一种含石墨烯的发热浆料、发热涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于发热材料技术领域，公开了一种含石墨烯的发热浆料、发热涂层及其制备方法和应用。该发热浆料包括石墨烯、MAX相陶瓷材料、成膜树脂和溶剂。将MAX相陶瓷材料引入到发热材料中，利用MAX相陶瓷材料与石墨烯的协同作用，能够平衡发热涂层的电阻率与导电性，使制备的发热涂层具有优异的发热性能和导电、导热效果，且电

【技术实现步骤摘要】
一种含石墨烯的发热浆料、发热涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于发热材料
，具体涉及一种含石墨烯的发热浆料、发热涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]石墨烯不仅是已知材料中最薄、最坚硬的物质，而且具备极好的透光性、导电性和导热性，是理想的电极和半导体材料。
[0003]石墨烯作为单质，其传递电子的速度快。在原子尺度上其结构特殊，非常稳定，没有碳原子缺失，各碳原子之间形成大π键，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，保持了结构稳定。但实际使用氧化还原等化学方法制备得到的石墨烯，在氧化还原的过程中产生了大量的缺陷，阻碍了自由电子的运动，从而使制成的石墨烯材料的电阻率远大于导线，造成负载短路。且在制备发热材料时不可避免的用到树脂，树脂则妨碍了导电性。目前含石墨烯的发热材料往往存在电阻过大、导电性差、发热性能较差、电热转化率低等问题。如用于电气设备的石墨烯材料，利用石墨烯作为发热单元，但是其发热效率较低，凹槽中的粘接剂也会挥发出有毒气体，对后续检修工作造成危险。
[0004]因此，亟需提供一种含石墨烯的发热材料，具有优异的发热性能和导电导热效果，且电热转化率高。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种含石墨烯的发热浆料、发热涂层及其制备方法和应用。该发热浆料和发热涂层具有优异的发热性能和导电导热效果，且电
‑
热辐射转换效率高。
[0006]本专利技术第一方面提供了一种含石墨烯的发热浆料。
[0007]具体的，一种含石墨烯的发热浆料，包括石墨烯、MAX相陶瓷材料、成膜树脂和溶剂。
[0008]优选地，所述石墨烯与所述MAX相陶瓷材料的质量比为(1
‑
8):1；进一步优选地，所述石墨烯与所述MAX相陶瓷材料的质量比为(1
‑
5):1。向石墨烯中加入MAX相陶瓷材料，改善了单纯石墨烯涂层中石墨烯片的缺陷，即接触不紧密导致的短路现象，调整和优化了涂层的电阻，提高了利用所述发热浆料制备的发热涂层的功率密度。而通过控制所述MAX相陶瓷材料与所述石墨烯的质量比，有利于控制利用所述发热浆料制备的发热涂层的电阻与导电率，进一步提高发热性能和电
‑
热辐射转换效率。
[0009]优选地，所述石墨烯与所述成膜树脂的质量比为1：(0.5
‑
5)；进一步优选地，所述石墨烯与所述成膜树脂的质量比为1：(1
‑
3)。通过控制所述石墨烯与所述成膜树脂的质量比，能够进一步控制由所述发热浆料制备的发热涂层的导电率，以及发热浆料的分散性、相容性。
[0010]优选地，所述石墨烯为直径为5
‑
30μm，堆积密度为0.01
‑
0.08g/mL的片层状石墨烯
的粉末；进一步优选地，所述石墨烯为直径为5
‑
15μm，堆积密度为0.03
‑
0.05g/mL的片层状石墨烯的粉末。
[0011]优选地，所述MAX相陶瓷材料选自钛锡碳(Ti2SnC)、钒铝碳(V2AlC)、钼铝碳(Mo3AlC2)、钛硅碳(Ti3SiC2)、铝碳化二钛(Ti2AlC)或钛铝碳(Ti3AlC2)中的至少一种；进一步优选地，所述MAX相陶瓷材料选自钛锡碳(Ti2SnC)、钒铝碳(V2AlC)、钼铝碳(Mo3AlC2)、钛硅碳(Ti3SiC2)、铝碳化二钛(Ti2AlC)或钛铝碳(Ti3AlC2)中的至少两种。
[0012]更优选地，所述MAX相陶瓷材料选自钼铝碳(Mo3AlC2)、钛硅碳(Ti3SiC2)、铝碳化二钛(Ti2AlC)或钛铝碳(Ti3AlC2)中的至少两种。通过对MAX相陶瓷材料的选择能够进一步提高发热涂层的电
‑
热辐射转换效率和功率密度。
[0013]优选地，所述MAX相陶瓷材料为MAX相陶瓷材料粉末，所述MAX相陶瓷材料粉末的粒径范围为0.5
‑
20μm；进一步优选地，所述MAX相陶瓷材料粉末的粒径范围为1
‑
10μm；更优选地，所述MAX相陶瓷材料粉末的粒径范围为1
‑
5μm。
[0014]优选地，所述成膜树脂为环氧改性有机硅树脂或聚硅氧烷陶瓷树脂。
[0015]优选地，所述溶剂为水和/或乙醇。所述溶剂能够创造良好的溶解环境，且成本低，对环境友好。
[0016]优选地，所述含石墨烯的发热浆料还包括分散剂。
[0017]优选地，所述分散剂为丙烯酸酯分散剂，且所述丙烯酸酯分散剂不含碳碳双键。通过选择不含碳碳双键的丙烯酸酯分散剂，能够提高抗热氧化作用，进而提高浆料的发热性能；且安全、可靠、无毒性。
[0018]优选地，所述含石墨烯的发热浆料还包括助剂，所述助剂包括润湿剂、流平剂或消泡剂中的至少一种。
[0019]优选地，所述润湿剂选自GS化学公司的GS
‑
2552、GS
‑
2455、GS
‑
9408、GS
‑
2311、GS
‑
2227或GS
‑
2455中的至少一种。
[0020]优选地，所述流平剂选自GS化学公司的GS
‑
1099、GS
‑
1033、GS
‑
1041、GS
‑
1376或GS
‑
1450中的至少一种。
[0021]优选地，所述消泡剂选自GS化学公司的GS
‑
938、GS
‑
5820、GS
‑
5881、GS
‑
5018或GS
‑
5901中的至少一种。
[0022]优选地，按重量份计，所述含石墨烯的发热浆料包括：10
‑
20份石墨烯、5
‑
10份MAX相陶瓷材料、20
‑
40份成膜树脂、20
‑
40份溶剂和1
‑
5份分散剂。
[0023]进一步优选地，按重量份计，所述含石墨烯的发热浆料包括：10
‑
20份石墨烯、5
‑
10份MAX相陶瓷材料、20
‑
35份成膜树脂、20
‑
30份溶剂和2
‑
5份分散剂。
[0024]优选地，按重量份计，所述含石墨烯的发热浆料包括：10
‑
20份石墨烯、5
‑
10份MAX相陶瓷材料、20
‑
40份成膜树脂、20
‑
40份溶剂、1
‑
5份分散剂和1
‑
5份助剂。
[0025]进一步优选地，按重量份计，所述含石墨烯的发热浆料包括：10
‑
20份石墨烯、5
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含石墨烯的发热浆料，其特征在于，包括石墨烯、MAX相陶瓷材料、成膜树脂和溶剂。2.根据权利要求1所述的发热浆料，其特征在于，所述石墨烯与所述MAX相陶瓷材料的质量比为(1
‑
8):1。3.根据权利要求1所述的发热浆料，其特征在于，所述石墨烯与所述成膜树脂的质量比为1：(0.5
‑
5)。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的发热浆料，其特征在于，所述石墨烯为直径为5
‑
30μm，堆积密度为0.01
‑
0.08g/mL的片层石墨烯的粉末；所述MAX相陶瓷材料为MAX相陶瓷材料粉末，所述MAX相陶瓷材料粉末的粒径范围为0.5
‑
20μm。5.根据权利要求1或2所述的发热浆料，其特征在于，所述MAX相陶瓷材料选自钛锡碳、钒铝碳、钼铝碳、钛硅碳、铝碳化二钛或钛铝碳中的至少一种。6.根据权利要求1
‑
3中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯蓝，万晓毅，彭诗欣，吴忌，阮志诚，
申请(专利权)人：珠海万烯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：