高温石墨烯导电涂料组合物和高温石墨烯导电涂料及其制备方法以及石墨烯加热管技术

本发明专利技术涉及石墨烯加热技术领域，公开了一种高温石墨烯导电涂料组合物和高温石墨烯导电涂料及其制备方法以及石墨烯加热管。所述组合物包括石墨烯、导电粉料、树脂、分散剂和偶联剂；且相对于100重量份的所述高温石墨烯导电涂料组合物，所述石墨烯的含量为1‑4重量份，所述导电粉料的含量为10‑18重量份，所述树脂的含量为60‑85重量份，所述分散剂的含量为2‑4重量份，所述偶联剂的含量为1‑4重量份。该石墨烯加热管在高温情况下能够长时间使用不会功率衰减。

【技术实现步骤摘要】
高温石墨烯导电涂料组合物和高温石墨烯导电涂料及其制备方法以及石墨烯加热管
本专利技术涉及石墨烯加热
，具体涉及一种高温石墨烯导电涂料组合物和高温石墨烯导电涂料及其制备方法以及石墨烯加热管。
技术介绍
随着科技的日新月异，石墨烯导电涂料的运用越来越广泛，由石墨烯导电涂料延伸的电热产品种类也越来越多。目前，普通的石墨烯导电涂料基本应用于低环境温度，这主要受限于导电涂料所选用的基质。有些导电涂料选用普通高分子材料作为涂料基质，普通高分子材料不耐热，在高温环境下长时间使用会极易老化，造成产品失效或安全事故；有些导电涂料选用无机材料作为涂料基质，但无机材料通常需要在高温中烧结才能使用，加工成本高，工艺复杂，耗能高，污染大。另外，由于导电涂料不耐高温，所以就难以制备大功率密度的电热转换装置，通常通过提高导电涂料的平铺面积来增加发热装置的功率。加热管是一种相对有效的电热转换装置，常见的加热管的发热元件为电阻丝，且发热元件通常位于管体内部，电阻丝在高温环境下容易氧化，长时间使用容易造成功率衰减，而且金属元件不耐腐蚀，不能作为腐蚀氛围的加热装置。碳纤维也可以做加热管的发热元件，需要惰性气体密封在发热管中，工艺复杂。加热管的发热元件位于管体内部，散热效果差。因此，研究和开发一种耐温性好的高温石墨烯导电涂料组合物具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的加热管在高温长时间使用会功率衰减的缺陷问题，提供一种高温石墨烯导电涂料组合物和高温石墨烯导电涂料及其制备方法以及石墨烯加热管，该石墨烯加热管在高温情况下能够长时间使用不会功率衰减。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种高温石墨烯导电涂料组合物，其中，所述组合物包括石墨烯、导电粉料、树脂、分散剂和偶联剂；且相对于100重量份的所述高温石墨烯导电涂料组合物，所述石墨烯的含量为1-4重量份，所述导电粉料的含量为10-18重量份，所述树脂的含量为60-85重量份，所述分散剂的含量为2-4重量份，所述偶联剂的含量为1-4重量份。优选地，相对于100重量份的所述高温石墨烯导电涂料组合物，所述石墨烯的含量为2-4重量份，所述导电粉料的含量为12-15重量份，所述树脂的含量为68-72重量份，所述分散剂的含量为3-4重量份，所述偶联剂的含量为2-4重量份。优选地，所述树脂包括第一树脂和第二树脂，所述分散剂包括第一分散剂和第二分散剂。优选地，所述第一树脂和所述第一分散剂的重量比为(20-35)：1；更优选为(25-30)：1。优选地，所述第二树脂和所述第二分散剂的重量比为(10-25)：1；更优选为(15-20)：1。优选地，所述第一树脂和所述第二树脂相同或不同，各自选自有机硅树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、聚氨酯和聚酰亚胺中的一种或多种。优选地，所述第一树脂和所述第二树脂的重量比为(1-2)：1，更优选为(1.5-1.9)：1。优选地，所述第一分散剂和所述第二分散剂相同或不同，各自选自油氨基油酸酯、聚羧酸钠盐、十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯醇中的一种或多种。优选地，所述第一分散剂和所述第二分散剂的重量比为(0.5-2)：1，优选为(1-1.5)：1。优选地，所述导电粉料选自碳纳米管、炭黑、乙炔黑、科琴黑、纳米银线、铜纳米粉和金纳米粉中的一种或多种。优选地，所述偶联剂选自乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂和环氧基硅烷偶联剂中的一种或多种。优选地，所述组合物还包括消泡剂和固化促进剂，且相对于100重量份的所述高温石墨烯导电涂料组合物，所述消泡剂的含量为1-4重量份，所述固化促进剂的含量为2-8重量份。优选地，相对于100重量份的所述高温石墨烯导电涂料组合物，所述消泡剂的含量为2-4重量份，所述固化促进剂的含量为5-8重量份。本专利技术第二方面提供了一种采用前述所述的组合物制备高温石墨烯导电涂料的方法，其中，所述的方法包括：(1)在第一分散剂存在下，将导电粉末、第一树脂和偶联剂接触进行第一混合，得到第一混合物；(2)在第二分散剂存在下，将石墨烯和第二树脂接触进行第二混合，得到第二混合物；(3)将所述第一混合物和所述第二混合物接触进行第三混合，得到高温石墨烯导电涂料。优选地，所述的方法还包括：在步骤(3)中，将所述第一混合物、所述第二混合物、消泡剂和固化促进剂接触进行第四混合，得到高温石墨烯导电涂料。本专利技术第三方面提供了一种由前述所述的方法制备得到的高温石墨烯导电涂料。本专利技术第四方面提供了一种石墨烯加热管，其中，所述石墨烯加热管包括管体以及涂覆在所述管体表面的导电涂料，所述导电涂料为前述所述的高温石墨烯导电涂料。通过上述技术方案，本专利技术的高温石墨烯导电涂料采用偶联剂修饰导电粉末，使导热粉末均匀分散在树脂中，导电粉末与石墨烯在树脂内部相互结合形成三维网状骨架导电结构，保证本专利技术的高温石墨烯导电涂料具有良好的导电性，进而，能够使石墨烯加热管获得高功率密度且长时间使用而功率不衰减。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的高温石墨烯导电涂料制备的石墨烯加热管的结构示意图；图2是石墨烯加热管的A-A视角的结构剖视图；图3是石墨烯加热管的B-B视角的结构剖视图。附图标记说明1-管体；2-导电涂料层；3-导电电极层；4-金属薄片；5-绝缘保护层；7-连接线。具体实施方式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。本专利技术第一方面提供了一种高温石墨烯导电涂料组合物，其中，所述组合物包括石墨烯、导电粉料、树脂、分散剂和偶联剂；且相对于100重量份的所述高温石墨烯导电涂料组合物，所述石墨烯的含量为1-4重量份，所述导电粉料的含量为10-18重量份，所述树脂的含量为60-85重量份，所述分散剂的含量为2-4重量份，所述偶联剂的含量为1-4重量份。本专利技术的专利技术人发现：采用偶联剂修饰导电粉末，提高了导电粉末的表面润湿性，可以使导热粉末均匀分散在树脂中，导电粉末为零维结构，在树脂内部以点与电接触，形成导电通路；由于功能化氧化石墨烯为二维平面结构，具有超高的导电性和表面积，在树脂内部导电粉末与功能化氧化石墨烯在树脂内部相互结合，导电通路由单一的点与点接触，变成点与面、面与面接触，形成三维网状导电结构，增加导电通路，保证本专利技术的高温石墨烯导电涂料具有良好的导电性；另外，更进一步，采用特定组分、特定的组分含量以及彼此配比，能够使得制备得到的石墨烯加热管获得高功率密度且长时间使用而功率不衰减。根据本专利技术，尽管在前述所限定的组分以及组分含量下，能使得高温石墨烯导电涂料具有较好的导电性，以及能够使得制备得到的石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温石墨烯导电涂料组合物，其特征在于，所述组合物包括石墨烯、导电粉料、树脂、分散剂和偶联剂；且相对于100重量份的所述高温石墨烯导电涂料组合物，所述石墨烯的含量为1-4重量份，所述导电粉料的含量为10-18重量份，所述树脂的含量为60-85重量份，所述分散剂的含量为2-4重量份，所述偶联剂的含量为1-4重量份。/n

【技术特征摘要】
1.一种高温石墨烯导电涂料组合物，其特征在于，所述组合物包括石墨烯、导电粉料、树脂、分散剂和偶联剂；且相对于100重量份的所述高温石墨烯导电涂料组合物，所述石墨烯的含量为1-4重量份，所述导电粉料的含量为10-18重量份，所述树脂的含量为60-85重量份，所述分散剂的含量为2-4重量份，所述偶联剂的含量为1-4重量份。


2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，相对于100重量份的所述高温石墨烯导电涂料组合物，所述石墨烯的含量为2-4重量份，所述导电粉料的含量为12-15重量份，所述树脂的含量为68-72重量份，所述分散剂的含量为3-4重量份，所述偶联剂的含量为2-4重量份。


3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述树脂包括第一树脂和第二树脂，所述分散剂包括第一分散剂和第二分散剂；
优选地，所述第一树脂和所述第一分散剂的重量比为(20-35)：1，更优选为(25-30)：1；
优选地，所述第二树脂和所述第二分散剂的重量比为(10-25)：1，更优选为(15-20)：1。


4.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述第一树脂和所述第二树脂相同或不同，各自选自有机硅树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、聚氨酯和聚酰亚胺中的一种或多种；
优选地，所述第一树脂和所述第二树脂的重量比为(1-2)：1，更优选为(1.5-1.9)：1；
优选地，所述第一分散剂和所述第二分散剂相同或不同，各自选自油氨基油酸酯、聚羧酸钠盐、十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯醇中的一种或多种；
优选地，所述第一分散剂和所述第二分散剂的重量比为(0.5-2)：1，优选为(1-1.5)：1。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李赫然，李青，陶业立，孙金梅，宋亚滨，
申请(专利权)人：北京旭碳新材料科技有限公司，东旭科技集团有限公司，东旭光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11