石墨烯喷涂在陶瓷表面的发热材料制造技术

本发明专利技术涉及石墨烯技术领域，且公开了一种石墨烯喷涂在陶瓷表面的发热材料，包括以下步骤：S1:备料，准备石墨烯：10

【技术实现步骤摘要】
石墨烯喷涂在陶瓷表面的发热材料


[0001]本专利技术涉及石墨烯
，具体为一种石墨烯喷涂在陶瓷表面的发热材料。

技术介绍

[0002]我国大气污染主要是煤烟型污染，近年来全国煤炭消费量，特别是冬季取暖用煤量居高不下，推行具有节省用地、有利环保、安全可靠、收费简易的电采暖技术，在节能、节约维修费用和管理开支方面，有着明显的优势，电热膜是一种通电后能自发热的薄膜材料，是由可导电发热的特种油墨，金属载流条，基体材料，保护层和温控、传感等部分构成，在建筑取暖、工业烘箱干燥、石油化工管道保温等领域有着广泛的应用前景，特种导电油墨赋予电热涂料导电性能，导电填料主要有金属合金类、碳材料等几类，金属系中金、银、铂导电性能优越，但价格昂贵，仅限用于军事及航天领域；铜、铝易氧化导致性能下降而限制了其用处；镍粉密度大、易沉底导致使用不便，碳材料具有质轻、无毒无害、不易氧化、价格低廉等优点，在电热涂料，特别是低温电热材料领域应用较多，但是，现有的石墨烯涂料核心发热材料石墨烯与各填料很大程度上依靠物理吸附与包裹，缺少化学键尺度的结合，在后续存储与使用过程中极易发生有效成分偏聚，制成器件后易造成局部过热，形成安全隐患，为此，我们提出一种安全性能高的石墨烯喷涂在陶瓷表面的发热材料。

技术实现思路

[0003](一)解决的技术问题
[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种石墨烯喷涂在陶瓷表面的发热材料，具备安全性能高的等优点，解决了有的石墨烯涂料核心发热材料石墨烯与各填料很大程度上依靠物理吸附与包裹，缺少化学键尺度的结合，在后续存储与使用过程中极易发生有效成分偏聚，制成器件后易造成局部过热，形成安全隐患的问题。
[0005](二)技术方案
[0006]为实现上述安全性能高的目的，本专利技术提供如下技术方案：一种石墨烯喷涂在陶瓷表面的发热材料，包括以下步骤：
[0007]S1:备料，准备石墨烯：10
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30质量份、分散液溶剂：30
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800质量份、电热填料：2
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10份、助剂：1
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10质量份，功能填料：2
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8份。
[0008]S2：对石墨烯进行物理修饰或化学改性。
[0009]S3：将材料放在搅拌釜中搅拌10min
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80min。
[0010]S4：将搅拌充分的材料均匀的涂抹在陶瓷表面。
[0011]S5：对涂抹后的陶瓷表面在100
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140℃的温度范围内干燥1h
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2h。
[0012]优选的，所述S1中石墨烯为粉体或液态浆料，石墨烯微片含有羟基、羧基、氨基、硝基官能团中的一种或几种，石墨烯厚度0.5
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5nm，横向尺寸5～100μm，晶体结构完整，所用分散液溶剂包含水、醇类溶剂、酮类溶剂、醇醚类溶剂中的一种，所述的电热填料包含碳纳米管、导电炭黑、导电石墨中的一种或几种的混合物。
[0013]优选的，所述S1中所述的各类助剂包括成膜助剂，防腐剂，消泡剂，阻燃剂，附着力增强剂中的一种或几种，所述的成膜助剂包括十二醇酯、十二烷基苯磺酸钠、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种，所述的防腐剂为山梨酸钾，所述的消泡剂包括硅油、硬脂肪酰胺、硬脂酸铝，所述的阻燃剂包括三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种，所述的附着力增强剂为AP
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3000、聚二甲基硅氧烷、达玛树脂、丙烯酸双环戊二烯酯单体的一种。
[0014]优选的，所述S2中物理修饰，采用添加表面活性剂使石墨烯微片表面张力与溶剂表面张力接近以改善液相分散性，表面活性剂包括但不局限于聚氧乙烯醚，醋酸丁酸纤维素、聚山梨酯
‑
80、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠。
[0015]优选的，所述S2化学改性，采用引入化学键合改性方法，即对石墨烯表面进行可控氧化，优化引入羧基、羟基和环氧基活性基团，后利用上述基团与其他活性分子间的化学反应引入共价键或离子交换进行化学改性，采用的氧化剂包含浓硫酸，浓硝酸，双氧水，高锰酸钾。
[0016]优选的，所述S4中涂抹的厚度为0.1mm
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0.5mm。
[0017]与现有技术相比，本专利技术提供了一种石墨烯喷涂在陶瓷表面的发热材料，具备以下有益效果：
[0018]1、该石墨烯喷涂在陶瓷表面的发热材料，通过使用电化学剥离高品质石墨烯为电发热材料，与其他碳材料相比，石墨烯具有较低的比重，能有效降低电热材料重量，可以大面积使用；石墨烯具有优异的力学性质，可以弯折并保持良好的导电性，可加工性高，适应的各种形状、应用的需求；石墨烯具有较高的热传导系数，可以快速将热量散发，温度均匀稳定，使用寿命长。同时，与氧化还原石墨烯相比，本专利技术使用的电化学剥离石墨烯晶体结构更加完整，其电热性质更接近本征石墨烯，通过在石墨烯分散液中加入可发生原位脂化、交联等反应的乳液与各类助剂，可以将现有专利技术中石墨烯与填料的物理结合(吸附，包裹等)改进为原位反应后的化学键结合，增强发热材料与填料的结合力，使电热材料稳定、安全，使用寿命延长。
具体实施方式
[0019]实施例一：
[0020]一种石墨烯喷涂在陶瓷表面的发热材料，包括以下步骤：
[0021]S1:备料，准备石墨烯：10质量份，石墨烯为粉体或液态浆料，石墨烯微片含有羟基、羧基、氨基、硝基官能团中的一种或几种，石墨烯厚度0.5nm，横向尺寸5μm，晶体结构完整、分散液溶剂：30质量份，包含水、醇类溶剂、酮类溶剂、醇醚类溶剂中的一种、电热填料：2份，包含碳纳米管、导电炭黑、导电石墨中的一种或几种的混合物、助剂：1质量份包括成膜助剂，防腐剂，消泡剂，阻燃剂，附着力增强剂中的一种或几种，所述的成膜助剂包括十二醇酯、十二烷基苯磺酸钠、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种，所述的防腐剂为山梨酸钾，所述的消泡剂包括硅油、硬脂肪酰胺、硬脂酸铝，所述的阻燃剂包括三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种，所述的附着力增强剂为聚二甲基硅氧烷、达玛树脂、丙烯酸双环戊二烯酯单体的一种，功能填料：2份。
[0022]S2：对石墨烯进行物理修饰，用添加表面活性剂使石墨烯微片表面张力与溶剂表面张力接近以改善液相分散性，表面活性剂包括但不局限于聚氧乙烯醚，醋酸丁酸纤维素、
聚山梨酯
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80、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或化学改性，采用引入化学键合改性方法，即对石墨烯表面进行可控氧化，优化引入羧基、羟基和环氧基活性基团，后利用上述基团与其他活性分子间的化学反应引入共价键或离子交换进行化学改性，采用的氧化剂包含浓硫酸，浓硝酸，双氧水，高锰酸钾。
[0023]S3：将材料放在搅拌釜中搅拌10min。
[0024]S4：将搅拌充分的材料均匀的涂抹在陶瓷表面，涂抹的厚度为0.1mm。
[0025]S5：对涂抹后的陶瓷表面在100℃的温度范围内干燥1h
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯喷涂在陶瓷表面的发热材料，包括以下步骤：S1:备料，准备石墨烯：10
‑
30质量份、分散液溶剂：30
‑
800质量份、电热填料：2
‑
10份、助剂：1
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10质量份，功能填料：2
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8份；S2：对石墨烯进行物理修饰或化学改性；S3：将材料放在搅拌釜中搅拌10min
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80min；S4：将搅拌充分的材料均匀的涂抹在陶瓷表面；S5：对涂抹后的陶瓷表面在100
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140℃的温度范围内干燥1h
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2h。2.根据权利要求1所述的石墨烯喷涂在陶瓷表面的发热材料，其特征在于：所述S1中石墨烯为粉体或液态浆料，石墨烯微片含有羟基、羧基、氨基、硝基官能团中的一种或几种，石墨烯厚度0.5
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5nm，横向尺寸5～100μm，晶体结构完整，所用分散液溶剂包含水、醇类溶剂、酮类溶剂、醇醚类溶剂中的一种，所述的电热填料包含碳纳米管、导电炭黑、导电石墨中的一种或几种的混合物。3.根据权利要求1所述的石墨烯喷涂在陶瓷表面的发热材料，其特征在于：所述S1中所述的各类助剂包括成膜助剂，防腐剂，消泡剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦文凯，
申请(专利权)人：北京斯年智驾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：