功能型散热涂料

张作华2023-12-06 11:14阅读 19026

功能型散热涂料

赛化云防腐蚀技术总监 51防腐蚀论坛资深版主张作华

散热涂料是一种提高物体表面散热效率，降低体系温度的特种涂料，也就是功能型涂料。该功能型涂料有溶剂型、水性及（无溶剂）粉体几种类型，如果从使用温度分有低温（<200℃）、中温（200℃-600℃）及高温（>600℃）三种类型。散热涂料在不同温度下，散热效率不一样；所以使用散热涂料还需要根据发热物体的表面温度来选择。

散热涂料在工业及民用领域应用非常广泛，如需要散热降温的CPU、LED灯具、电器、机柜、电线电缆、暖气片、风机风扇、热力管道、罐体、工业设备、建筑、水箱、交通工具等；需要加强热交换的如真空炉、真空暖气片、真空管道、真空干燥器、热交换器、传导面积小对流空间不大的物体设备等；需要对传导系数较小的物体进行散热降温，如塑料、橡胶、PVC、玻璃钢、陶瓷、水泥、布匹、皮革、纸张、玻璃、木材等；需要散热又需要防水绝缘的如金属、纤维等；需要保健的医疗产品如远红外辐射治疗仪；在居住房间内壁涂装远红外辐射涂料还可以对人体具有很好的健康保健效果。这种通过涂料散热的方法经济、简单、方便，效果非常好，其不但能够将对设备仪器造成危害的热量扩散出去，如CPU,LED灯具，电机，电柜箱等；而且还可以将有用的热量进行更强的热交换，提高环境温度，如冬天使用的暖气炉，散热器等。因此，散热涂料是热源传导的理想媒介，是利弊同时适用的功能型涂料，既能够减小热量对仪器设备产生的不利影响；也可以加强热量的传导交换。因此有人将热量和热源形象的比喻为“太阳”，也就是说夏天的火辣辣的太阳危害我们的皮肤，容易灼伤皮肤而冬天的太阳却营养我们的皮肤，那么散热涂料就如护肤霜一样可以起到利弊兼顾的作用。当然这种比喻有点勉强，可是也充分说明散热涂料对于热量传导的双向应用效果，可以根据实际需要进行选择。

散热究竟是通过什么样的方式进行传导和散热的呢？热传导专家认为具体是通过以下几种途径实现：传导散热，就是热量通过接触的方式，传送给温度较低的物体，比如CPU的热量是通过CPU外封装金属与散热器紧密结合，热量通过金属件传导出来；对流散热，就是凭借流体流动来交换热量，这种流体通常为空气，还如CPU，散热器与空气之间的散热都是通过空气散热的，风扇作用就是加大空气流量，提高散热效率；辐射散热，就是以辐射形式将热量传递给温度较低的周围环境，再如CPU散热器一部分热量是人眼看不见的，必须通过仪器检测才能探测出来，这部分散热就是辐射散热；蒸发散热，就是发热体通过表面的液体蒸发来进行散热，如人体汗液蒸发，热电厂循环水散热系统，其中之一就是水冷却塔热水散热冷却。

从上述散热的几种途径可以看出，如果能够在原有散热条件下，可以涂装散热涂料，就能赋能散热设施，极大的提高散热效率。为取得最大化的散热效果，可以在选材、设计或者涂装散热涂料等工艺多方面综合组合式应用，如使用导热系数高的材料，常见的是铜和铝；增大散热面积，平面改成翅翼或者波纹形式；加大空气流量，增加发热体与散热体接触面；涂装散热涂料，提高辐射率，导热率，对于蒸发散热方式，散热涂料还可以吸收空气中的水分，被汽化的水分增加蒸发散热，又可以避免使用水分的不足，确实是一举两得，事半功倍的效果。因此，散热涂料是最简单，最方便而且最广泛的散热方法，相对于单独散热功能的散热涂料经过涂料研发人员的改进和创新，具有复合性能的散热涂料也相继问世并且大量应用到实践中，取得良好的经济效益。如纳米辐射散热涂料，集防腐，防水，绝缘，自洁等多功能一体，解决了高湿，高蚀，高压环境下的仪器设备散热难题，一些3C涂料也融合了辐射散热的技术，确保了3C电器物品的使用寿命。

笔者了解到，随着新能源电动汽车的普及，大量的电动汽车走进千家万户，随之配套的充电桩及供电配电柜屹立在各个小区及充电站。这些配电柜都是不饱和玻璃钢全封闭结构，露天环境下特别是夏天内部温度高，散热不理想，导致充电系统经常发生故障。玻璃钢电柜生产企业技术人员就此问题咨询笔者有没有好的办法，笔者根据上述几种散热途径建议首先使用散热涂料，另外还需要设计配电柜空气对流散热设备（如风扇），减小玻璃钢厚度，采用波纹型结构增加散热面积和强度，玻璃钢成型树脂必须添加导热粉，提高散热效率。相信通过一系列的综合的散热工艺，笔者十分肯定会解决配电柜散热不良导致的运行故障问题，以此类推到其他仪器设备和物件散热的难题，都可以通过这种综合散热工艺得以解决。

散热涂料施工方法基本与喷涂的防腐涂料施工方法相同，溶剂型，水性散热涂料可以采用刷涂，喷涂和浸涂及电泳的涂装方法，粉体散热涂料只能通过喷涂的方法施工，例如国内一款为TM90-40的高辐射散热降温涂料的施工方法如下：
1.金属表面处理，人工或者机械打磨，达到GB8923规定的St3要求，喷砂达到Sa2 1/2要求，粗糙度在40-50μm左右。表面干燥，无油无灰尘，无杂质。
2.非金属表面处理，基材预处理（粗糙处理），表面无粉化，干燥，无油无灰尘，无杂质。
3.底漆涂装，采用散热涂料配套底漆（也有直接使用散热涂料的），均匀无漏，不流挂，不堆积。
4.散热涂料涂装，刷涂，辊涂，浸涂都可以，刷涂时必须控制涂层厚度。喷涂采用高压无气喷涂，或者自动化流水线喷涂，结构复杂不易涂装的表面可以使用浸涂，浸涂时注意浸涂次数及粘稠度。
5.施工温度25℃左右，空气相对湿度<85%，表干30分钟，实干不低于48小时，避免大风，扬尘及雨淋，通风良好。

散热涂料在工业及民用领域的广泛应用，一直备受瞩目，是节约能源，降低成本，实现绿色低碳的重要途径和方法之一；更是保证仪器设备，特别是重要的，高端的仪器设备正常运行和使用寿命的技术手段；关键的是减少了因为散热不良而引起的设备损坏危害，特别是一些致命性的危害，为社会和经济创造了无限的“隐形价值”。

当今世界，随着电子技术，航空航天技术，智能产品的的飞速发展，使用功能越来越多，功率也会越来越大，产生的热量也因此不断增加，另外取暖产品的最大化热量交换，都给散热技术带来前所未有的各种各样的新问题。我们有理由相信，散热涂料也会在这波潮流下呈现繁荣景象，而且会对散热涂料的进一步开发创新产生积极的推波助澜效应。

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标签：涂料涂装聚氨酯玻璃钢防腐表面处理

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