本发明专利技术属于涂料技术领域，尤其涉及一种基于多级结构石墨烯的电热涂料及其制备方法。所述一种基于多级结构石墨烯的电热涂料的制备方法，包括以下步骤：在铜基底上负载三维石墨烯材料，然后在三维石墨烯材料的表面旋涂树脂薄膜，得到铜基底/三维石墨烯/树脂材料；腐蚀所述铜基底/三维石墨烯/树脂材料的铜基底，得到三维石墨烯/树脂材料；将树脂材料和有机溶剂混合，在搅拌状态下加入所述三维石墨烯/树脂材料，继续加入分散剂、流平剂、消泡剂，得到混合溶液；将所述混合溶液进行研磨，得到基于多级结构石墨烯的电热涂料；制备得到的基于多级结构石墨烯的电热涂料发热均匀、发热温度高，在电热膜上的附着力强。
An Electrothermal Coating Based on Multistage Graphene and Its Preparation Method
【技术实现步骤摘要】
一种基于多级结构石墨烯的电热涂料及其制备方法
本专利技术属于涂料
，尤其涉及一种基于多级结构石墨烯的电热涂料及其制备方法。
技术介绍
电热膜是一种通电后能发热的薄膜，通常是将电热涂料涂刷在薄膜上，辅以金属载流条、导电银浆等材料制成。电热膜的发热原理为：在电场的作用下，发热体中的分子产生布朗运动，分子之间发生剧烈的摩擦和撞击，产生的热能以远红外辐射的形式对外传递。作为一种无排放的节能环保的取暖方式，电热膜已经在采暖领域得到了广泛应用。电热膜的核心发热体是电热涂料，电热涂料性能的差异直接决定了电热膜的质量，因此这对材料的导电导热性能具有较高的要求。传统电热涂料多以碳粉、石墨为填料，通常存在发热温度低或温度不均匀、耐热性和耐候性差等缺陷。石墨烯是一种单原子层的二维片层材料，其具有优异的导电导热性能，理论上电子迁移率约为15000cm2/V·s，热导率高达5300W/m·K，因而其在导电导热方面的应用一直是研究的热点，目前已有将石墨烯作为填料添加到电热涂料中的相关研究，然而石墨烯极易发生片层堆叠，使其在实际应用中的电热性能远低于理论值，若增大石墨烯的用量，则会降低涂层的附着力，缩短其使用寿命。因此目前需要开发一种发热均匀、附着力强的电热涂料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于多级结构石墨烯的电热涂料及其制备方法，所述基于多级结构石墨烯的电热涂料发热均匀、发热温度高，在电热膜上的附着力强。为实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种基于多级结构石墨烯的电热涂料的制备方法，包括以下步骤：在铜基底上负载三维石墨烯材料，然后在三维石墨烯材料的表面旋涂树脂薄膜，得到铜基底/三维石墨烯/树脂材料；腐蚀所述铜基底/三维石墨烯/树脂材料的铜基底，得到三维石墨烯/树脂材料；将树脂材料和有机溶剂混合，在搅拌状态下加入所述三维石墨烯/树脂材料，继续加入分散剂、流平剂、消泡剂，得到混合溶液；将所述混合溶液进行研磨，得到基于多级结构石墨烯的电热涂料。优选地，所述将树脂材料和有机溶剂混合，在搅拌状态下加入所述三维石墨烯/树脂材料，继续加入分散剂、流平剂、消泡剂，得到混合溶液的步骤中，所述树脂材料、三维石墨烯/树脂材料、分散剂、流平剂、消泡剂、有机溶剂按照重量份数比为50～80份：5～10份：0.1～5份：0.1～3份：0.1～3份：10～40份。优选地，所述在铜基底上负载三维石墨烯材料的步骤具体包括：利用化学氧化法在铜基底上垂直生长氢氧化铜纳米棒，得到铜基底/氢氧化铜纳米棒阵列材料；将所述铜基底/氢氧化铜纳米棒阵列材料置于惰性气体氛围中煅烧，得到铜基底/氧化铜纳米棒阵列材料；利用水热还原法还原所述铜基底/氧化铜纳米棒阵列材料，得到铜基底/铜纳米棒阵列材料；在所述铜基底/铜纳米棒阵列材料上利用化学气相沉积法沉积石墨烯，得到铜基底/三维石墨烯材料。优选地，所述铜基底/三维石墨烯材料包括石墨烯纳米管和石墨烯纳米片，所述石墨烯纳米管的长度为20～50nm，所述石墨烯纳米片的厚度为5～10nm。优选地，在所述利用化学氧化法在铜基底上垂直生长氢氧化铜纳米棒的步骤之前，还包括，将铜基底用盐酸和水交替洗涤数次，所述铜基底为铜片、铜丝网或铜泡沫。优选地，所述利用化学氧化法在铜基底上垂直生长氢氧化铜纳米棒，得到铜基底/氢氧化铜纳米棒阵列材料的步骤具体包括，将铜基底浸没在8～12mol/L的氢氧化钠溶液和20～30wt％氨水的混合液中，室温静置1～24h，用水和乙醇交替洗涤数次，干燥，得到铜基底/氢氧化铜纳米棒阵列材料；其中所述氢氧化钠溶液和氨水的体积比为1～3：1。优选地，所述将所述铜基底/氢氧化铜纳米棒阵列材料置于惰性气体氛围中煅烧，得到铜基底/氧化铜纳米棒阵列材料的步骤具体包括，将所述铜基底/氢氧化铜纳米棒阵列材料置于氩气氛围中500～600℃煅烧1～3h，得到铜基底/氧化铜纳米棒阵列材料。优选地，所述利用水热还原法还原所述铜基底/氧化铜纳米棒阵列材料，得到铜基底/铜纳米棒阵列材料的步骤具体包括，将氢氧化钠、还原剂、水配置还原剂溶液；在所述还原剂溶液中加入所述铜基底/氧化铜纳米棒阵列材料，在微波反应器中，在120～200℃下微波水热反应0.5～2h，冷却至室温，用水和乙醇交替洗涤数次，干燥，得到铜基底/铜纳米棒阵列材料。优选地，所述还原剂为葡萄糖、水合肼、硼氢化钠、抗坏血酸、草酸中的一种。优选地，所述在所述铜基底/铜纳米棒阵列材料上利用化学气相沉积法沉积石墨烯，得到铜基底/三维石墨烯材料的步骤具体包括，超声清洗所述铜基底/铜纳米棒阵列；超声清洗后将所述铜基底/铜纳米棒阵列材料置于CVD管式炉中，在氢气和氩气混合气氛中，所述CVD管式炉以5℃/min升温速率升温至800～1000℃，其中所述氢气的流速为10～30sccm，所述氩气的流速为600～1000sccm；调节氢气流速为80～120sccm，通入碳源气体，其中碳源气体的流速为10～50sccm，保温10～20min后，关掉氢气和碳源气体；在氩气氛围中，所述CVD管式炉降至室温，得到铜基底/三维石墨烯材料。本专利技术另一方面提供了一种基于多级结构石墨烯的电热涂料，所述基于多级结构石墨烯的电热涂料由上述任一制备方法制备获得。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过加入分散剂、流平剂、消泡剂和有机溶剂，树脂材料和三维石墨烯/树脂材料能够更好的复合，基于多级结构石墨烯的电热涂料。本专利技术一方面在铜基底上负载三维石墨烯材料，经旋涂工艺处理后加入涂料配方中，可以很大程度上保证结构的完整性；另一方面，以三维石墨烯为添加剂，加入到电热涂料中，三维石墨烯具有三维导电网络结构，电热涂料中的电子不仅可以沿石墨烯平面自由移动，也可沿着石墨烯的轴向移动，使得电热涂料的导电性能优异；又一方面，石墨烯材料具有一定的远红外辐射效应，加入到电热涂料中，可以增加电热涂料的导热性能；且三维石墨烯材料的高力学强度和化学惰性也大大提升了电热涂料的机械强度、耐热性和耐候性。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一方面本专利技术实施例提供了一种基于多级结构石墨烯的电热涂料的制备方法，包括以下步骤：S01、在铜基底上负载三维石墨烯材料，然后在三维石墨烯材料的表面旋涂树脂薄膜，得到铜基底/三维石墨烯/树脂材料；S02、腐蚀所述铜基底/三维石墨烯/树脂材料的铜基底，得到三维石墨烯/树脂材料；S03、将树脂材料和有机溶剂混合，在搅拌状态下加入所述三维石墨烯/树脂材料，继续加入分散剂、流平剂、消泡剂，得到混合溶液；S04、将所述混合溶液进行研磨，得到基于多级结构石墨烯的电热涂料。本专利技术实施例通过加入分散剂、流平剂、消泡剂和有机溶剂，树脂材料和三维石墨烯/树脂材料能够更好的复合，基于多级结构石墨烯的电热涂料。本专利技术实施例一方面在铜基底上负载三维石墨烯材料，经旋涂工艺处理后加入涂料配方中，可以很大程度上保证结构的完整性；另一方面，以三维石墨烯为添加剂，加入到电热涂料中，三维石墨烯具有三维导电网络结构，电热涂料中的电子不仅可以沿石墨烯平面自由移动，也可沿着石墨烯的轴向移动，使得电热涂料的导电性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多级结构石墨烯的电热涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在铜基底上负载三维石墨烯材料，然后在三维石墨烯材料的表面旋涂树脂薄膜，得到铜基底/三维石墨烯/树脂材料；腐蚀所述铜基底/三维石墨烯/树脂材料的铜基底，得到三维石墨烯/树脂材料；将树脂材料和有机溶剂混合，在搅拌状态下加入所述三维石墨烯/树脂材料，继续加入分散剂、流平剂、消泡剂，得到混合溶液；将所述混合溶液进行研磨，得到基于多级结构石墨烯的电热涂料。
【技术特征摘要】
1.一种基于多级结构石墨烯的电热涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在铜基底上负载三维石墨烯材料，然后在三维石墨烯材料的表面旋涂树脂薄膜，得到铜基底/三维石墨烯/树脂材料；腐蚀所述铜基底/三维石墨烯/树脂材料的铜基底，得到三维石墨烯/树脂材料；将树脂材料和有机溶剂混合，在搅拌状态下加入所述三维石墨烯/树脂材料，继续加入分散剂、流平剂、消泡剂，得到混合溶液；将所述混合溶液进行研磨，得到基于多级结构石墨烯的电热涂料。2.根据权利要求1所述的基于多级结构石墨烯的电热涂料的制备方法，其特征在于，所述将树脂材料和有机溶剂混合，在搅拌状态下加入所述三维石墨烯/树脂材料，继续加入分散剂、流平剂、消泡剂，得到混合溶液的步骤中，所述树脂材料、三维石墨烯/树脂材料、分散剂、流平剂、消泡剂、有机溶剂按照重量份数比为50～80份：5～10份：0.1～5份：0.1～3份：0.1～3份：10～40份。3.根据权利要求1所述的基于多级结构石墨烯的电热涂料的制备方法，其特征在于，所述在铜基底上负载三维石墨烯材料的步骤具体包括：利用化学氧化法在铜基底上垂直生长氢氧化铜纳米棒，得到铜基底/氢氧化铜纳米棒阵列材料；将所述铜基底/氢氧化铜纳米棒阵列材料置于惰性气体氛围中煅烧，得到铜基底/氧化铜纳米棒阵列材料；利用水热还原法还原所述铜基底/氧化铜纳米棒阵列材料，得到铜基底/铜纳米棒阵列材料；在所述铜基底/铜纳米棒阵列材料上利用化学气相沉积法沉积石墨烯，得到铜基底/三维石墨烯材料。4.根据权利要求3所述的基于多级结构石墨烯的电热涂料的制备方法，其特征在于，所述铜基底/三维石墨烯材料包括石墨烯纳米管和石墨烯纳米片，所述石墨烯纳米管的长度为20～50nm，所述石墨烯纳米片的厚度为5～10nm。5.根据权利要求3所述的基于多级结构石墨烯的电热涂料的制备方法，其特征在于，在所述利用化学氧化法在铜基底上垂直生长氢氧化铜纳米棒的步骤之前，还包括，将铜基底用盐酸和水交替洗涤数次，所述铜基底为铜片、铜丝网或铜泡沫。6.根据权利要求3所述的基于多级结构石墨烯的电热涂料的制备方法，其特征在于，所述利用化学氧化法在铜基底上垂...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜涛，李思幸，吴伟，贺盼盼，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：湖南医家智烯新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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