[發明專利]一種水基型智能遠紅外功能油墨、制備方法及在發熱膜中的應用

在審

• 申請號: 202110247094.2
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113004741A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 陳少莉;李若欣;張慧琴;孫玉蓉;王博安;凌浩;常廣濤;王穎
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C09D11/102
• 分類號: C09D11/102;C09D11/104;C09D11/107;C09D11/106;C09D11/03;C09D11/033;B32B27/36;B32B15/20;B32B33/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

本發明涉及一種水基型智能遠紅外功能油墨、制備方法及在發熱膜中的應用。按質量百分比，油墨的組份為水性PTC功能材料乳液10～40%，導熱填料2～20%，助劑0.1～10%，高分子聚合物2～40%，去離子水40～80%；本發明提供的油墨為水性環保材料，無VOC產生，具有安全高效、節能環保、化學穩定性好、環境污染小、智能控溫、降低使用安全隱患等特點。將油墨用于制備發熱膜復合材料，可用于各種發熱應用領域。

技術領域

本發明涉及智能功能油墨技術領域，具體是一種具有遠紅外特性的智能功能油墨、制備方法及其應用。

背景技術

目前，低碳環保已成為新材料的發展趨勢。現有的加熱方式如空調、煤氣等，一方面存在著加熱效率低、浪費資源的不足，另一方面還存在著污染大氣、破壞生態平衡的問題。我國較多的南方地區在寒潮天氣由于沒有集中的暖氣供暖，取暖不方便，因此，十分需要提供一種智能、環保、方便的加熱產品。

石墨烯具有優異的導電、導熱性能，目前常被用于導電油墨的制備。還由于石墨烯釋放的遠紅外波長與人體吸收波長相近，易引起共振共鳴，促進人體的血液循環，對人體具有一定的健康理療作用。

溫度傳感器是目前主要溫度控制方式，傳感器測試到溫度變化，反饋到控制器從而減少或提高能量輸入，達到控溫目的。在實際應用中，考慮到很多發熱面積大，且每個發熱點存在發熱不均現象，所以溫控傳感器不能實時精確反饋局部點的溫度變化情況，局部溫度可能過熱，造成潛在安全隱患。理想溫控是發熱元件自身具有溫控能力，在溫度高于某個閾值時可以自動停止加熱，在溫度低于某個設定溫度時可以繼續加熱，達到無需溫度傳感器情況下的自控溫，也就是PTC效應。

中國發明專利CN103476158B和CN107446408A都披露了溶劑型石墨烯PTC油墨制備方法，均涉及到以強溶劑為載體，用于溶解樹脂或助劑；CN107446408A還涉及到氧化鉛等非環保友好型填充材料，但上述專利文獻的技術方案中都未涉及PTC溫度區間、控制電壓和電流條件, 發熱效果等內容。中國發明專利CN 111925686 A也提出了一種具備PTC石墨烯油墨的制備方法，其所用的PTC功能材料為EVA樹脂、微晶蠟、PMMA樹脂中的一種或幾種，理論控溫在70℃左右，但由于采用了有機試劑為溶劑，在制備甚至使用過程會有VOC排放，不利人體健康。據文獻報道，有的油墨產品發熱不穩定，到達一定溫度后還會出現溫度平穩再升高情況（NTC現象），即溫度會繼續升高，存在安全隱患。因此，發熱油墨市場急需一種發熱穩定，生產和使用安全環保，環境友好型的自控溫油墨產品。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提供一種生產便利、安全、環保、易于使用，并帶有自動控溫的功能發熱油墨、制備方法及其在發熱膜中的應用。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種水基智能遠紅外功能油墨，按質量百分比，包括如下組份：水性PTC功能材料乳液10～40%，導熱填料2～20%，助劑0.1～10%，高分子聚合物2～40%，去離子水40～80%；

所述水性PTC功能材料為十四烷酸、十六烷酸、十八烷酸、二十烷酸、二十二烷酸、二十四烷酸、二十六烷酸、聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的一種或多種的組合；

所述導熱填料為石墨烯、碳納米管、炭黑的組合；

所述助劑包括消泡劑、分散劑、增稠劑；

所述高分子聚合物包括水性聚氨酯樹脂，水性環氧樹脂，水性丙烯酸樹脂，水性聚酯樹脂。

本發明提供的一種水基智能遠紅外功能油墨的組份優選方案為：PTC功能材料乳液為15～25%，導熱填料3～13%，助劑0.5～7%，高分子聚合物5～15%，去離子水50～75%。

本發明技術方案所述分散劑為水性超支鏈化分散劑，其主鏈為聚氨酯、聚酯、丙烯酸共聚物、苯乙烯馬來酸酐共聚物、聚乙烯亞胺中的一種或多種，側鏈為C1～C36長碳鏈、聚醚、聚酯；優選的分散劑為分子量2000～500000的聚酯改性苯乙烯丙烯酸酯/聚酯改性苯乙烯馬來酸酐型超支化分散劑。