[發明專利]PTC石墨烯基導電油墨的制備方法及PTC石墨烯基導電油墨

有效

• 申請號: 202010501429.4
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111647316B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 李明;吳立剛;曾垂彬;李正博
• 申請（專利權）人: 廣東康烯科技有限公司
• 主分類號: C09D11/52
• 分類號: C09D11/52;C09D11/102;C09D11/106;C09D11/03
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本發明提供了一種PTC石墨烯基導電油墨的制備方法，按重量份計，包括以下步驟：制備鈀量子點摻雜石墨烯分散液、制備鈀量子點摻雜石墨烯?炭黑色漿、制備PTC混合液、制備鈀量子點摻雜石墨烯基混合液及制備PTC石墨烯基導電油墨。該苯乙烯?丙烯腈?馬來酸酐共聚物改性的PA10T具有合適的玻璃化轉變溫度范圍和粘附能力，一方面實現了PTC石墨烯基導電油墨在合適的溫度范圍進行玻璃化轉變以實現PTC保護，另一方面也有助于提升油墨整體的抗剝離效果。本發明還提供了一種采用前述PTC石墨烯基導電油墨的制備方法制得的PTC石墨烯基導電油墨。

技術領域

本發明涉及油墨印刷技術領域，具體涉及一種PTC石墨烯基導電油墨的制備方法，本發明還涉及通過上述PTC石墨烯基導電油墨的制備方法制備出的PTC石墨烯基導電油墨。

背景技術

石墨烯是一種由碳原子通過sp²雜化軌道形成六角形呈蜂巢晶格結構且只有一層碳原子厚度的二維納米材料。石墨烯的獨特結構賦予其眾多優異特性，如高理論比表面積(2630m²/g)、超高電子遷移率(～200000cm²/v.s)、高熱導率(5300W/m.K)、高楊氏模量(1.0TPa)和高透光率(～97.7％)等。憑其結構和性能優勢，石墨烯在能源存儲與轉換器件、納米電子器件、多功能傳感器、柔性可穿戴電子、電磁屏蔽、防腐等領域均有巨大應用前景。鑒于石墨烯的柔性和導電特性，將石墨烯漿體加入到油墨中制備出一種導電油墨，進一步通過油墨噴涂、干燥制備成石墨烯發熱層，制成石墨烯發熱體，具有生產過程快速、用料省、成本低等特點。

隨著人們對美好和健康生活的向往，改進傳統的供暖系統，尋找更加經濟、清潔的替代能源，發展新型的綠色低碳供暖系統刻不容緩。基于石墨烯紅外發射性能（波長為5～14微米的遠紅外線）的電加熱取暖技術即石墨烯基紅外發熱油墨及其紅外發熱體技術為解決上述問題提供了行之有效的解決方案。與傳統的燃煤、蒸汽、熱風和電阻等取暖方法相比，石墨烯加熱具有加熱速度快、電-熱轉化率高、自動控溫、分區控制、加熱穩定、加熱過程無異響、熱傳導效率高、運行費用低（每天每平米石墨烯電熱膜的耗電量能夠降至0.5度）、加熱相對均勻、占地面積小、投資與生產費用低、使用壽命長和工作效率高等諸多優點，更有利于推廣應用。用它代替傳統加熱設備，其節電效果尤其顯著，一般可節電30％左右，個別場合甚至可達60％～70％。

石墨烯紅外加熱壁畫、壁紙、地板等器件中最為核心的部分即為石墨烯加熱板/功能層。現有技術中，一般通過將石墨烯制成石墨烯漿料、油墨或涂料，再通過印刷方式制備成石墨烯發熱涂層等。但這些方式制備的石墨烯發熱涂層存在一大致命缺陷：當石墨烯發熱涂層出現局部溫度過高時，例如短路等電流過載情況、散熱不均引起的局部溫度過高等會破壞石墨烯發熱涂層，甚至是引發火災。中國專利公告號為CN 107446408A公開了一種PTC石墨烯發熱油墨，采用PTC功能材料與導電填料混勻、研磨制備而成，其中導電填料可以是石墨烯或者石墨烯與石墨粉、炭黑、碳纖維粉、碳納米管中的一種或者多種的混合。但是這種PTC石墨烯發熱油墨由于導電填料與PTC功能材料隨機混合、粘附，導致石墨烯發熱油墨的方阻較大、樹脂玻璃化轉變后電阻值難以恢復、長久使用導電填料容易析出、導電油墨與基材粘附能力下降等等缺陷。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種PTC石墨烯基導電油墨的制備方法，本發明還提供了一種由上述PTC石墨烯基導電油墨的制備方法制備出的PTC石墨烯基導電油墨，PTC石墨烯基導電油墨印刷成膜后使用時，當石墨烯發熱涂層出現局部溫度過高時，例如短路等電流過載情況、散熱不均引起的局部溫度過高等，會引起改性PTC混合物因局部溫度升高而玻璃化轉變，由結晶態或者半結晶態樹脂轉變為非結晶態，進而將導電膜中導電物質，例如鈀量子點摻雜石墨烯、炭黑等，相互拉開，增加PTC石墨烯基導電油墨印刷成膜的電阻，通過降低功率、產熱來實現保護導電膜的功能，也能有效防止火災。當導電膜溫度降低到一定程度后，改性PTC混合物由非結晶態轉變成結晶態或者半結晶態，拉近導電物質之間的距離，恢復原始電阻和功率，實現可逆PTC保護。