[發(fā)明專利]一種石墨烯低壓發(fā)熱涂料及其制備方法

在審

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• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106752878A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李洪鋒;李賀
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州碳豐石墨烯科技有限公司
• 主分類號: C09D175/14
• 分類號: C09D175/14;C09D7/12;C09D7/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種納米功能性涂料，具體為一種石墨烯低壓發(fā)熱涂料及其制備方法。

背景技術(shù)

電熱涂料按照是否添加導(dǎo)電材料分為添加型與非添加型兩大類。添加型電熱涂料的基料不具有導(dǎo)電能力，必須要摻加導(dǎo)電填料或?qū)щ娭鷦６翘砑有碗姛嵬苛系幕献陨砟軌驅(qū)щ姡恍枰偬砑悠渌麑?dǎo)電材料。按粘結(jié)劑的種類可分為：無機(jī)系電熱涂料和有機(jī)系電熱涂料兩類。無機(jī)系電熱涂料屬添加型電熱涂料，主要采用貴重金屬顆粒填料、金屬氧化物填料、炭黑粉、石墨粉、炭纖維和無機(jī)鹽類材料等作為導(dǎo)電填料，以堿金屬硅酸鹽作為粘結(jié)劑配制而成。有機(jī)系電熱涂料需要添加一種或一種以上的有機(jī)粘結(jié)劑才具有導(dǎo)電性。

日本的昭和電工等涂料公司相關(guān)研究者研制成的電熱涂料，主要是由硅酸鹽和有機(jī)高分子聚合物作粘結(jié)劑，加入炭黑、石墨、金屬系或金屬氧化物材料制成電熱涂料，也稱電發(fā)熱漆。其原理是利用導(dǎo)電涂層的導(dǎo)電性能，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，但其缺點(diǎn)是涂層發(fā)熱溫度不高、易脫落，粘結(jié)劑耐熱性不強(qiáng)、局部點(diǎn)易燒焦、導(dǎo)電填料易氧化和涂層脫離結(jié)構(gòu)常出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致涂層在使用過程中存在變質(zhì)問題。目前由于技術(shù)的提升，市場比較常見的幾乎都是在成膜基料中加入處理后的超導(dǎo)金屬粉末，導(dǎo)電性得到提高，但熱轉(zhuǎn)化效率比較低，且長時(shí)間還是會出現(xiàn)填料氧化。另外也有用聚苯胺、乙炔炭黑、碳纖維粉做為填料，經(jīng)過告訴分散于成膜基料中，供電電壓有一定的局限性，在24V以下發(fā)熱效果不是很可觀，實(shí)用的局限性比較小。還有一種方法是用無電解電鍍法在片狀云母上鍍Ni-P合金而成的導(dǎo)電性粉末，以其為發(fā)熱原料的面狀發(fā)熱體。將這種原料分散在聚氨酯類樹脂中所得的面狀發(fā)熱體，膜厚為100μm，用較低的電壓就能獲得高發(fā)熱率，但由于電鍍工藝復(fù)雜，長時(shí)間會出現(xiàn)部分氧化、基底和涂層之間出現(xiàn)膨脹收縮不均勻而處在研發(fā)階段，實(shí)用性不強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的低壓發(fā)熱涂料長時(shí)間使用后涂層氧化，發(fā)熱溫度不均勻的缺陷，提供一種石墨烯低壓發(fā)熱涂料及其制備方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

一種石墨烯低壓發(fā)熱涂料，包括以下重量份數(shù)的各組分：

石墨烯碳納米管漿料：55～75份；

丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液：18～25份；

水：8～12份；

二丙二醇二甲醚：0.1～2份；

消泡劑：0.1～0.3份；

流平劑：0.1～0.3份。

進(jìn)一步的，根據(jù)具體施工溫度，該石墨烯低壓發(fā)熱涂料的配方中還包括丙二醇：0.1～3份。

優(yōu)選的，一種石墨烯低壓發(fā)熱涂料，包括以下重量份數(shù)的各組分：

石墨烯碳納米管漿料：65份；

丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液：21份；

水：10份；

二丙二醇二甲醚：1份；

消泡劑：0.2份；

流平劑：0.1份；

丙二醇：2份。

進(jìn)一步的，所述的石墨烯碳納米管漿料，包括以重量百分比計(jì)的分散劑PVP 0.2％～0.5％，石墨烯1.5％～2.5％，碳納米管2.5％～4.5％，其余為溶劑水。

一種石墨烯低壓發(fā)熱涂料的制備方法，包括以下步驟：

1)、將石墨烯碳納米管加入到納米研磨機(jī)中研磨24h，碾磨至細(xì)度＜30um；

2)、緩慢加入丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液或丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液，充分?jǐn)嚢?.5h以上，直至充分混合；根據(jù)溫度情況，加入丙二醇作為防凍劑，冬天加，夏天不加；

3)、緩慢加入消泡劑和二丙二醇二甲醚；

4)、靜置至無泡；

5)、加入流平劑，緩慢攪拌1.5h；

6)、靜置，質(zhì)檢。

優(yōu)選的，石墨烯碳納米管漿料的制備方法為把分散劑PVP溶于水中，分次加入石墨烯和碳納米，攪拌、分散，直至加完。

本發(fā)明選擇丙烯酸改性聚氨酯樹脂乳液的理論依據(jù)：丙烯酸改性聚氨酯樹脂是由丙烯酸酯類和甲基丙烯酸酯類及其它烯屬單體共聚制成的樹脂；丙烯酸改性聚氨具有優(yōu)良的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率,具有優(yōu)異的水解穩(wěn)定性，聚合物溶液通過溶劑揮發(fā)、固化、形成致密的高分子膜。

本發(fā)明選擇二丙二醇二甲醚的理論依據(jù)：二丙二醇二甲醚是一種多用途環(huán)保型溶劑，有微弱的醚類氣味，適當(dāng)?shù)膿]發(fā)速度，化學(xué)上優(yōu)異的穩(wěn)定性，極優(yōu)異的溶解性能，對人體有較高的安全性。