一种用于高铁齿轮箱水性碳纳米管散热涂料的制备方法与流程

1.本发明涉及水性碳纳米管散热涂料的制备方法技术领域，尤其是一种用于高铁齿轮箱水性碳纳米管散热涂料的制备方法。

背景技术：

2.近几年我国高速铁路建设高速发展，据中国铁路总公司报道，截止到2017年底，我国铁路营业里程达到12.7万公里，其中高速铁路2.5万公里，占铁路营业里程的20％，高铁运营里程世界第一。齿轮箱是高速列车的动力传动装置，是高速列车的核心部件之一，其工作性能的好坏直接影响到高速动车组运行的可靠性和安全性。
3.齿轮箱需要满足加速减速以及离合的功能，在加速减速过程中容易造成内部温度过高散热性能差影响齿轮箱正常工作。

技术实现要素：

4.为了克服现有的不足，本发明提供了一种用于高铁齿轮箱水性碳纳米管散热涂料的制备方法。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于高铁齿轮箱水性碳纳米管散热涂料的制备方法，其特征是，主要由以下几个部分组成：碳纳米管分散液的制备、无机填料氮化硼与碳纳米管的分散液的制备和水性碳纳米管散热涂料的制备。
6.根据本发明的另一个实施例，进一步包括，将碳纳米管入浓度为2-8m的硝酸溶液中，在100-140
°
c回流1-24h后过滤，将滤出物洗涤至中性，真空干燥后通过粉碎机粉碎，加入蒸馏水，使用高速混合机混合，加入分散剂和助分散树脂，再使用磨砂机反复研磨，得到均一且涂布无颗粒的碳纳米管分散液。
7.根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述碳纳米管、分散剂和助分散树脂用量的质量分数分别为3.5%、0.5%和6%。
8.根据本发明的另一个实施例，进一步包括，氟碳树脂与碳纳米管分散液混合，以500rpm以上的速度搅拌同时加入氮化硼粉末，搅拌30min以上后放入磨砂机研磨2h以上，得到无机填料氮化硼与碳纳米管的分散液。
9.根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述碳纳米管分散液、氟碳树脂和氮化硼按照3:6:1质量配合比。
10.根据本发明的另一个实施例，进一步包括，将流平剂、氟碳树脂固化剂和无机填料氮化硼与碳纳米管的分散液混合，以500rpm以上的速度搅拌30min以上，而后静置消泡得到水性碳纳米管散热涂料。
11.根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述流平剂、氟碳树脂固化剂和无机填料氮化硼与碳纳米管按照1:5:1质量配合比配合。
12.本发明的有益效果是，制备方法简单，材料的化学稳定性和热稳定性好，生产控制简单，将水性碳纳米管散热涂料涂覆在散热片表面能够有效促进齿轮箱中热量消失。
具体实施方式
13.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于高铁齿轮箱水性碳纳米管散热涂料的制备方法，其特征是，主要由以下几个部分组成：碳纳米管分散液的制备、无机填料氮化硼与碳纳米管的分散液的制备和水性碳纳米管散热涂料的制备。
14.根据本发明的另一个实施例，进一步包括，将碳纳米管入浓度为2-8m的硝酸溶液中，在100-140
°
c回流1-24h后过滤，将滤出物洗涤至中性，真空干燥后通过粉碎机粉碎，加入蒸馏水，使用高速混合机混合，加入分散剂和助分散树脂，再使用磨砂机反复研磨，得到均一且涂布无颗粒的碳纳米管分散液。
15.根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述碳纳米管、分散剂和助分散树脂用量的质量分数分别为3.5%、0.5%和6%。
16.根据本发明的另一个实施例，进一步包括，氟碳树脂与碳纳米管分散液混合，以500rpm以上的速度搅拌同时加入氮化硼粉末，搅拌30min以上后放入磨砂机研磨2h以上，得到无机填料氮化硼与碳纳米管的分散液。
17.根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述碳纳米管分散液、氟碳树脂和氮化硼按照3:6:1质量配合比。
18.根据本发明的另一个实施例，进一步包括，将流平剂、氟碳树脂固化剂和无机填料氮化硼与碳纳米管的分散液混合，以500rpm以上的速度搅拌30min以上，而后静置消泡得到水性碳纳米管散热涂料。
19.根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述流平剂、氟碳树脂固化剂和无机填料氮化硼与碳纳米管按照1:5:1质量配合比配合。
20.实施例1选择碳纳米管分散液、氟碳树脂和氮化硼按照3:6:1质量配合比，按照步骤依次制备得出水性碳纳米管散热涂料，实际涂料成膜物质中氮化硼含量为14%。
21.对比例1选择碳纳米管分散液、氟碳树脂和氮化硼按照6:12:0质量配合比，按照步骤依次制备得出水性碳纳米管散热涂料，实际涂料成膜物质中氮化硼含量为0%。
22.对比例2选择碳纳米管分散液、氟碳树脂和氮化硼按照6:12:4质量配合比，按照步骤依次制备得出水性碳纳米管散热涂料，实际涂料成膜物质中氮化硼含量为25.4%。
23.对比测试方法：首先采用多功能固体密度测试仪对涂层固化后的薄膜密度进行测试，测试涂料涂层的热扩散系数，根据测试的密度和比热容的数值以及涂层热扩散系数3个参数计算制得的涂料涂层的热导率；其次散热效果由温度降低幅度来表征，对于恒定热量输出的热源，温度升高时，热源的热交换散热和热辐射散热的总体散热速度加快，散热速度与热源发热速度达到平衡时其温度稳定，由此平衡温度越低，表明达到同样的散执速度时要求的温度越低，即同样温度下，该体系的散热速度越快；其次通过涂料的附着力是指涂层与被涂物件表面结合在一起的牢固程度是测试涂料的物理机械性能的重要指标之一，附着力测试按照gb9286-1988《划格法》进行粉末涂料附着力等级。
24.实施例和对比例1以及对比例2对比结果：
具体而言，随着氮化硼含量的增加，涂料涂层的热导率逐渐提高。涂料中无氮化硼添加时，由于碳纳米管的作用涂料涂层的热导率为 1.197w/（m
·
k），随着氮化硼含量提高，氮化硼用量为 25.4%时，涂料涂层热导率达到8.5w/（m
·
k），氮化硼用量为14.0%时，涂料涂层热导率达到 7.0w/（m
·
k），可以达到正常使用要求；氮化硼零添加的样品在碳纳米管的单独作用下能使高温物体降温 15.2k，氮化硼的加入能提高涂料涂层对高温物体的降温幅度随着氮化硼用量增加涂料涂层的降温效果有所提升，当氮化硼用量过高时，涂料涂层的降温效果反而下降，在氮化硼量为14.0%之前，氮化硼的提高能有效体感涂料涂层的热导率.使得热量快速传递到涂层表面，并通过辐射作用散去，而当氮化硼含量过高，使得涂层表面碳纳米管浓度下降.氮化硼辐射率远低于碳纳米管，故涂层的散热效率下降，当氮化硼用量为25.4%时，涂料涂层的降温幅度为22k;当氮化硼用量为 14.0%时，涂料涂层的降温幅度为 25.0k，可以满足基本使用要求；作为小分子填料.氮化硼颗粒在树脂中分散.含量较高时氮化硼颗粒对树脂与基底接触面产生作用使得树脂与基底的连接牢度下降，使得涂料涂层容易脱落，所以氮化硼的加入对涂料的附着力有较大的影响，氮化硼的加入降低了涂料的附着力，当氮化硼的含量达到 20%以上时涂料涂层的附着力为4级，表面涂层中至少有 35%脱落，直接影响涂料的使用效果，因此，涂料中氮化硼的用量最好控制在14.0%此时涂层附着力等级为2级，可正常使用。
25.根据实施例和对比例1以及对比例2对比结果显示，随着氮化硼的用量增加，涂料涂层的热导率和散热效果逐渐提高，到14%左右是接近达到最优效果，但随着氮化硼用量增加，涂料涂层的附着力下降很多，氮化硼用量在20%以上时涂料涂层脱落严重，所以最优选择碳纳米管分散液、氟碳树脂和氮化硼按照3:6:1质量配合比，按照步骤依次制备得出水性碳纳米管散热涂料，实际涂料成膜物质中氮化硼含量为14%来制备水性碳纳米管散热涂料，能够满足高铁齿轮箱的性能要求，且制备方法简单，材料的化学稳定性和热稳定性好，生产控制简单。
26.以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种用于高铁齿轮箱水性碳纳米管散热涂料的制备方法，其特征是，主要由以下几个部分组成：碳纳米管分散液的制备、无机填料氮化硼与碳纳米管的分散液的制备和水性碳纳米管散热涂料的制备。2.根据权利要求1所述的用于高铁齿轮箱水性碳纳米管散热涂料的制备方法，其特征是，将碳纳米管入浓度为2-8m的硝酸溶液中，在100-140
°
c回流1-24h后过滤，将滤出物洗涤至中性，真空干燥后通过粉碎机粉碎，加入蒸馏水，使用高速混合机混合，加入分散剂和助分散树脂，再使用磨砂机反复研磨，得到均一且涂布无颗粒的碳纳米管分散液。3.根据权利要求2所述的用于高铁齿轮箱水性碳纳米管散热涂料的制备方法，其特征是，所述碳纳米管、分散剂和助分散树脂用量的质量分数分别为3.5%、0.5%和6%。4.根据权利要求1所述的用于高铁齿轮箱水性碳纳米管散热涂料的制备方法，其特征是，氟碳树脂与碳纳米管分散液混合，以500rpm以上的速度搅拌同时加入氮化硼粉末，搅拌30min以上后放入磨砂机研磨2h以上，得到无机填料氮化硼与碳纳米管的分散液。5.根据权利要求4所述的用于高铁齿轮箱水性碳纳米管散热涂料的制备方法，其特征是，所述碳纳米管分散液、氟碳树脂和氮化硼按照3:6:1质量配合比。6.根据权利要求1所述的用于高铁齿轮箱水性碳纳米管散热涂料的制备方法，其特征是，将流平剂、氟碳树脂固化剂和无机填料氮化硼与碳纳米管的分散液混合，以500rpm以上的速度搅拌30min以上，而后静置消泡得到水性碳纳米管散热涂料。7.根据权利要求1所述的用于高铁齿轮箱水性碳纳米管散热涂料的制备方法，其特征是，所述流平剂、氟碳树脂固化剂和无机填料氮化硼与碳纳米管按照1:5:1质量配合比配合。

技术总结

本发明涉及水性碳纳米管散热涂料的制备方法技术领域，尤其是一种用于高铁齿轮箱水性碳纳米管散热涂料的制备方法，其特征是，主要由以下几个部分组成：碳纳米管分散液的制备、无机填料氮化硼与碳纳米管的分散液的制备和水性碳纳米管散热涂料的制备。本发明的有益效果是，制备方法简单，材料的化学稳定性和热稳定性好，生产控制简单，将水性碳纳米管散热涂料涂覆在散热片表面能够有效促进齿轮箱中热量消失。量消失。