一种石墨烯UV固化胶的制备及其复合加热玻璃的应用制造技术

本申请人提供了一种石墨烯UV固化胶及其复合玻璃的制备及应用，将石墨烯UV固化胶涂覆在玻璃一个表面上，合拢两块玻璃，用UV紫外灯进行照射，固化形成石墨烯UV固化胶膜，形成玻璃‑胶膜‑玻璃的一个整体；在两层玻璃中间的石墨烯胶膜上加上电极施加电压，即可产生热量，1‑3秒温度可到50‑75℃。本发明专利技术利用石墨烯高比表面积、二维纳米结构的特点，使石墨烯片层之间形成均匀的导电导热通路，施加电压即可快速升温。同时，利用UV固化胶快速固化的特点，本发明专利技术具有干燥速度快，环保无污染，适合工业化大生产。利用单层石墨烯透明的特性，制备的可发热玻璃在汽车前挡风玻璃冬季除雪除霜，房屋除雪除霜领域有重大应用。

Preparation of graphene UV curing gel and application of composite heating glass

The applicant provides the preparation and application of a graphene UV curing adhesive and composite glass, graphene UV curing adhesive is coated on a glass surface, folded two pieces of glass, irradiated with UV light of UV, curing the formation of graphene UV curing adhesive film, forming a whole glass film glass; in graphene film two glass layers on the applied voltage on the electrode, can produce heat, 1 3 seconds to 50 temperature of 75 DEG C. The invention makes use of the characteristics of high specific surface area and two-dimensional nano structure of graphene to form a uniform conductive heat conduction path between graphene sheets, and can rapidly raise temperature when applying voltage. Meanwhile, the invention has the advantages of quick drying speed, environmental protection and no pollution, and is suitable for industrial production by using the quick curing property of UV curing gel. By using the transparent characteristics of single layer graphene, the heating glass can be used to remove the snow and frost in the windshield of the car in winter, and the application of snow removal and defrosting in the house is of great importance.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯UV固化胶的制备及其复合加热玻璃的应用
本专利技术涉及一种石墨烯材料
，尤其是涉及一种改性石墨烯浆料的制备方法、石墨烯UV固化胶的制备方法及其复合玻璃的应用方法。
技术介绍
石墨烯是一种由碳原子紧密堆积而成的二维晶体材料，因其具有独特的结构，优异的电学、力学、光学、化学及热学等性能成为许多人研究的热点。UV光固化涂料具有不含挥发性有机化合物(VOC)，对环境污染小，固化速度快，节省能源、固化产物性能好、适合于高速自动化生产等优点。而传统涂料易挥发、固化速度慢，不利于环境保护。石墨烯直接添加入涂料、UV固化体系，因石墨烯的比表面积大、反应活性高等因素，需对石墨烯进行改性后才能发挥或提升石墨烯复合涂层的特种性能指标，若配合适当的固化体系能大幅度提高石墨烯UV固化胶对基材的附着力，以及大幅提升性能指标。建筑玻璃的除雪除雾，一般还是以人工为主，费时费力，尤其高层建筑的清理存在安全隐患。而汽车前挡风玻璃因其特殊性，需提升其力学强度，特别是在高速运动发生破裂时，飞溅的玻璃会对车内成员和行人产生严重的生命威胁。在北方冬季，汽车玻璃的除霜除雾是一个很大的问题，需开发一款快速除霜除雾的汽车玻璃系统。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供了一种石墨烯UV固化胶制备及应用，生产效率高，绿色环保，工艺管控简便。本专利技术的另一目的是提供一种自发热的夹层玻璃，玻璃-石墨烯UV固化胶膜-玻璃作为一个整体，施加电压即可产生热量，1-3秒温度可到50-75℃，为石墨烯的工业化应用提供一种可靠的方式方法。本专利技术的技术方案如下：本申请人提供了一种石墨烯UV固化胶，由以下重量百分比的原料组成：所述改性石墨烯色浆的制备方法为：(1)将UV树脂B、石墨烯混合后，在40～50℃下搅拌并超声分散1～3小时；(2)将表面活性剂、流平剂在20～30℃下混合均匀，然后快速倒入步骤(2)得到的40～50℃的超声分散后的混合物，20～30℃下在600～1000r/min速度下搅拌5～15分钟，冷却至10～20℃；(3)然后升温至20～30℃，以1100～1500r/min的速度搅拌10～30分钟，最后在10～20℃下以100～400r/min的速度搅拌1～3小时，即得改性石墨烯色浆；所述UV树脂B:石墨烯:表面活性剂:流平剂的质量比为1:1-5:0.1-0.5:1-5。优选的，所述UV树脂A或者UV树脂B分别独立的表示为UV聚酯树脂、UV环氧丙烯酸酯、UV聚氨酯丙烯酸酯、UV聚酯丙烯酸酯、UV聚醚丙烯酸酯、UV纯丙烯酸树脂、UV环氧树脂、UV有机硅低聚物或其改性复合树脂中的至少一种。优选的，所述光引发剂为1173、184、369、651、819、907、ITX中的至少一种。优选的，所述活性助剂可不加，添加时选取硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种。优选的，述活性类稀释剂为丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸-β-羟乙酯即HEMA、二缩三丙二醇二丙烯酸酯即TPGDA、1,6-己二醇二丙烯酸酯即HDDA、二季戊四醇六丙烯酸酯即DPHA、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯即TMPTA中的至少一种。优选的，所述混合溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、异丙醇、正丁醇、异辛醇、二甲苯、三甲苯、环己酮中的至少2种。优选的，所述石墨烯为1-2层的氧化还原石墨烯。优选的，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的至少一种。优选的，所述流平剂为硅氧烷丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷中的至少一种。本申请人还提供了一种所述的石墨烯UV固化胶制备加热玻璃的应用方法，具体步骤为：(1)将石墨烯UV固化胶均匀涂覆在一块玻璃的其中一面上，将另一块玻璃贴合在石墨烯UV固化胶涂层上，合拢两块玻璃，形成有夹层的双层玻璃；(2)将有夹层的双层玻璃放入电流方向与其平行的电场中，用能量为100-300W/cm的UV紫外灯进行照射5-15秒，快速固化形成石墨烯UV固化胶膜，使玻璃-胶膜-玻璃三层结合紧密；(3)最后在两层玻璃中间的石墨烯UV固化胶膜相对面的边缘处加上电极，施加正负电压后即可使石墨烯UV固化胶膜导电并产生热量。当施加正负极电压12-16V时，即可产生热量，1-3秒温度可到50-75℃。本专利技术有益的技术效果在于：在石墨烯复合材料的应用过程中，石墨烯的比表面积大、反应活性高等因素，对复合材料的体系影响较大，直接添加入复合材料体系，石墨烯分散性差、分布不均，石墨烯对复合材料的性能提升相当有限，因此，需对石墨烯进行改性后才能发挥或提升石墨烯复合材料的性能指标，尤其对于固化体系，石墨烯直接添加易导致体系相容性差、流平性差、固化不完全。本专利技术改性石墨烯色浆的制备克服了上述缺点，再配合适当的固化体系能大幅度提高石墨烯UV固化胶对基材的附着力，提高体系相容性、流平性，以及大幅提升性能指标。本专利技术在改性石墨烯色浆的制备中利用氧化还原石墨烯边缘的少许基团可进行改性，利用高低温反应过程以及合理的分步骤加料，使得改性石墨烯中的反应活性得到很好的控制，且能形成助剂、树脂包裹石墨烯的结构，增加涂料体系中的相容及流平性；从而使得在制备石墨烯UV固化胶及其复合夹层玻璃的过程中，能使石墨烯均匀分散流平在UV固化胶层中，制备时同时在夹层玻璃的水平面上施加平行的电场能使石墨烯粒子成同一平行分布的状态，电子、热量能在其中能快速传输，从而升温快、均匀升温。石墨烯的二维空间网络结构配合UV固化胶形成致密的胶膜，使玻璃牢牢结合在石墨烯UV固化胶膜表面，大大提升夹层玻璃的抗冲击性能，即使玻璃破碎，也还是一个整体，大大减少钢化玻璃破碎后碎成渣的现象，减少二次伤害。本专利技术制备石墨烯UV固化胶技术路线成熟，工艺管控简便，适合工业化大生产；本专利技术石墨烯UV固化胶复合玻璃的制备为石墨烯的下游应用开辟了一种新的可实现方法，拓宽了石墨烯的下游应用范围，易于实现工业化，开发了石墨烯在建筑、汽车等领域中的应用。石墨烯UV固化胶与玻璃进行复合后，制成的石墨烯夹层玻璃，更能提高夹层玻璃产品的各项性能指标，如力学冲击强度，玻璃破碎后的粘结性，可以很好的应用在建筑玻璃、汽车玻璃中，尤其应用在高层建筑、汽车前挡风玻璃上。附图说明图1是本专利技术提供的自发热夹层玻璃的结构示意图。图2是本专利技术制备夹层玻璃时的电场设置示意图。具体实施方式下面结合附图1和实施例，对本专利技术进行具体描述。实施例1(1)先制备改性石墨烯色浆：各原料用量为UV树脂B:石墨烯:表面活性剂:流平剂的质量比为1:5:0.5:5，UV树脂B为脂肪族聚氨酯EB230树脂，表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，流平剂为硅氧烷丙烯酸酯；(2)将UV树脂B、石墨烯混合后，在40℃下搅拌并超声分散1小时；(3)将表面活性剂、流平剂在20℃下混合均匀，然后快速倒入步骤(2)得到的40℃的超声分散后的混合物，20℃下在600r/min速度下搅拌5分钟，冷却至10℃；然后在20℃下以1100r/min的速度搅拌10分钟，最后在10℃下以100r/min的速度搅拌1小时，即得改性石墨烯色浆。(4)石墨烯UV固化胶按如下质量比的配比制备：UV树脂A为脂肪族聚氨酯EB230树脂，光引发剂为1173，活性类稀释剂为丙烯酸异辛酯，混合溶剂为乙酸丁酯、环己酮的混合物(质量比为4:1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯UV固化胶，其特征在于由以下重量百分比的原料组成：

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯UV固化胶，其特征在于由以下重量百分比的原料组成：所述改性石墨烯色浆的制备方法为：(1)将UV树脂B、石墨烯混合后，在40～50℃下搅拌并超声分散1～3小时；(2)将表面活性剂、流平剂在20～30℃下混合均匀，然后快速倒入步骤(2)得到的40～50℃的超声分散后的混合物，20～30℃下在600～1000r/min速度下搅拌5～15分钟，冷却至10～20℃；(3)然后升温至20～30℃，以1100～1500r/min的速度搅拌10～30分钟，最后在10～20℃下以100～400r/min的速度搅拌1～3小时，即得改性石墨烯色浆；所述UV树脂B:石墨烯:表面活性剂:流平剂的质量比为1:1-5:0.1-0.5:1-5。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述UV树脂A或者UV树脂B分别独立的表示为UV聚酯树脂、UV环氧丙烯酸酯、UV聚氨酯丙烯酸酯、UV聚酯丙烯酸酯、UV聚醚丙烯酸酯、UV纯丙烯酸树脂、UV环氧树脂、UV有机硅低聚物或其改性复合树脂中的至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述光引发剂为1173、184、369、651、819、907、ITX中的至少一种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述活性助剂可不加，添加时选取硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于述活性类稀释剂为丙烯酸正丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯树亭，张瑞军，沈海斌，
申请(专利权)人：无锡云亭石墨烯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32