[發明專利]一種多功能石墨烯電熱漿料和其制成的多功能電熱膜及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710850758.8
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107682943B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 王俊中;王聰偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: C08G18/75
• 分類號: C08G18/75;H05B3/14;H05B3/20
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種多功能石墨烯電熱漿料，其特征在于：由以下重量配比的原料制備而成：

石墨烯：1-10質量份，

分散液溶劑：20-2000質量份，

表面氧化劑：10-100質量份，

反應乳液：1-20質量份，

助劑：0.1-8質量份，

上述助劑包括以下幾種：

分散劑：0-0.5質量份，

成膜助劑：0-0.5質量份，

防腐劑：0-0.5質量份，

粘結劑：0 -2.5質量份，

消泡劑：0-0.5質量份，

阻燃劑：0-2質量份，

功能性填料：0-1.5質量份，

附著力增強劑；0-0.5質量份；

所述反應乳液中，包括含羥基類乳液、含羧基類乳液、羧基酰化反應的乳液或交聯反應的乳液；

含羥基類乳液包括聚乙烯醇、三聚氰胺甲醛樹脂、聚乙二醇、新戊二醇、三羥甲基丙烷、羥乙基纖維素、聚氨酯中的一種；

含羧基類乳液包括羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸、脂肪酸、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺、衣康酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐、對苯二甲酸、2-氯乙基異氰酸酯、己二酸中的一種；

所述的羧基酰化反應中，反應乳液包含2-(7-氮雜-1-H-苯并三唑-1-基)-1,1,3,3-四甲基脲六氟磷酸、炔丙醇、聚乙烯亞胺中的一種；

交聯反應的乳液包含聚酰胺脂、二甲苯、甲酸、戊二醛、乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅烷偶聯劑中的一種；

所述的多功能石墨烯電熱漿料的制備方法，包括以下步驟：

（1）選取不同尺寸、厚度的石墨烯粉體或液態分散液，進行預分散；

（2）對預分散后的石墨烯進行化學改性；

所述化學改性是引入化學鍵合改性的方法，即對石墨烯表面進行可控氧化，引入羧基、羥基或環氧基活性基團，后利用上述基團與其他活性分子間的化學反應引入共價鍵或離子交換進行化學改性；其中，可控氧化，采用的表面氧化劑包含濃硫酸，濃硝酸，雙氧水，高錳酸鉀中的一種；所述的化學改性中，與石墨烯表面所含羧基、羥基和環氧基活性基團發生化學鍵合改性的活性分子包含：γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、六亞甲基二異氰酸酯、甲基丙烯酸甲酯、環戊基聚乙二醇甲醚、聚賴氨酸、聚乙二醇、鹽酸阿霉素、4-炔丙氧基重氮苯四氟硼酸鹽、氮基聚乙二醇羧酸中的一種；

（3）將修飾改性后不同尺寸石墨烯與反應乳液，各類助劑相混合，攪拌分散；

（4）將上述石墨烯預分散混合液加熱至60~150 ℃均勻攪拌，誘導發生酯化、交聯反應形成石墨烯基均質電熱漿料。

2.根據權利要求1所述的多功能石墨烯電熱漿料，其特征在于：所述的石墨烯為黑灰色粉末；石墨烯厚度＜5 nm，橫向尺寸0.3～50 μm，晶體結構完整。

3.根據權利要求1所述的多功能石墨烯電熱漿料，其特征在于：所述的分散劑包括聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、聚氧乙烯醚丙烯酸酯、聚氧丙烯醚丙烯酸酯、多元醇酯、脂肪胺聚氧乙烯醚中的一種；所述多元醇酯包括脂肪酸聚乙二醇酯；

所述的成膜助劑包括十二醇酯、十二烷基苯磺酸鈉、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一種或多種混合；

所述的防腐劑為山梨酸鉀；

所述的粘結劑包括水性聚氨酯、水性氯醋、水性飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、有機硅樹脂、氟碳樹脂、丙烯酸酯類低聚物、丙烯酸酯類單體、醇酸樹脂、乙烯基樹脂、合成纖維素、聚酰胺樹脂、聚偏氟乙烯樹脂、合成橡膠中的一種；

所述的消泡劑包括硅油、硬脂肪酰胺、硬脂酸鋁中的一種；

所述的阻燃劑包括三氧化二銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁中的一種；

所述的功能性填料包括二氧化鈦，氧化鋯，氧化鋅或氧化鋁中的一種；

所述的附著力增強劑為AP-3000、聚二甲基硅氧烷、達瑪樹脂、丙烯酸雙環戊二烯酯單體中的一種。

4.根據權利要求1所述的多功能石墨烯電熱漿料，其特征在于：步驟（1）所述的石墨烯液態分散液溶劑包括水、脂肪烴類溶劑、芳香烴類溶劑、醇類溶劑、酮類溶劑、醇醚類溶劑中的一種；所述的石墨烯液態分散液的濃度為0.5 mg/mL – 50 mg/mL。