[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

在審

• 申請號: 202010501759.3
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111662595A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 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：制備鉑量子點摻雜石墨烯分散液、制備鉑量子點摻雜石墨烯?炭黑色漿、制備PTC混合液、制備鉑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，例如鉑量子點摻雜石墨烯、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。