水性PTC导电涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及功能涂料领域，公开了一种水性PTC导电涂料及其制备方法和应用。所述水性PTC导电涂料由PTC功能浆料和导电浆料按照质量比为(30-50)∶(50-70)复配得到；所述PTC功能浆料包含20-35重量％的PTC功能组分和65-80重量％的水，所述PTC功能组分包括石蜡、硬脂酸、乳化剂和第一消泡剂；所述导电浆料包含胶粘剂、第二消泡剂、润湿分散剂、导电碳材料和水。所述水性PTC导电涂料具有优异的自限温性能，并且安全环保。全环保。全环保。

【技术实现步骤摘要】
水性PTC导电涂料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及导电材料领域，具体涉及一种水性PTC导电涂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着环保的压力逐渐增大，电加热/取暖产品因其具有安静、无排放等优点，迎来发展机遇。采用涂覆、印刷等方式将导电涂料分布在基材上，制成的面状发热体，成为目前较热门的采暖元件。导电涂料作为其核心技术点，其中的导电填料一般采用碳系导电材料。然而，导电碳材料随着温度上升其电阻有下降的趋势，即为负温度效应(NTC)，用于加热部件具有较大安全隐患。
[0003]与NTC对应的为正温度效应(PTC，Positive Temperature Coefficient)，PTC指的是材料的电阻会随着温度的升高而增加。PTC可有效保护发热体，随温度升高，电阻增大，功率下降；而当温度降低，功率即可回升。实现对温度的自适应调控，有效增加升温速度，同时也是一种安全可靠的过热保护手段。
[0004]常见的PTC产品材料为硬质陶瓷类材料和高分子PTC材料。陶瓷类材料通过在钛酸钡等陶瓷材料中掺渣稀土元素，在温度到达和超过材料的局里温度时，电阻呈现跃迁式增长。但其形式为硬质陶瓷，无法用于柔性领域。高分子PTC材料，主要是以聚乙烯、聚丙烯等热膨胀系数较大的弹性体中加入导电填料。随着温度的升高，高分子材料逐渐膨胀，导电填料颗粒逐渐远离，电阻增大，从而实现PTC。同样地，存在材料较难加工，导电填料较难分散的缺点。同时以线缆类为主，暂无面状柔性发热体的报道。
[0005]另外，涂料水性化是环保大趋势，对水性PTC相关应用产品的鲜有报道。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种水性PTC导电涂料及其制备方法和应用。所述水性PTC导电涂料具有优异的自限温性能，并且安全环保。
[0007]根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种水性PTC导电涂料，所述水性PTC导电涂料由PTC功能浆料和导电浆料按照质量比为(30-50)∶(50-70)复配得到；其中，
[0008]所述PTC功能浆料包含20-35重量％的PTC功能组分和65-80重量％的水，所述PTC功能组分包括石蜡、硬脂酸、乳化剂和第一消泡剂；以所述PTC功能组分的总重量为基准，所述石蜡为10-30重量％，硬脂酸为45-65重量％，所述乳化剂为10-25重量％，所述第一消泡剂为0.1-1重量％；
[0009]所述导电浆料包括胶粘剂、第二消泡剂、润湿分散剂、导电碳材料和水；以所述导电浆料的总重量为基准，所述胶粘剂为25-40重量％，所述第二消泡剂为0.3-1重量％，所述润湿分散剂为1-10重量％，所述导电碳材料为5-30重量％，水为40-60重量％。
[0010]根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种制备所述水性PTC导电涂料：
[0011](1)在加热条件下，将所述PTC功能组分中的各组分进行混合，使其中的石蜡和硬脂酸熔化，得到混合液，再与水混合、乳化，得到所述PTC功能浆料；
[0012](2)将所述胶粘剂、第二消泡剂、润湿分散剂、导电碳材料与水混合、研磨，得到所述导电浆料；
[0013](3)将所述PTC功能浆料与所述导电浆料进行混合。
[0014]根据本专利技术的第三方面，本专利技术提供了所述水性PTC导电涂料在面状电加热器件中的应用。
[0015]本专利技术提供的水性PTC导电涂料具有良好的PTC效果。该导电涂料可通过印刷涂布方式在薄膜、织物表面形成PTC功能导电涂层，以所述水性PTC导电涂料制成的电加热器件具有优异的自限温性能，同时兼顾了水性环保的特点。而且，在优选的实施方式中，所述水性PTC导电涂料还兼顾发挥石墨烯高远红外辐射率的优点。
附图说明
[0016]图1为采用实施例1的PTC导电涂料A印刷制备的电热膜，在室温、36V电压下多次通电循环加热的电流变化图。
具体实施方式
[0017]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0018]根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种水性PTC导电涂料，所述水性PTC导电涂料由PTC功能浆料和导电浆料按照质量比为(30-50)∶(50-70)复配得到。
[0019]在本专利技术中，所述PTC功能浆料包含20-35重量％的PTC功能组分和65-80重量％的水。所述PTC功能组分包括石蜡、硬脂酸、乳化剂和第一消泡剂。
[0020]在本专利技术中，以所述PTC功能组分的总重量为基准，所述石蜡为15-30重量％，硬脂酸为45-65重量％，所述乳化剂为10-25重量％，所述第一消泡剂为0.1-1重量％。
[0021]优选情况下，以所述PTC功能组分的总重量为基准，所述石蜡为20-30重量％，硬脂酸为52-63重量％，所述乳化剂为10-18重量％，所述第一消泡剂为0.1-0.5重量％。
[0022]在本专利技术中，所述导电浆料包含胶粘剂、第二消泡剂、润湿分散剂、导电碳材料和水。
[0023]在本专利技术中，以所述导电浆料的总重量为基准，所述胶粘剂为30-40重量％，所述第二消泡剂为0.3-1重量％，所述润湿分散剂为1-10重量％，所述导电碳材料为5-20重量％，水为40-60重量％。
[0024]优选情况下，以所述导电浆料的总重量为基准，所述胶粘剂为30-40重量％，所述第二消泡剂为0.3-0.7重量％，所述润湿分散剂为3-10重量％，所述导电碳材料为8-15重量％，水为42-55重量％。
[0025]在本专利技术中，所述石蜡为相变储热材料。所述石蜡的熔点可以在60℃以上，即可选自60#以上的石蜡(石蜡的牌号表示其熔点，“60#以上的石蜡”是指熔点在60℃以上的石蜡)。
[0026]在本专利技术中，所述乳化剂优选为非离子型表面活性剂，HLB值为13-14。更优选地，
所述非离子型表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯(商品名为Tween)、失水山梨醇脂肪酸酯(商品名Span)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)和烷基糖苷(APG)中的一种或两种以上。进一步优选地，所述乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯和烷基糖苷的组合，且两者的质量比为1∶(0.5-1)。
[0027]本专利技术中，“第一消泡剂”、“第二消泡剂”中的“第一”、“第二”是为了便于更清楚的理解本专利技术，并不用于限制本专利技术，其中，“第一消泡剂”涉及的是PTC功能浆料中的消泡剂，“第二消泡剂”涉及的是导电浆料中的消泡剂。所述第一消泡剂、第二消泡剂可以相同或不同，可以为本领域熟知的各种消泡剂，例如可以分别选自水性有机硅类消泡剂、聚醚改性硅类消泡剂和聚硅氧烷类消泡剂中的一种或多种。所述第一消泡剂、第二消泡剂可以选自商购的各种消泡剂，具体实施包括但不限于，B本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性PTC导电涂料，其特征在于，所述水性PTC导电涂料由PTC功能浆料和导电浆料按照质量比为(30-50)∶(50-70)复配得到；其中，所述PTC功能浆料包含20-35重量％的PTC功能组分和65-80重量％的水，所述PTC功能组分包括石蜡、硬脂酸、乳化剂和第一消泡剂；以所述PTC功能组分的总重量为基准，所述石蜡为15-30重量％，硬脂酸为45-65重量％，所述乳化剂为10-25重量％，所述第一消泡剂为0.1-1重量％；所述导电浆料包含胶粘剂、第二消泡剂、润湿分散剂、导电碳材料和水；以所述导电浆料的总重量为基准，所述胶粘剂为30-40重量％，所述第二消泡剂为0.3-1重量％，所述润湿分散剂为1-10重量％，所述导电碳材料为5-20重量％，水为40-60重量％。2.根据权利要求1所述的水性PTC导电涂料，其中，所述石蜡的熔点不小于60℃。3.根据权利要求1所述的水性PTC导电涂料，其中，所述胶粘剂选自双组份水性环氧树脂、水性聚氨酯和水性聚丙烯中的至少一种；优选为双组份水性环氧树脂。4.根据权利要求1所述的水性PTC导电涂料，其中，所述导电碳材料为碳纳米管、石墨烯和导电炭黑的组合，且所述碳纳米管、所述石墨烯和所述导电炭黑的质量比为1∶(0.5-1)∶(5-15)。5.根据权利要求1所述的水性PTC导电涂料，其中，所述乳化剂为非离子型表面活性剂，HLB值为13-14；优选地，所述非离子型表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基糖苷中的一种或两种以上；更优选地，所述乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯和烷基糖苷的组合，且两...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林，
申请(专利权)人：新材料与产业技术北京研究院，
类型：发明
国别省市：