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一种石墨烯/贱金属合金导电材料、电阻浆料、发热体及其制备和应用制造技术

技术编号:22692714 阅读:19 留言:0更新日期:2019-11-30 05:46
本发明专利技术属于导电材料领域,具体涉及一种石墨烯/贱金属合金导电材料,其特征在于,包含石墨烯,合金粉和玻璃粉。本发明专利技术还提供了包含所述导电材料的导电浆料;包含所述导电材料的发热体;本发明专利技术还提供了所述的发热体的制备方法和应用。本发明专利技术所述的导电材料具有优良性能,由其制得的膜发热体具有安全性好,成本低,导电性好,结合力强,加热速度快等优点,特别适合应用于烫发棒中。

A kind of graphene / base metal alloy conductive material, resistance paste, heat generator and its preparation and Application

The invention belongs to the field of conductive materials, in particular to a graphene / base metal alloy conductive material, which is characterized in that it includes graphene, alloy powder and glass powder. The invention also provides a conductive slurry including the conductive material, a heating body including the conductive material, and a preparation method and application of the heating body. The conductive material of the invention has excellent performance, and the film heating body made from it has the advantages of good safety, low cost, good conductivity, strong binding force, fast heating speed, etc., and is particularly suitable for being used in a perm stick.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯/贱金属合金导电材料、电阻浆料、发热体及其制备和应用
本专利技术涉及一种不锈钢基的掺杂石墨烯合金发热膜制备及其应用,具体涉及不锈钢基的掺杂石墨烯合金发热膜发热体在烫发棒中的应用。
技术介绍
随着传统加热方式体现出来的寿命短、加热方式不灵活、加热效率低等问题,现有的传统加热方式已经不能满足现有的需要,近几年电热膜作为加热元件的产品不断问世,而根据厚膜加热元件按基材可以分为陶瓷基、玻璃基、聚合物基、金属基,其中金属基属不锈钢基材为应用最广,不锈钢基加热元件具有功率密度大、体积小、便于安装及抗振动等诸多优点。但由于不锈钢基发热膜对基材的绝缘性要求高,对发热膜的加热速度、抗氧化能力、结合力等性能指标都有较高要求。如中国专利《基于不锈钢基板的大功率厚膜电路用导电浆料及其制备工艺》(申请号:02139895.X)介绍了银钯电阻浆料印刷不锈钢基材作为大功率电路。由于采用了贵金属作为导电相,大大增加了生产成本,发热膜抗氧化性较差;再则银在烧结过程中容易迁移,该不锈钢基材的绝缘性很难保证。如中国专利《基于不锈钢基板的YBCO厚膜电阻浆料及其制备方法》(申请号:201010158934)介绍了不锈钢基材YBCO厚膜电阻。由于采用固相合成YBCO的成本较高,纯度较低,存在生产成本还是过高,热膨胀系数匹配性差,并且电阻膜的导电性能较差,发热速度受到影响等缺点。因此,目前的迫切需求就是寻找一种低成本,导电性好,安全性高、加热速度快的厚膜发热电阻材料。
技术实现思路
为解决现有技术的不足,本专利技术第一目的在于,提供一种石墨烯/贱金属合金导电材料(本专利技术也简称导电材料或导电组合物),旨在提供一种具有良好导电性能的导电材料。本专利技术第二目的在于,提供一种包含所述的石墨烯/贱金属合金导电材料的掺杂石墨烯合金电阻浆料。为解决现有的不锈钢基材厚膜发热膜成本高,导电性差,结合力差、加热速度慢的缺陷。本专利技术第三目的在于,旨在提供一种包含所述石墨烯/贱金属合金导电材料,且具有一全新结构特性的不锈钢基的掺杂石墨烯合金发热膜发热体。本专利技术第四目的在于,提供一种不锈钢基的掺杂石墨烯合金发热膜发热体的制备方法。本专利技术第五目的在于,提供一种不锈钢基的掺杂石墨烯合金发热膜发热体的应用。一种石墨烯/贱金属合金导电材料,包含石墨烯,合金粉和玻璃粉。采用本专利技术所述的导电材料,通过组分之间的协同,可以大大降低原料以及生产成本;不仅如此,还可有助于使该导电材料烧结的发热膜的致密化,降低烧结得到的发热膜的缺陷,使发热膜具有更高的稳定性。另外,本专利技术在贱金属合金中掺杂石墨烯作为一部分导电相,可以大大增加膜的导电性能,同时由于其具有层片状结构,增加合金导电粒子与玻璃粘结剂和与介质层的结合强度,掺杂石墨烯在其中同时也起到调节膜层的热膨胀性的作用,这些都增强了膜层的机械抗热震特性,提高了膜的稳定性,延长发热体的使用寿命。作为优选,所述的石墨烯/贱金属合金导电材料中,玻璃粉熔点为600℃~800℃。进一步优选,玻璃粉为微晶玻璃。更进一步优选,所述的玻璃粉的固相成分为SiO2-Al2O3-CaO-MgO-B2O3-Bi2O3。作为优选,所述的合金粉为NiB、NiCu、NiFe、NiAlCr中的至少一种。采用贱金属合金取代贵金属,降低原材料成本,同时合金和所述的石墨烯配合,也可以降低烧结温度,使膜可以烧结更加致密化减少缺陷,降低工艺成本,提高膜层的稳定性。更进一步优选,所述的合金粉为NiB。研究发现,采用NiB和石墨烯以及所述的玻璃的协同效果更优,可以进一步减少膜层在热冲下产生的热压力也引起的电阻变化,大大提高膜层的稳定性能。优选地,所述石墨烯为多层石墨烯,厚度为1nm~100nm。该优选厚度的石墨烯和其他成分协同效果好,可以进一步协同调控膜层的导电性能。作为优选,所述的石墨烯/贱金属合金导电材料中,合金粉的重量份为45~90份;石墨烯的重量份为1~10份;玻璃粉的重量份为1~15份。在所述的组分协同小,在该优选范围下的效果更优。本专利技术还提供了一种掺杂石墨烯合金电阻浆料,包含所述的石墨烯/贱金属合金导电材料和有机载体。优选地,所述的有机载体包含溶剂、增稠剂、触变剂、表面活性剂和粘结剂。所述的溶剂为松油醇、二乙二醇丁醚醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯中一种或多种。进一步优选,所述的溶剂为松油醇、二乙二醇丁醚醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯的混合物。所述的增稠剂可为行业内具有增稠效果的常规物料,优选为乙基纤维素。所述的触变剂可为行业内具有防触变的常规物料,优选为氢化蓖麻油。所述的表面活性剂可为行业内具有提高表面活性的常规物料,优选为油酸。所述的粘结剂可为行业内具有提高粘度的常规物料,优选为聚乙烯醇缩丁醛。作为优选,所述有机载体中,溶剂、增稠剂、触变剂、表面活性剂和粘结剂的质量份比例为85-93∶8-14∶1-4∶1-4∶1-8。作为优选,有机载体占所述的掺杂石墨烯合金电阻浆料的质量百分数为10%~30%。余量为所述的石墨烯/贱金属合金导电材料。进一步优选,所述的掺杂石墨烯合金电阻浆料中,按质量分数计,合金粉45%~90%,石墨烯1%~10%,玻璃粉1%~15%,有机载体10%~30%。本专利技术还提供了一种不锈钢基的掺杂石墨烯合金发热膜发热体,包含不锈钢基底,其相对的两个平面分别复合有绝缘导热层和介质层1;介质层1表面复合有介质层2;介质层2表面复合有合金电阻层;合金电阻层表面复合有绝缘隔热层;所述的合金电阻层含有所述的石墨烯/贱金属合金导电材料。本专利技术提供了一种全新结构且具有创新成分优势的不锈钢基的掺杂石墨烯合金发热膜发热体;所述的不锈钢基的掺杂石墨烯合金发热膜发热体的纵截面(垂直于所述发热体平面的方向的切面)为依次复合的绝缘导热层、不锈钢基材、介质层1、介质层2、合金电阻层和绝缘隔热层。本专利技术所述的发热体,不锈钢基材作为基底,其具有优异的导热性能,且具有优异的机械性能,本专利技术电阻材料(浆料)使用在不锈钢基上作为发热膜层,可以满足不锈钢基发热体的大功率使用,能承受住强大的热冲击,并且发热效率高,使用温度也高。不仅如此,本专利技术还创新地采用复合的介质层(依次复合的介质层1和介质层2)使基材、介质层、合金电阻层更好进行热膨胀性的协同匹配,增加基材绝缘性的同时增强相互之间的结合强度及稳定性能。作为优选,所述的合金电阻层由所述的掺杂石墨烯合金电阻浆料固化得到。本专利技术,所述的介质层1含有玻璃1,所述的介质层2含有玻璃2;玻璃1的熔点为800~1000℃;玻璃2的熔点为600~800℃。本专利技术中,通过所述依次复合的介质层1和介质层2的使用,可以使基材、介质层、合金电阻层更好进行热膨胀性的匹配,增加基材绝缘性的同时增强相互之间的结合强度及稳定性能。作为优选,所述玻璃1为微晶玻璃,其固相成分为SiO2-Al2O3-CaO-MgO-B2O3。作为优选,所述玻璃2为微晶玻璃,其固相成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯/贱金属合金导电材料,其特征在于,包含石墨烯,合金粉和玻璃粉。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/贱金属合金导电材料,其特征在于,包含石墨烯,合金粉和玻璃粉。


2.如权利要求1所述的石墨烯/贱金属合金导电材料,其特征在于,玻璃粉为微晶玻璃,其固相成分为SiO2-Al2O3-CaO-MgO-B2O3-Bi2O3-Bi2O3;熔点为600℃~800℃。
优选地,所述的合金粉为NiB、NiCu、NiFe、NiAlCr中的至少一种;
优选地,所述石墨烯为多层石墨烯,厚度为1nm~100nm。


3.如权利要求1或2所述的石墨烯/贱金属合金导电材料,其特征在于,合金粉的重量份为45~90份;石墨烯的重量份为1~10份;玻璃粉的重量份为1~15份。


4.一种掺杂石墨烯合金电阻浆料,其特征在于,包含权利要求1~3任一项所述的石墨烯/贱金属合金导电材料和有机载体;
优选地,所述的有机载体包含溶剂、增稠剂、触变剂、表面活性剂和粘结剂。


5.如权利要求4所述的掺杂石墨烯合金电阻浆料,其特征在于,
所述有机载体中,溶剂、增稠剂、触变剂、表面活性剂和粘结剂的质量份比例为85-93∶8-14∶1-4∶1-4∶1-8;
有机载体占所述的掺杂石墨烯合金电阻浆料的质量百分数为10%~30%;
所述的溶剂为松油醇、二乙二醇丁醚醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯中一种或多种。


6.一种不锈钢基的掺杂石墨烯合金发热膜发热体,其特征在于,包含不锈钢基底,其相对的两个平面分别复合有绝缘导热层和介质层1;介质层1表面复合有介质层2;介质层2表面复合有合金电阻层;合金电阻层表面复合有绝缘隔热层;
所述的合金电阻层含有权利要求1~3任一项所述的石墨烯/贱金属合金导电材料;优选由权利要求4~5任一项所述的掺杂石墨烯合金电阻浆料固化得到。


7.如权利要求6所述的不锈钢基的掺杂石墨烯合金发热膜发热体,其特征在于,所述的介质层1含有玻璃1,所述的介质层2含有玻璃2;
玻璃1的熔点为800℃~1000℃;玻璃2的熔点为600℃~800℃;
优选地,所述玻璃1为微晶玻璃,其固相成分为SiO2-Al2O3-CaO-MgO-B2O3;
优选地,所述玻璃2为微晶玻璃,其固相成分为SiO2-Al2O3-CaO-MgO...

【专利技术属性】
技术研发人员:周宏明王博益刘宁包志强
申请(专利权)人:中南大学
类型:发明
国别省市:湖南;43

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