CN105273575A - 一种高强度耐磨电子元件粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高强度耐磨电子元件粉末涂料，包含以下主要成分：环氧树脂、硅烷偶联剂、改性二氧化钛、硅微粉、氧化镁、固化剂、颜料、荧光粉。通过各原料的科学配比和合理的制备方法，所述的粉末涂料具有超强的耐磨性、抗冲击性及附着力。

Description

一种高强度耐磨电子元件粉末涂料及其制备方法

技术领域

本发明涂料领域，具体涉及一种高强度耐磨电子元件粉末涂料及其制备方法。

背景技术

粉末涂料是一种不含有有机溶剂的干态固体粉末，它与一般溶剂型的涂料和水性涂料不同，涂装时不需要用溶剂或水作为分散介质，而是以空气作为分散介质，均匀地涂装在工件表面，加热后形成涂膜的一种新型涂料，这是与其它涂料的显著区别之处。粉末涂料是一种高速发展的涂料品种，具有节能环保、无三废污染等优点，目前已经得到广泛应用，但是一些电子元件对耐磨、耐冲击性的要求较高，目前市场上的粉末涂料无法满足其要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度耐磨电子元件粉末涂料以及制备方法。

本发明提供了一种高强度耐磨电子元件粉末涂料，由如下重量百分比的组分组成：

环氧树脂25%-40%

硅微粉15%-25%

固化剂5%-15%

荧光粉3%-5%

颜料7%-12%

改性二氧化钛15%-25%

氧化镁1.5-3%

硅烷偶联剂1.5%-2.5%

优选的，所述硅微粉粒径为200目。

优选的，所述的固化剂为有机酸或酸酐类固化剂。

优选的，所述的环氧树脂环氧当量为6000-10000g/eq。

优选的，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH792。

优选的，所述改性二氧化钛的制备方法如下：按重量百分比将15-20g的二氧化钛与100g的正己烷放入反应容器中，磁力搅拌20-25min得到预混液，磁力搅拌的功率为700-900W，磁力搅拌的转速为200-400rpm，向预混液中加入质量百分比0.02-0.06%的NaOH溶液调节pH值为8.2-9.2得到溶液A；称取Al₂(SO₄)₃配成浓度为100-103g/L的溶液B，升高上述含有溶液A的反应容器的温度至80-85℃，将8-10g溶液B加入溶液A中搅拌均匀，再加入质量百分比32-37%的盐酸至pH值为6.9-7.2后，陈化2.5-3h，干燥、粉碎得到改性二氧化钛。

一、环氧树脂：

环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。

环氧树脂是非常重要的热固性高分子材料之一，具有粘结强度高，电绝缘性能好，收缩性低，加工性能好等优点，被广泛应用于电子、机械、建筑等各领域。

本发明选择环氧当量为6000-10000g/eq的环氧树脂为主要原料制备粉末涂料。

二、硅微粉

硅微粉是由天然石英（SiO₂）或熔融石英（天然石英经高温熔融、冷却后的非晶态SiO₂）经破碎、球磨（或振动、气流磨）、浮选、酸洗提纯、高纯水处理等多道工艺加工而成的微粉。硅微粉是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料。由于它具备耐温性好、耐酸碱腐蚀、导热性差、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优良的性能，被广泛用于化工、电子、集成电路（IC）、电器、塑料、涂料、高级油漆、橡胶、国防等领域。

硅微粉广泛应用于高档高性能低水泥耐火浇注料及预制件，使用寿命是普通浇注料的三倍，耐火度提高约100℃，高温强度及抗热震性能都明显改善。已普遍应用于：焦炉、炼铁、炼钢、轧钢、有色金属、玻璃、陶瓷及发电等行业。

三、固化剂

固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂，是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应，使热固性树脂发生不可逆的变化过程，固化是通过添加固化（交联）剂来完成的。

本发明选用有机酸或酸酐类固化剂。

四、氧化镁、改性二氧化钛：

本发明添加氧化镁、改性二氧化钛作为补强填充剂，增强了本发明的强度、耐磨性能。其中改性二氧化钛是通过对二氧化钛进行改性加工、从而改变其表面性能得到的，改性过程中，Al₂(SO₄)₃水解，其中铝的存在形式第一阶段是pH值为8.2-9.2时的Al(OH)₃形态，第二阶段是陈化时的NaAlO₂形态，第三阶段pH值为6.9-7.2时，NaAlO₂通过水解形成了表面能极大的亚溶胶，亚溶胶在溶液中剧烈运动，逐渐形成膜状物，并沉积、包覆在二氧化钛表面，这种膜厚薄均匀、结构连续、性质稳定，能够有效反射紫外线、降低二氧化钛的光催化作用，从而大大提高了本发明的抗老化性能，同时改性二氧化钛机械强度和分散度也大大增加，使改性二氧化钛能够稳定的分布在环氧树脂分子所构成的“网状结构”中，因而在受到外界冲击作用力时，环氧树脂分子能有效地将载荷转移到高机械强度的改性二氧化钛上，从而大大提高了本发明的强度和耐磨能力。

五、硅烷偶联剂

本发明使用的硅烷偶联剂能与环氧树脂分子共价结合，形成以硅烷偶联剂为交联点的“交联网络”，增强了本发明的强度和耐磨性能，同时也增强了改性二氧化钛在环氧树脂基体中的分散性，达到亲油疏水、降低表面能、提高其在环氧树脂基体中的相容性的目的，因而在受到外界冲击作用力时，环氧树脂分子能有效地将载荷转移到高机械强度的改性二氧化钛上，从而大大提高了本发明的强度和耐磨能力。

本发明还提供了一种高强度耐磨电子元件粉末涂料的制备方法，包含以下步骤：

步骤一：将搅拌机打开后，将环氧树脂、硅烷偶联剂、改性二氧化钛加入搅拌机内搅拌10-15min，转速为250rpm；调节转速为350rpm，依次加入硅微粉、氧化镁、固化剂、颜料、荧光粉，搅拌25-30min。

步骤二：将搅拌均匀的原料放入挤出机中加热并且挤出，加热温度为80-140℃，挤出的半成品为片状。

步骤三：将片状半成品放入粉碎机中粉碎并研磨成粉状，经筛分即得本发明所述的电子元件粉末涂料。

本发明的有益有效在于：本发明所述的高强度耐磨电子元件粉末涂料通过各原料的科学配比和合理的制备方法，所述的粉末涂料具有超强的耐磨性、抗冲击性及附着力。

具体实施方式

实施例1

本发明提供了一种高强度耐磨电子元件粉末涂料，由如下重量百分比的组分组成：

环氧树脂35%

硅微粉18%

固化剂10%

荧光粉4%

颜料8%

改性二氧化钛20%

氧化镁3%

硅烷偶联剂KH7922%

所述的固化剂为酸酐类固化剂。

所述的环氧树脂环氧当量为6000-10000g/eq。

所述改性二氧化钛的制备方法如下：按重量百分比将15g的二氧化钛与100g的正己烷放入反应容器中，磁力搅拌20-25min得到预混液，磁力搅拌的功率为800W，磁力搅拌的转速为400rpm，向预混液中加入质量百分比0.05%的NaOH溶液调节pH值为8.2-9.2得到溶液A；称取Al₂(SO₄)₃配成浓度为100g/L的溶液B，升高上述含有溶液A的反应容器的温度至85℃，将8g溶液B加入溶液A中搅拌均匀，再加入质量百分比35%的盐酸至pH值为6.9-7.2后，陈化2.5h，干燥、粉碎得到改性二氧化钛。

一种高强度耐磨电子元件粉末涂料的制备方法，包含以下步骤：

步骤一：将搅拌机打开后，将环氧树脂、硅烷偶联剂、改性二氧化钛加入搅拌机内搅拌15min，转速为250rpm；调节转速为350rpm，依次加入硅微粉、氧化镁、固化剂、颜料、荧光粉，搅拌25min。

步骤二：将搅拌均匀的原料放入挤出机中加热并且挤出，加热温度为115℃，挤出的半成品为片状。

步骤三：将片状半成品放入粉碎机中粉碎并研磨成粉状，经筛分即得本发明所述的电子元件粉末涂料。

实施例2

本发明提供了一种高强度耐磨电子元件粉末涂料，由如下重量百分比的组分组成：

环氧树脂40%

硅微粉15%

固化剂15%

荧光粉3%

颜料7%

改性二氧化钛15%

氧化镁2.5%

硅烷偶联剂KH7922.5%

所述的固化剂为酸酐类固化剂。

所述的环氧树脂环氧当量为6000-10000g/eq。

所述改性二氧化钛的制备方法如下：按重量百分比将20g的二氧化钛与100g的正己烷放入反应容器中，磁力搅拌22min得到预混液，磁力搅拌的功率为700W，磁力搅拌的转速为350rpm，向预混液中加入质量百分比0.02%的NaOH溶液调节pH值为8.2-9.2得到溶液A；称取Al₂(SO₄)₃配成浓度为103g/L的溶液B，升高上述含有溶液A的反应容器的温度至80℃，将8g溶液B加入溶液A中搅拌均匀，再加入质量百分比36%的盐酸至pH值为6.9-7.2后，陈化3h，干燥、粉碎得到改性二氧化钛。

一种高强度耐磨电子元件粉末涂料的制备方法，包含以下步骤：

步骤一：将搅拌机打开后，将环氧树脂、硅烷偶联剂、改性二氧化钛加入搅拌机内搅拌20min，转速为250rpm；调节转速为350rpm，依次加入硅微粉、氧化镁、固化剂、颜料、荧光粉，搅拌30min。

步骤二：将搅拌均匀的原料放入挤出机中加热并且挤出，加热温度为120℃，挤出的半成品为片状。

步骤三：将片状半成品放入粉碎机中粉碎并研磨成粉状，经筛分即得本发明所述的电子元件粉末涂料。

实施例3

本发明提供了一种高强度耐磨电子元件粉末涂料，由如下重量百分比的组分组成：

环氧树脂25%

硅微粉25%

固化剂5%

荧光粉5%

颜料12%

改性二氧化钛25%

氧化镁1.5%

硅烷偶联剂KH7921.5%

所述的固化剂为有机酸固化剂。

所述的环氧树脂环氧当量为6000-10000g/eq。

优选的，所述改性二氧化钛的制备方法如下：按重量百分比将18g的二氧化钛与100g的正己烷放入反应容器中，磁力搅拌20min得到预混液，磁力搅拌的功率为900W，磁力搅拌的转速为250rpm，向预混液中加入质量百分比0.05%的NaOH溶液调节pH值为8.2-9.2得到溶液A；称取Al₂(SO₄)₃配成浓度为100g/L的溶液B，升高上述含有溶液A的反应容器的温度至85℃，将8g溶液B加入溶液A中搅拌均匀，再加入质量百分比33%的盐酸至pH值为6.9-7.2后，陈化2.5h，干燥、粉碎得到改性二氧化钛。

一种高强度耐磨电子元件粉末涂料的制备方法，包含以下步骤：

步骤一：将搅拌机打开后，将环氧树脂、硅烷偶联剂、改性二氧化钛加入搅拌机内搅拌18min，转速为250rpm；调节转速为350rpm，依次加入硅微粉、氧化镁、固化剂、颜料、荧光粉，搅拌25min。

步骤二：将搅拌均匀的原料放入挤出机中加热并且挤出，加热温度为90℃，挤出的半成品为片状。

步骤三：将片状半成品放入粉碎机中粉碎并研磨成粉状，经筛分即得本发明所述的电子元件粉末涂料。

实施例4

本发明提供了一种高强度耐磨电子元件粉末涂料，由如下重量百分比的组分组成：

环氧树脂30%

硅微粉20%

固化剂12%

荧光粉3%

颜料10%

改性二氧化钛20%

氧化镁2.5%

硅烷偶联剂KH7922.5%

所述的固化剂为酸酐类固化剂。

所述的环氧树脂环氧当量为6000-10000g/eq。

优选的，所述改性二氧化钛的制备方法如下：按重量百分比将20g的二氧化钛与100g的正己烷放入反应容器中，磁力搅拌20min得到预混液，磁力搅拌的功率为900W，磁力搅拌的转速为300rpm，向预混液中加入质量百分比0.05%的NaOH溶液调节pH值为8.2-9.2得到溶液A；称取Al₂(SO₄)₃配成浓度为100g/L的溶液B，升高上述含有溶液A的反应容器的温度至85℃，将8g溶液B加入溶液A中搅拌均匀，再加入质量百分比32%的盐酸至pH值为6.9-7.2后，陈化2.5h，干燥、粉碎得到改性二氧化钛。

一种高强度耐磨电子元件粉末涂料的制备方法，包含以下步骤：

步骤一：将搅拌机打开后，将环氧树脂、硅烷偶联剂、改性二氧化钛加入搅拌机内搅拌15min，转速为250rpm；调节转速为350rpm，依次加入硅微粉、氧化镁、固化剂、颜料、荧光粉，搅拌30min。

步骤二：将搅拌均匀的原料放入挤出机中加热并且挤出，加热温度为140℃，挤出的半成品为片状。

步骤三：将片状半成品放入粉碎机中粉碎并研磨成粉状，经筛分即得本发明所述的电子元件粉末涂料。

用以上配比的高强度耐磨电子元件粉末涂料采用静电喷涂的方法喷涂于电子元件表面，对电子元件进行检测。

检测项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	检测标准
						耐冲击性，kg.cm	120	108	105	125	GB1732
附着力，级	1	1	1	1	GB1720
						柔韧性，mm	1	1.5	1	1	GB1731
硬度	5	3	4	5	GB6739

此检测数据只针对上述检测样品。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高强度耐磨电子元件粉末涂料，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：

环氧树脂25%-40%

硅微粉15%-25%

固化剂5%-15%

荧光粉3%-5%

颜料7%-12%

改性二氧化钛15%-25%

氧化镁1.5-3%

硅烷偶联剂1.5%-2.5%。

2.如权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于，所述硅微粉粒径为200目。

3.如权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于，所述的固化剂为有机酸或酸酐类固化剂。

4.如权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于，所述的环氧树脂环氧当量为6000-10000g/eq。

5.如权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH792。

6.如权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于，所述改性二氧化钛的制备方法如下：按重量百分比将15-20g的二氧化钛与100g的正己烷放入反应容器中，磁力搅拌20-25min得到预混液，磁力搅拌的功率为700-900W，磁力搅拌的转速为200-400rpm，向预混液中加入质量百分比0.02-0.06%的NaOH溶液调节pH值为8.2-9.2得到溶液A；称取Al₂(SO₄)₃配成浓度为100-103g/L的溶液B，升高上述含有溶液A的反应容器的温度至80-85℃，将8-10g溶液B加入溶液A中搅拌均匀，再加入质量百分比32-37%的盐酸至pH值为6.9-7.2后，陈化2.5-3h，干燥、粉碎得到改性二氧化钛。

7.一种高强度耐磨电子元件粉末涂料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一：将搅拌机打开后，将环氧树脂、硅烷偶联剂、改性二氧化钛加入搅拌机内搅拌10-15min，转速为250rpm；调节转速为350rpm，依次加入硅微粉、氧化镁、固化剂、颜料、荧光粉，搅拌25-30min；

步骤二：将搅拌均匀的原料放入挤出机中加热并且挤出，加热温度为80-140℃，挤出的半成品为片状；

步骤三：将片状半成品放入粉碎机中粉碎并研磨成粉状，经筛分即得本发明所述的电子元件粉末涂料。