一种含镀银石墨烯复合浆料的制备及其在电热涂料中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种含镀银石墨烯复合浆料的制备及其在电热涂料中的应用。本发明专利技术采用直流磁控溅射法在石墨烯、玻璃微球、玻璃纤维上镀银，形成复合浆料。将15份‑30份含镀银石墨烯复合浆料与40份‑60份成膜物质经充分分散后，按上述2份‑10份助剂与20份‑30份溶剂加入，在高速剪切乳化机作用下进行高速分散，分散时间为10‑20 min，制得所需的电热涂料。采用直流磁控溅射法能有效解决当前镀银石墨烯分散性差、容易出现界面反应、以及制备得到的银‑石墨烯复合镀层性能不佳的技术缺陷。同时本发明专利技术的含镀银石墨烯复合浆料应用于电热涂料可解决传统电热涂料涂层发热温度不高，易脱落，导电填料易氧化和涂层结构常出现裂纹，成本高，实际使用方面受到制约等问题，是一种发热温度高、电热性能强、耐腐蚀性能强、附着力强的电热涂料。

Preparation of a Silver-plated Graphene Composite Paste and Its Application in Electrothermal Coatings

The invention relates to the preparation of a silver-plated graphene composite slurry and its application in an electrothermal coating. The invention adopts direct current magnetron sputtering method to plat silver on graphene, glass microspheres and glass fibers to form composite slurry. After fully dispersing 15 30 silver-plated graphene composite slurries and 40 60 film-forming substances, the required electrothermal coatings were prepared by adding 2 10 auxiliaries and 20 30 solvents as mentioned above and dispersing at high speed under the action of a high-speed shear emulsifier for 10 20 minutes. DC magnetron sputtering can effectively solve the technical defects of poor dispersion of silver-plated graphene, easy interface reaction and poor performance of silver-graphene composite coating. At the same time, the silver-plated graphene composite slurry can solve the problems of low heating temperature, easy falling off, easy oxidation of conductive fillers and cracks in coating structure, high cost, and restriction of practical use when applied to electrothermal coatings. It is an electrothermal coatings with high heating temperature, strong electrothermal performance, strong corrosion resistance and strong adhesion.

【技术实现步骤摘要】
一种含镀银石墨烯复合浆料的制备及其在电热涂料中的应用
本专利技术涉及电热涂料
，具体涉及一种含镀银石墨烯复合浆料的制备及其在电热涂料中的应用。
技术介绍
电热涂料是在导电涂料基础上开发出的具有优异电热特性的一种新型功能材料，当给电阻材料通电时，涂层即可产生焦耳发热现象。电热涂料作为一种新型功能涂料具有广泛的应用前景。如可用于建筑物的室内外加热取暖，可制成自控温电热餐桌、电热水器和工业上的中低温烘烤电炉等，在电发热材料及其电器元器件、电路成型材料和电采暖等领域都具有重要的实用价值。尽管近年来电热涂料的制备工艺、制作成本等方面有了很大改进，但一般还是采用相对昂贵的金属填料制成，聚合物的综合性能不高，因此产品或多或少都存在一定的缺点，比如发热温度不高，涂层粘结性不好，涂层不均匀导致局部温度过高，易剥落，易氧化，耐腐蚀性差等等。这些问题的出现归根结底就是涂料的电阻率和材料的综合性能没有达到我们预想的要求，使用起来存在着一定的安全隐患。目前，处于国际领先地位的美国Acmechemicals&Insulating、英国的RDFShieldingLT(RFS)、日本的昭和电工等涂料公司研制成功的电热涂料，其缺点是涂层发热温度不高，易脱落，导电填料易氧化和涂层结构常出现裂纹，导致涂层在使用过程中存在质量恶化等问题。国内电热涂料主要是采用贵重金属填料和合成树脂以及各种助剂经机械混合制成的，因原材料成本昂贵和自身性质不佳等一系列问题，使得其在实际使用方面受到制约；此外，处于国内领先地位的天津市某硅酸盐研究所研制成的无机电热涂料，因其较差的附着力、复杂的成膜工艺和高的固化操作温度也使其难以广泛推广应用。石墨烯是迄今为止发现的最薄的二维材料，是由碳六元环组成的二维周期性结构，在物理、化学等方面具有独特的、优异的性能，例如：优异的电导率、较高的比表面积、较高的抗拉强度、较高的光透过率、较高的稳定性、较高的热导率等。近年来，石墨烯作为新型导电填料的研究在国内外都掀起了研究热潮并取得了令人瞩目的成果。虽然如此，将石墨烯用于电热涂料的研究却报道不多，相关专利更是少见。本专利技术针对传统电热涂料的缺点，结合碳系导电填料及金属导电填料的优点，在石墨烯、玻璃微球、玻璃纤维表面镀上银层，研发出一种含镀银石墨烯复合浆料，进而开发出一种发热温度高、电热性能强、耐腐蚀性能强、附着力强的电热涂料。
技术实现思路
传统电热涂料涂层发热温度不高，易脱落，导电填料易氧化和涂层结构常出现裂纹，且通常采用贵金属作为填料，成本高，实际使用方面受到制约，不适于工业化生产。为了解决以上技术问题，本专利技术针对传统电热涂料的缺点，结合碳系导电填料及金属导电填料的优点，在石墨烯、玻璃微球、玻璃纤维表面镀上银层，研发出一种含镀银石墨烯复合浆料，进而开发出一种发热温度高、电热性能强、耐腐蚀性能强、附着力强的电热涂料。本专利技术的具体方案为：一种含镀银石墨烯复合浆料的制备及其在电热涂料中的应用，所述含镀银石墨烯复合浆料的制备步骤为：步骤1：采用直流磁控溅射法将金属银沉积在石墨烯表面，制成镀银石墨烯，直流磁控溅射沉积设备的工艺参数为：真空度达到0.1*10-3-1.0*10-3Pa时，通入高纯氩气，真空室0.8-1.5Pa，溅射功率80-160W，沉积时间为5-30min；步骤2：称取镀银石墨烯，将其与有机载体、溶剂在混料机中充分混合，混合时间为4-8小时，再使用高速分散机进行高速分散，得到均匀的浆体；转速150-250r/min，顺时针、逆时针交替运行，搅拌10-15分钟；步骤3：将上述浆体与镀银玻璃微球、镀银玻璃纤维在三辊研磨机上进行研磨，通过滚轮的微调使含镀银石墨烯复合浆料细度控制在10μm以下。所述镀银玻璃微球、镀银玻璃纤维采用步骤(1)制备，上述原料按以下重量分数组成：1-5份镀银石墨烯，1-5份有机载体，15-30份溶剂，1-3份镀银玻璃微球，1-3份镀银玻璃纤维。所述石墨烯可以替换为氧化石墨烯、功能化石墨烯。所述功能化石墨烯，优选能够在溶剂中分散良好的功能化石墨烯，具体为接枝极性基团如羟基、羧基、氨基、磺酸基、巯基、氟集团、氯基团、溴基团。所述石墨烯进一步优选采用机械剥离石墨法生产，由单层和部分寡层石墨烯堆积而成的粉体，再具体可以选自具有以下技术指标：外观，黑灰色粉末；厚度1-10层，片径(D50)：5-15微米；含水率＜2％；堆积密度0.01-0.05g/ml。所述步骤2中的有机载体为环氧树脂、聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚碳酸酯树脂的一种或者多种。所述步骤2中的溶剂为水、异丙醇、乙醇、丁醇、丙酮、丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲苯、甲苯、苯甲醇中的一种或几种混合物。一种含镀银石墨烯复合浆料的制备及其在电热涂料中的应用，所述含镀银石墨烯复合浆料在电热涂料中应用的制备步骤为：将含镀银石墨烯复合浆料与成膜物质经充分分散后，按下述重量份数的助剂与溶剂加入，在高速剪切乳化机作用下进行高速分散，分散时间为10-20min，制得所需的电热涂料。上述制备电热涂料过程按以下重量分数称取：成膜物质40份-60份、含镀银石墨烯复合浆料15份-30份、助剂2份-10份、溶剂20份-30份。所述的电热涂料可应用于生活及工业用布基材上，将复合电热涂料均匀地涂覆在所述的基材上，涂层干燥后涂覆厚度为0.1-0.5mm。所述的基材为普通的生活及工业用布，无需经过特殊工艺加工即可进行涂覆。所述的基材为玻璃纤维布、棉布、麻布、化纤布等。所述的涂刷方式为刷涂、刮涂、喷涂、滚刷涂等实施工艺。所述助剂为无机功能填料、分散剂、防沉剂、增稠剂、流平剂、润滑剂、消泡剂的一种或者多种。所述成膜物质与含镀银石墨烯复合浆料的制备步骤2中的有机载体一致，选自环氧树脂、聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚碳酸酯树脂的一种或者多种所述分散剂为聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚氧化乙烯、羧甲基纤维素钠、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或者多种。所述无机功能填料为钛白粉、水玻璃、三氧化二锑的一种或者多种。所述钛白粉可用作填充料，调节电阻，提高其遮盖力和抗氧性。所述水玻璃可用作粘合剂，可起调节电阻作用。优选模数2.6-3.2，二氧化硅含量29.1％。所述三氧化二锑，可用作阻燃剂，防止通电后抗电发热而引起火灾。所述润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡或硬脂酸的一种或者多种。所述消泡剂为聚醚类消泡剂、聚醚改性硅、聚硅氧烷消泡剂中的一种或者多种。本专利技术与现有技术相比具有的有益效果：(1)银粉的导电性以及抗氧化性很好，但容易发生迁移，本专利技术在石墨烯玻璃微球、玻璃纤维表面镀上银层，则其既与无机填料结合牢固，又具有良好的导电性、耐蚀性、抗氧化性、热稳定性等，同时解决了纯金属银作为导电填料成本较高的问题；并且镀银玻璃微球、镀银玻璃纤维、镀银石墨烯三者相互交错、相互穿插的多级微纳结构，不仅能发挥各自的优异性能，且在发热层中搭建三维导电网络，可充分发挥三者之间的协同效应。(2)采用直流磁控溅射法能有效解决当前镀银石墨烯分散性差、容易出现界面反应、以及制备得到的银-石墨烯复合镀层性能不佳的技术缺陷。(3)通常镀银采用化学镀银，然而化学镀银液稳定性差，利用率低，镀层容易氧化发黄。本专利技术采用直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含镀银石墨烯复合浆料的制备及其在电热涂料中的应用，其特征在于，所述含镀银石墨烯复合浆料的制备步骤为：步骤1：采用直流磁控溅射法将金属银沉积在石墨烯表面，制成镀银石墨烯，直流磁控溅射沉积设备的工艺参数为：真空度达到0.1*10‑3‑1.0*10‑3Pa时，通入高纯氩气，真空室0.8‑1.5Pa，溅射功率80‑160W，沉积时间为5‑30min；步骤2：称取镀银石墨烯，将其与有机载体、溶剂在混料机中充分混合，混合时间为4‑8小时，再使用高速分散机进行高速分散，得到均匀的浆体；转速150‑250r/min，顺时针、逆时针交替运行，搅拌10‑15分钟；步骤3：将上述浆体与镀银玻璃微球、镀银玻璃纤维在三辊研磨机上进行研磨，通过滚轮的微调使含镀银石墨烯复合浆料细度控制在10μm以下。所述镀银玻璃微球、镀银玻璃纤维采用步骤(1)制备，上述原料按以下重量分数组成：1‑5份镀银石墨烯，1‑5份有机载体，15‑30份溶剂，1‑3份镀银玻璃微球，1‑3份镀银玻璃纤维。

【技术特征摘要】
1.一种含镀银石墨烯复合浆料的制备及其在电热涂料中的应用，其特征在于，所述含镀银石墨烯复合浆料的制备步骤为：步骤1：采用直流磁控溅射法将金属银沉积在石墨烯表面，制成镀银石墨烯，直流磁控溅射沉积设备的工艺参数为：真空度达到0.1*10-3-1.0*10-3Pa时，通入高纯氩气，真空室0.8-1.5Pa，溅射功率80-160W，沉积时间为5-30min；步骤2：称取镀银石墨烯，将其与有机载体、溶剂在混料机中充分混合，混合时间为4-8小时，再使用高速分散机进行高速分散，得到均匀的浆体；转速150-250r/min，顺时针、逆时针交替运行，搅拌10-15分钟；步骤3：将上述浆体与镀银玻璃微球、镀银玻璃纤维在三辊研磨机上进行研磨，通过滚轮的微调使含镀银石墨烯复合浆料细度控制在10μm以下。所述镀银玻璃微球、镀银玻璃纤维采用步骤(1)制备，上述原料按以下重量分数组成：1-5份镀银石墨烯，1-5份有机载体，15-30份溶剂，1-3份镀银玻璃微球，1-3份镀银玻璃纤维。2.根据权利要求1所述的一种含镀银石墨烯复合浆料的制备及其在电热涂料中的应用，其特征在于所述步骤2中的有机载体为环氧树脂、聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚碳酸酯树脂的一种或者多种。3.根据权利要求1所述的一种含镀银石墨烯复合浆料的制备及其在电热涂料中的应用，其特征在于所述步骤2中的溶剂为水、异丙醇、乙醇、丁醇、丙酮、丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲苯、甲苯、苯甲醇中的一种或几种混合物。4.一种含镀银石墨烯复合浆料的制备及其在电热涂料中的应用，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：方崇卿，黄卫明，邱淑璇，
申请(专利权)人：厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35