.依次投入→开动高速分散机 1400转／分钟; 需30分钟→检验→过滤包装→成品入库
2. 涂料配方中各种材料特性:
碳化硅.纳米碳化硅. 纳米氮化铝. 纳米石墨烯在配方中作为高导热材料, 具有较高的热传导性。
透明粉即硅微粉其分子结构与上述材料不同透明度高,在配方中起到填充作用,可采用1250目,可起到辅助导热作用.
硬脂酸锌在配方中起到改善漆膜表面效果,提高漆膜表面打磨性,增强面漆对底漆的层间附着力.
环氧硅烷偶联剂在配方中使用硅烷偶联剂，可使无机物和有机物界面架起“分子桥”，把两种悬殊的材料连接在一起提高涂膜的致密性和涂膜的导热速率。
聚酯树脂在配方中起到连接作用,采用1165H型聚酯树脂,具有优异的干燥性.粘连性好.附着力强等漆膜特性.
消泡剂可防止油漆在施工过程中产生泡沬,避免漆膜干燥过程中因泡沬破灭所产生的针孔.缩孔等弊病.本发明釆用丙烯酸改性消泡剂,是徳国毕克公司生产的BYK354消泡剂.
配方中的PMA即丙二醇甲醚醋酸酯.丁酯即乙酸丁酯调整油漆粘度,具有溶解力强.有机挥发物(VOC)添加少,低毒性等优点.
配方中的聚酰胺蜡即聚酰胺蜡大多是将脂肪酸酰胺在天然石蜡中乳化产生极性，作为防沉.防流挂用, 它的膨润结构成网状，有非常好的强度和耐热性，贮存稳定性好，在涂料体系中具有极佳的防沉效果，可提高涂料的触变性。
五、该项目地暖木地板透明高导热底漆实试检测结果:
序号 |
项 目 |
技 术 指 标 |
|
Pu通用透明底漆(GB/T 2009)国标 |
本发明实测结果 |
||
1 |
容器中状态 |
搅拌后均匀无硬块 |
搅拌后均匀无硬块 |
2 |
施工性 |
施涂无障碍 |
施涂无障碍 |
3 |
表干/h ≤ |
1 |
1 |
4 |
实干/h ≤ |
24 |
12 |
5 |
贮存稳定性（50 ℃ 7h） |
无异常 |
无异常 |
6 |
附着力(划格间距2mm)/级 |
1 |
1 |
7 |
耐干热性[(90±2)℃,15mlm]/级 |
/ |
1 |
8 |
打磨性 |
易打磨 |
易打磨 |
9 |
耐水性(24 h) |
/ |
不起泡、不脱落 |
10 |
耐酸性(2 h) |
/ |
不起泡、不脱落 |
11 |
耐碱性(2 h) |
/ |
不起泡、不脱落 |
12 |
耐黄变性(168 h) △E |
≤0.3 |
≤0.2 |
13 |
导热系数 w/m-k |
/ 实际检测结果0.166 |
86.8 |
14 |
挥发性有机化学物(VOC) g/kg |
≤50 |
≤32 |
15 |
涂层耐温变性,3次循环 |
/ |
无异常 |
六、本发明利用高透明高导热涂料作为传统的PU透明聚酯底漆直接使用，使用时与PU通用聚氨酯固化剂和PU通用通用聚氨酯漆稀释剂(配比:地暖木地板透明高导热底漆: PU通用聚氨酯固化剂: PU通用聚氨酯漆稀释剂=1:0.5:0.3)的重量比，无需特殊的涂装工艺，施工简单，附着力强、耐磨性均优于PU透明底漆，制成的地暖地板达到高导热效果
(0)
