一种自限温发热油墨及其制备方法技术

本发明专利技术涉及发热油墨领域，具体涉及到一种自限温发热油墨及其制备方法。一种自限温发热油墨，按重量份计，包括如下组分：导电高分子30‑50份、炭黑5‑12份、石墨10‑18份、树脂10‑20份、去离子水10‑15份、溶剂45‑55份、助剂2‑5份。本发明专利技术所提供的自限温发热油墨，电热性能稳定、热平衡效果较好、且发热均匀、自限温性能优异、安全可靠，此外，本发明专利技术油墨使用方法简单、印刷时成膜效果好、附着力优异、适合各种基材、应用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种自限温发热油墨及其制备方法
本专利技术属于发热油墨领域，更具体地，本专利技术涉及一种自限温发热油墨及其制备方法。
技术介绍
发热油墨是以非金属导体材料的碳系微粒均匀地分布于印刷面上的印刷油墨，其发热方式主要为辐射和热传递。发热油墨是通过石墨粉和碳粉的不同比例的搭配来满足电热转化的要求，电热转化效率达90％以上，节能环保，作为一种新材料、新技术越来越被重视，从最早运用于航天领域到民用采暖领域，及医疗仪器行业上，电转热碳浆产品被广泛应用。目前，市场上的发热油墨普遍存在电热性能不稳定、热平衡效果差、发热不均匀、使用寿命较短等问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的第一个方面提供了一种自限温发热油墨，按重量份计，包括如下组分：导电高分子30-50份、炭黑5-12份、石墨10-18份、树脂10-20份、去离子水10-15份、溶剂45-55份、助剂2-5份。作为一种优选的技术方案，所述导电高分子包括聚噻吩。作为一种优选的技术方案，所述聚噻吩为聚3,4-乙撑二氧噻吩。作为一种优选的技术方案，所述炭黑粒度为1-40nm。作为一种优选的技术方案，所述石墨为鳞片石墨。作为一种优选的技术方案，所述树脂选自聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂中的一种或多种。作为一种优选的技术方案，所述溶剂选自酯类、醇类、苯类、醚类、酮类中的一种或多种。作为一种优选的技术方案，所述溶剂为DMF、环己酮、异丙醇的混合溶剂。作为一种优选的技术方案，所述助剂包括氧化剂、pH调节剂。本专利技术的第二个方面提供了一种自限温发热油墨的制备方法，步骤包括：(1)将所述树脂、溶剂、助剂于反应釜中混合搅拌10min后，置于恒温水浴中加热，水浴加热温度为70-90℃，搅拌1h后，取出混合体系，冷却；(2)将导电高分子、炭黑、石墨、去离子水加入混合体系，于分散机中分散30min，转速500-800r/min，温度50℃，形成初级自限温发热油墨；(3)将初级自限温发热油墨置于三辊机上研磨至油墨细度达到小于5μm，冷却待用。有益效果：本专利技术所提供的自限温发热油墨，电热性能稳定、热平衡效果较好、且发热均匀、自限温性能优异、安全可靠。此外，本专利技术油墨使用方法简单、印刷时成膜效果好、附着力优异、适合各种基材、应用范围广。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，并非对其保护范围的限制。本专利技术中的词语“优选的”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本专利技术实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本专利技术的范围之外。当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。例如，从“1至10”的指定范围应视为包括最小值1与最大值10之间的任何及所有的子范围。范围1至10的示例性子范围包括但不限于1至6.1、3.5至7.8、5.5至10等。为了解决上述问题，本专利技术的第一个方面提供了一种自限温发热油墨，按重量份计，包括如下组分：导电高分子30-50份、炭黑5-12份、石墨10-18份、树脂10-20份、去离子水10-15份、溶剂45-55份、助剂2-5份。导电高分子本专利技术所述导电高分子是指具有共轭π键长链结构的一类有机聚合物，长期以来被认为是绝缘体，但后来发现在掺杂状态下，它们可能具有与金属相似的电学性质，同时又保留了传统聚合物的机械和可加工性。导电高分子的导电性能是自身固有的，与普通绝缘高分子与无机导电材料(如金属粉末或碳粉)复合而成的导电物不同，因此又被称作本征型导电高分子。本专利技术所述导电高分子通常有聚乙炔(polyacetylene，PA)、聚噻吩(polythiophene，PTh)、聚对苯乙烯撑(poly(phenylenevinylidene)，PPV)、聚吡咯(polypyrrole，PPy)和聚苯胺(polyaniline，PANI)等。在一种优选的实施方式中，所述导电高分子包括聚噻吩。在一种优选的实施方式中，所述聚噻吩为聚3,4-乙撑二氧噻吩。本专利技术所述聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)作为聚噻吩的衍生物，因具有高的导电率、良好的稳定性和透明性，应用范围涉及太阳能电池电极、抗静电涂层、电致变色器件及超级电容器等方面。PEDOT的合成主要有化学氧化方法、电化学方法和气相沉积法，与其他方法相比，化学氧化法所需设备和方法简单，易于大量的制备，因此应用较多。本专利技术所述PEDOT可通过如下方法制备得到：称取表面活性剂十二烷基硫酸钠溶于80mL去离子水，搅拌均匀后加入乙撑二氧噻吩，置于硅油浴锅内于50℃下磁力搅拌1h；称取氧化剂无水三氯化铁溶解于去离子水中，加入上述反应液，并用10mL去离子水分三次洗涤加入到反应液中，反应完成后，离心分离，分别用无水乙醇、去离子水反复清洗以除去残余表面活性剂、单体和氧化剂；产品在真空干燥箱中于80℃下烘干12h，得到黑色固体。其中，所述乙撑二氧噻吩、氧化剂无水三氯化铁的质量比为1:3；所述氧化剂无水三氯化铁与去离子水的比例为0.4g/1mL。本专利技术所述PEDOT由于自身具有较强的共轭刚性结构，因此其在水或有机溶剂中很难溶解，因而不能直接利用其特殊的导电性能，所以很大程度上限制了自身应用性，本专利技术在使用时加入所述助剂，将其氧化掺杂使其在溶剂中具有较好的导电性。但申请人意外的发现加入所述磺化聚苯胺，使得自限温发热油墨的导电导热性能大大提高，专利技术人推测可能的原因是，助剂的存在还进一步促进了两者之间形成络合物，其中，PEDOT和磺化聚苯胺都能起到载流子传导作用，进一步增加电子和空穴密度，提高导电性，而磺化聚苯胺结构中的磺酸基团，使络合物极性增强，在溶剂中被较好的分散，且在一定量的其余组分存在下，导电高分子的主链排列与空间构象会发生一定程度的变化，促进导电链的结构更加有序。在一种优选的实施方式中，所述导电高分子还包括聚苯胺；优选的，所述聚苯胺为磺化聚苯胺，且所述聚3,4-乙撑二氧噻吩和磺化聚苯胺的重量比为1:(3-6)。在一种优选的实施方式中，所述磺化聚苯胺可通过如下方法制备得到：称取盐酸掺杂的聚苯胺，加入二氯乙烷，将混合物加热到80℃，超声1h，并用机械搅拌使聚苯胺充分分散在二氯乙烷中，不存在团聚的颗粒；量取氯磺酸的二氯乙烷溶液混溶，1h内将上述混合液体缓慢滴加到反应瓶中，保持温度80℃，反应完成后，抽滤，将滤饼浸没在水中加热回流，使反应物充分水解；将水解后的反应液，浓缩，抽滤，滤饼用丙酮洗涤，洗至滤液接近无色，经真空干燥箱80℃的温度干燥48h，得到墨绿色磺化聚苯胺粉末。其中，所述氯磺酸、聚苯胺的摩尔比为2:1；所述氯磺酸的二氯乙烷溶液中氯磺酸和二氯乙烷的体积比为1:1。炭黑本专利技术所述碳黑(carbonblack)，又名炭黑，是一种无定形碳。炭黑是含碳物质(煤、天然气、重油、燃料油等)在空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自限温发热油墨，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：导电高分子30‑50份、炭黑5‑12份、石墨10‑18份、树脂10‑20份、去离子水10‑15份、溶剂45‑55份、助剂2‑5份。

【技术特征摘要】
1.一种自限温发热油墨，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：导电高分子30-50份、炭黑5-12份、石墨10-18份、树脂10-20份、去离子水10-15份、溶剂45-55份、助剂2-5份。2.根据权利要求1所述的自限温发热油墨，其特征在于，所述导电高分子包括聚噻吩。3.根据权利要求2所述的自限温发热油墨，其特征在于，所述聚噻吩为聚3,4-乙撑二氧噻吩。4.根据权利要求1所述的自限温发热油墨，其特征在于，所述炭黑粒度为1-40nm。5.根据权利要求1所述的自限温发热油墨，其特征在于，所述石墨为鳞片石墨。6.根据权利要求1所述的自限温发热油墨，其特征在于，所述树脂选自聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的自限温发热油墨，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐若谷，徐若飞，
申请(专利权)人：深圳埃法智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44