[發(fā)明專(zhuān)利]一種水性PTC電熱涂料及其制備方法與應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810412335.2
• 申請(qǐng)日: 2018-05-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110437690A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳名海;崔亮;游常;趙鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陳名海
• 主分類(lèi)號(hào): C09D133/04
• 分類(lèi)號(hào): C09D133/04;C09D175/04;C09D167/00;C09D5/24
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本發(fā)明公開(kāi)了一種水性PTC電熱涂料及其制備方法與應(yīng)用。所述水性PTC電熱涂料包含：導(dǎo)電碳材料、水性聚合物乳液、助劑、水性粘結(jié)樹(shù)脂及水，其中，所述水性聚合物乳液的玻璃化溫度低于40℃，膠粒粒徑大于100nm，且所述水性聚合物乳液的膠粒能夠在高于玻璃化溫度時(shí)軟化及體積膨脹變形。本發(fā)明利用大尺寸乳液膠粒在成膜過(guò)程中形成膠粒堆積，使導(dǎo)電碳材料在膠粒組裝間隙形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，利用該乳液膠粒樹(shù)脂低玻璃化溫度的特點(diǎn)，在熱循環(huán)過(guò)程中產(chǎn)生凝固?軟化轉(zhuǎn)變，以及體積膨脹，帶動(dòng)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)變化，從而改變涂層內(nèi)部的電阻，獲得PTC效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電加熱涂料功率的調(diào)控；并且，該水性PTC電熱涂料制備簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電熱涂料，特別涉及一種水性PTC電熱涂料及其制備方法與應(yīng)用，屬于電熱涂料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

PTC(Positive Temperature Coefficient)效應(yīng)，即正溫度系數(shù)效應(yīng)，是指此材料的電阻會(huì)隨溫度的升高而增加。PTC效應(yīng)在電加熱元件中可以有效保護(hù)發(fā)熱體，隨著溫度升高，電阻增大，功率下降，可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自適應(yīng)調(diào)控，是一種安全可靠的過(guò)熱保護(hù)手段。現(xiàn)有PTC材料大部分是無(wú)機(jī)物，其中PTC陶瓷已經(jīng)大量使用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。高分子基PTC材料主要利用結(jié)晶型聚合物的加熱循環(huán)中結(jié)晶行為以及自身熱膨脹特性帶動(dòng)其中導(dǎo)電填料改變導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其電阻的調(diào)控，從而發(fā)揮出PTC效應(yīng)。其中以聚烯烴為基體的高分子基PTC電熱材料，如高密度聚乙烯/炭黑共混擠出的復(fù)合材料，在中低溫加熱領(lǐng)域獲得了大量應(yīng)用。

隨著人們對(duì)面狀發(fā)熱源的認(rèn)識(shí)和理解，其發(fā)熱均勻、熱能利用率高、輻射面積大、電流密度低、電磁輻射低等特點(diǎn)日益受到關(guān)注。但現(xiàn)有印刷涂布類(lèi)的面狀電熱膜普遍采用的碳材料電熱材料是一種NTC材料，存在較大的安全問(wèn)題。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利201410217613.0公開(kāi)了一種雙控溫PTC導(dǎo)電印刷油墨及其制備方法，采用兩種樹(shù)脂：結(jié)晶型樹(shù)脂和非結(jié)晶型樹(shù)脂，通過(guò)互配調(diào)整油墨的PTC效應(yīng)。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利201310504189.3公開(kāi)了一種調(diào)節(jié)功率的導(dǎo)電油墨及其制備方法和應(yīng)用，直接采用聚烯烴類(lèi)樹(shù)脂為粘結(jié)劑，借鑒PTC電阻的原理，通過(guò)聚烯烴材料升溫降溫循環(huán)的結(jié)晶融化實(shí)現(xiàn)PTC功能。隨著我國(guó)對(duì)環(huán)保要求越來(lái)越高，水性電熱油墨技術(shù)已經(jīng)成為迫切需求，但迄今為止水性PTC尚鮮有報(bào)道，具有PTC功能的水性電熱涂料更是成為迫切所需。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種水性PTC電熱涂料及其制備方法與應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種水性PTC電熱涂料，其包含：導(dǎo)電碳材料、水性聚合物乳液、助劑、水性粘結(jié)樹(shù)脂及水，其中，所述水性聚合物乳液的玻璃化溫度低于40℃，膠粒粒徑大于100nm，且所述水性聚合物乳液的膠粒能夠在高于玻璃化溫度時(shí)發(fā)生軟化及體積膨脹變形。

作為優(yōu)選實(shí)施方案之一，所述水性PTC電熱涂料包含按照質(zhì)量百分比計(jì)算的如下組分：導(dǎo)電碳材料1～20％、水性聚合物乳液10～30％、助劑1～10％、水性粘結(jié)樹(shù)脂10～30％，其余包括水。

作為優(yōu)選實(shí)施方案之一，所述導(dǎo)電碳材料包括碳納米管、石墨烯和納米碳纖維中的任意一種或兩種以上的組合。

作為優(yōu)選實(shí)施方案之一，所述水性聚合物乳液包括丙烯酸乳液、飽和聚酯乳液、不飽和聚酯乳液和聚氨酯乳液中的任意一種或兩種以上的組合，優(yōu)選為丙烯酸乳液。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了前述水性PTC電熱涂料的制備方法，其包括：將導(dǎo)電碳材料、水性聚合物乳液、助劑、水性粘結(jié)樹(shù)脂和水混合，均勻混合后獲得水性PTC電熱涂料。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了由前述水性PTC電熱涂料形成的PTC電熱涂層，所述涂層中導(dǎo)電碳材料至少分布于所述水性聚合物乳液膠粒堆積形成的間隙內(nèi)并形成非均相的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，且所述導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)所述水性聚合物乳液膠粒在高于玻璃化溫度時(shí)發(fā)生軟化及體積膨脹而產(chǎn)生形變。