[發(fā)明專利]PTC石墨烯基導(dǎo)電油墨的制備方法及PTC石墨烯基導(dǎo)電油墨

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010501771.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN111662596B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳立剛;李正博;李明;曾垂彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東康烯科技有限公司
• 主分類號(hào): C09D11/52
• 分類號(hào): C09D11/52;C09D11/104;C09D11/03
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種PTC石墨烯基導(dǎo)電油墨的制備方法，按重量份計(jì)，包括以下步驟：制備鈦量子點(diǎn)摻雜石墨烯分散液、制備鈦量子點(diǎn)摻雜石墨烯?炭黑色漿、制備PET改性聚乳酸混合液、制備聚乳酸?鈦量子點(diǎn)摻雜石墨烯基混合液及制備PTC石墨烯基導(dǎo)電油墨。該P(yáng)ET改性聚乳酸具有合適的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍和粘附能力，一方面實(shí)現(xiàn)了PET改性聚乳酸在合適的溫度范圍進(jìn)行玻璃化轉(zhuǎn)變，另一方面也有助于提升油墨整體的抗剝離效果，特別是將該P(yáng)TC石墨烯基導(dǎo)電油墨印刷于PET膜上時(shí)。本發(fā)明還提供了一種采用前述PTC石墨烯基導(dǎo)電油墨的制備方法制得的PTC石墨烯基導(dǎo)電油墨。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油墨印刷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種PTC石墨烯基導(dǎo)電油墨的制備 方法，本發(fā)明還涉及通過上述PTC石墨烯基導(dǎo)電油墨的制備方法制備出的PTC石 墨烯基導(dǎo)電油墨。

背景技術(shù)

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(jié)構(gòu)且只有 一層碳原子厚度的二維納米材料。石墨烯的獨(dú)特結(jié)構(gòu)賦予其眾多優(yōu)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(dǎo)率 (5300W/m.K)、高楊氏模量(1.0TPa)和高透光率(～97.7％)等。憑其結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)勢(shì)， 石墨烯在能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)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(lǐng)域均有巨大應(yīng)用前景。鑒于石墨烯的柔性和導(dǎo)電特性，將石 墨烯漿體加入到油墨中制備出一種導(dǎo)電油墨，進(jìn)一步通過油墨噴涂、干燥制備成 石墨烯發(fā)熱層，制成石墨烯發(fā)熱體，具有生產(chǎn)過程快速、用料省、成本低等特點(diǎn)。

隨著人們對(duì)美好和健康生活的向往，改進(jìn)傳統(tǒng)的供暖系統(tǒng)，尋找更加經(jīng)濟(jì)、 清潔的替代能源，發(fā)展新型的綠色低碳供暖系統(tǒng)刻不容緩。基于石墨烯紅外發(fā)射 性能(波長為5～14微米的遠(yuǎn)紅外線)的電加熱取暖技術(shù)即石墨烯基紅外發(fā)熱油 墨及其紅外發(fā)熱體技術(shù)為解決上述問題提供了行之有效的解決方案。與傳統(tǒng)的燃 煤、蒸汽、熱風(fēng)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(zhuǎn)化 率高、自動(dòng)控溫、分區(qū)控制、加熱穩(wěn)定、加熱過程無異響、熱傳導(dǎo)效率高、運(yùn)行 費(fèi)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(duì)均勻、占 地面積小、投資與生產(chǎn)費(fèi)用低、使用壽命長和工作效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，更有利于 推廣應(yīng)用。用它代替?zhèn)鹘y(tǒng)加熱設(shè)備，其節(jié)電效果尤其顯著，一般可節(jié)電30％左右， 個(gè)別場(chǎng)合甚至可達(dá)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(xiàn)有技術(shù)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(fā)熱涂層等。但這些方式制備的石墨烯發(fā)熱涂層存在一 大致命缺陷：當(dāng)石墨烯發(fā)熱涂層出現(xiàn)局部溫度過高時(shí)，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(huì)破壞石墨烯發(fā)熱涂層，甚至是引發(fā)火災(zāi)。中國 專利公告號(hào)為CN 107446408A公開了一種PTC石墨烯發(fā)熱油墨，采用PTC功能材 料與導(dǎo)電填料混勻、研磨制備而成，其中導(dǎo)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(fā)熱油墨由于導(dǎo)電填料與PTC功能材料隨機(jī)混合、粘附，導(dǎo)致石墨烯發(fā)熱油墨 的方阻較大、樹脂玻璃化轉(zhuǎn)變后電阻值難以恢復(fù)、長久使用導(dǎo)電填料容易析出、 導(dǎo)電油墨與基材粘附能力下降等等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種PTC石墨烯基導(dǎo)電油墨的制備方法，本發(fā)明還 提供了一種由上述PTC石墨烯基導(dǎo)電油墨的制備方法制備出的PTC石墨烯基導(dǎo)電 油墨，PTC石墨烯基導(dǎo)電油墨印刷成膜后使用時(shí)，當(dāng)石墨烯發(fā)熱涂層出現(xiàn)局部溫 度過高時(shí)，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(huì)引起 PET改性聚乳酸因局部溫度升高而玻璃化轉(zhuǎn)變，由結(jié)晶態(tài)或者半結(jié)晶態(tài)樹脂轉(zhuǎn)變 為非結(jié)晶態(tài)，進(jìn)而將導(dǎo)電膜中導(dǎo)電物質(zhì)，例如鈦量子點(diǎn)摻雜石墨烯、炭黑等，相 互拉開，增加PTC石墨烯基導(dǎo)電油墨印刷成膜的電阻，通過降低功率、產(chǎn)熱來實(shí) 現(xiàn)保護(hù)導(dǎo)電膜的功能，也能有效防止火災(zāi)。當(dāng)導(dǎo)電膜溫度降低到一定程度后，PET 改性聚乳酸由非結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變成結(jié)晶態(tài)或者半結(jié)晶態(tài)，拉近導(dǎo)電物質(zhì)之間的距離， 恢復(fù)原始電阻和功率，實(shí)現(xiàn)可逆PTC保護(hù)。