本發(fā)明屬于導(dǎo)電發(fā)熱材料領(lǐng)域，具體涉及一種水性導(dǎo)電發(fā)熱漿料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、目前市場(chǎng)上主要的導(dǎo)電發(fā)熱漿料以油性導(dǎo)電發(fā)熱漿料和復(fù)合金屬導(dǎo)電油墨漿料為主，其中，復(fù)合金屬導(dǎo)電油墨漿料的導(dǎo)電性能隨金屬粉末用量的提高而提升，但是金屬粉末的密度相對(duì)較大，易沉淀，使用不方便。此外，現(xiàn)有導(dǎo)電發(fā)熱漿料中多采用有機(jī)溶劑，在使用過(guò)程中存在voc排放，且清洗設(shè)備時(shí)也要用有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境造成一定的污染。

2、cn112188660a公開(kāi)了一種水性石墨烯基電熱膜及其制備方法，其僅用石墨烯作為鱗片石墨分散8小時(shí)制得，用時(shí)久，成本高，且導(dǎo)電物質(zhì)僅為石墨烯，石墨烯為片層結(jié)構(gòu)容易折疊堆積形成空穴或間隙，造成導(dǎo)電性能差、壽命短；cn112738929a公開(kāi)了一種水性電熱膜及其制備方法，此方法需要在基材表面預(yù)涂覆熱熔膠，在涂覆電熱涂層干燥后，進(jìn)一步升溫至其軟化點(diǎn)溫度以上，利用其軟化吸附嵌入作用可直接將部分導(dǎo)電碳層中的納米導(dǎo)電碳材料嵌入熱熔膠中，形成與基材的緊密結(jié)合，工藝復(fù)雜，當(dāng)在熱熔膠上直接涂覆導(dǎo)電填料，導(dǎo)電填料流動(dòng)性變差，印刷產(chǎn)生的氣泡在烘干的過(guò)程中破裂，導(dǎo)電填料無(wú)法流動(dòng)填充，產(chǎn)生針孔，影響品質(zhì)。

3、因此，目前市場(chǎng)上的導(dǎo)電發(fā)熱漿料主要存在以下問(wèn)題：金屬類導(dǎo)電發(fā)熱漿料易沉淀、油性導(dǎo)電油墨的電熱膜易對(duì)環(huán)境造成污染、水性導(dǎo)電發(fā)熱漿料的電熱膜存在制備工藝復(fù)雜，有氣泡易產(chǎn)生針孔，壽命短等缺陷，均無(wú)法滿足使用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種水性導(dǎo)電發(fā)熱漿料。

2、本發(fā)明的目的之二在于提供一種水性導(dǎo)電發(fā)熱漿料的制備方法。

3、本發(fā)明的目的之三在于提供上述水性導(dǎo)電發(fā)熱漿料在發(fā)熱電子產(chǎn)品中的應(yīng)用。

4、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

5、本發(fā)明的第一個(gè)方面提供了一種水性導(dǎo)電發(fā)熱漿料，包括以下質(zhì)量份的原料：處理后的石墨烯1-2份、碳納米管1-3份、導(dǎo)電炭黑2-5份、水性樹(shù)脂15.5-24.5份、分散劑0.4-0.8份、消泡劑0.1-0.3份、固化劑0.2-0.6份、水20-40份；所述處理后的石墨烯是通過(guò)將石墨烯在惰性氣氛1000～1200℃下熱處理制得。

6、在本發(fā)明中，石墨烯在熱處理過(guò)程中，石墨烯中的雜質(zhì)及揮發(fā)成分被排出，且石墨烯中碳二維結(jié)構(gòu)重排，使石墨烯的純凈度更高且微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而使處理后的石墨烯的導(dǎo)電性能顯著提升，可以進(jìn)一步提高含有該處理后的石墨烯的導(dǎo)電發(fā)熱漿料的導(dǎo)電性。此外本發(fā)明中處理后的石墨烯能夠有效的吸收并再輻射紅外光線，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)熱的功能，其原因是：處理后的石墨烯能帶結(jié)構(gòu)中的電子能級(jí)適合紅外光子能量，導(dǎo)致電子在能帶中躍遷，從而產(chǎn)生紅外輻射。

7、本發(fā)明中采用的處理后的石墨烯為片狀、碳納米管為線狀、導(dǎo)電炭黑為點(diǎn)狀，三種不同形狀的導(dǎo)電粉體混合后相互交叉、填充和支撐，一方面可以防止本發(fā)明水性導(dǎo)電發(fā)熱漿料中顆粒間團(tuán)聚沉淀，延長(zhǎng)水性導(dǎo)電漿料的保質(zhì)期；另一方面可以使形成的導(dǎo)電發(fā)熱涂層更加緊密，封閉型固化劑的加入隨著溫度的升高釋放異氰酸酯基團(tuán)，與水性樹(shù)脂鏈上的氨基、羥基、羧基反應(yīng)，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，提升涂層的硬度和耐磨性能，同時(shí)導(dǎo)電粉體(即處理后的石墨烯、碳納米管和導(dǎo)電炭黑)伴隨水性樹(shù)脂的交聯(lián)也更加緊密，形成更致密的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，減少衰減速率，提升使用壽命性能，導(dǎo)電性能更佳。

8、優(yōu)選地，所述處理后的石墨烯為片狀。

9、優(yōu)選地，所述碳納米管為線狀。

10、優(yōu)選地，所述導(dǎo)電炭黑為粉末狀。

11、優(yōu)選地，所述導(dǎo)電炭黑選自科琴黑、乙炔、焦炭中的至少一種。

12、優(yōu)選地，所述碳納米管選自單壁碳納米管、多壁碳納米管中的至少一種。

13、優(yōu)選地，所述惰性氣氛選自氮?dú)?、氬氣、氙氣中的至少一種。惰性氣氛下對(duì)石墨烯進(jìn)行熱處理可以防止石墨烯高溫氧化。

14、優(yōu)選地，所述分散劑為氨基改性共聚高分子分散劑、非離子型高分子分散劑中的至少一種。

15、優(yōu)選地，所述氨基改性共聚高分子分散劑為江蘇金圖化工有限公司的wf816。

16、優(yōu)選地，所述非離子型高分子分散劑為佛山千佑化工有限公司的akn-2070。

17、優(yōu)選地，所述消泡劑為非硅化合物與氣相二氧化硅類的混合物、硅聚醚型消泡劑中的至少一種。

18、優(yōu)選地，所述非硅化合物與氣相二氧化硅類的混合物為江蘇金圖化工有限公司的wx201。

19、優(yōu)選地，所述硅聚醚型消泡劑為廣州辛格斯新材料商行的x101867。

20、優(yōu)選地，所述固化劑選自萬(wàn)俊化工的c68、蘇州青田新材料有限公司的aa-9076d中的至少一種。本發(fā)明中的固化劑在90-120℃以上才會(huì)與水性樹(shù)脂發(fā)生交聯(lián)固化，因此，本發(fā)明中的水性導(dǎo)電發(fā)熱漿料在常溫下不易固化，可以提高絲網(wǎng)印刷的穩(wěn)定性以及降低水性樹(shù)脂受熱的膨脹性，提升所形成的電熱膜涂層的使用壽命。

21、優(yōu)選地，所述石墨烯的粒徑為5～10μm。

22、優(yōu)選地，所述熱處理時(shí)間為10～20min。

23、優(yōu)選地，所述水性樹(shù)脂為水性樹(shù)脂溶液，所述水性樹(shù)脂溶液的ph為7～9。

24、優(yōu)選地，所述水性樹(shù)脂溶液中含有羥基、羧基和氨基。

25、優(yōu)選地，所述水性樹(shù)脂溶液包括水性丙烯酸樹(shù)脂溶液1-3份、水性丙烯酸改性樹(shù)脂溶液7-9份、水性聚酯樹(shù)脂溶液6-8份、改性水性聚酯溶液1-3份、水性聚氨酯溶液0.5-1.5份。

26、優(yōu)選地，所述水性丙烯酸改性樹(shù)脂溶液的固含量為40～55％，25℃測(cè)得的粘度≥2000cps；羥值為40～50，酸值為60～70；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述水性丙烯酸改性樹(shù)脂溶液為佛山市紅樹(shù)水性印涂材料有限公司的牌號(hào)h-122的產(chǎn)品，其主要對(duì)羥基和羧基進(jìn)行改性，固含量為48-50％，25℃測(cè)得的粘度≥2000cps，羥值48，酸值65。

27、優(yōu)選地，所述水性丙烯酸改性樹(shù)脂溶液是指對(duì)羥基和羧基進(jìn)行改性得到。

28、優(yōu)選地，所述水性聚酯樹(shù)脂溶液的固含量為43～47％，25℃測(cè)得的粘度為30～500cps；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述水性聚酯樹(shù)脂溶液為長(zhǎng)興化學(xué)有限公司的牌號(hào)rterkyd?1560的產(chǎn)品，其固含量為43-47％，25℃測(cè)得的粘度為30-500cps。

29、優(yōu)選地，所述改性水性聚酯溶液的固含量為40～50％，25℃測(cè)得的粘度為6000～9000cps，羥基含量為5～6％；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述改性水性聚酯溶液為廣東潤(rùn)昌南星新材料有限公司的牌號(hào)rheritm2081的產(chǎn)品，其固含量為45±1％，25℃測(cè)得的粘度6000-9000cps，羥基含量為5.5％。

30、優(yōu)選地，所述水性聚氨酯溶液的固含量為40～45％，25℃測(cè)得的粘度為600～1200cps；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述水性聚氨酯溶液為廣州市長(zhǎng)浩貿(mào)易有限公司的牌號(hào)sgr-2016w的產(chǎn)品，其固含量為42％，25℃測(cè)得的粘度為600-1200cps。

31、優(yōu)選地，所述水性丙烯酸樹(shù)脂溶液包括以下質(zhì)量份的原料：水性固體丙烯酸樹(shù)脂30-40份、一乙醇胺5-10份、消泡劑0.2-0.8份、水45-65份。

32、優(yōu)選地，所述水性丙烯酸樹(shù)脂溶液的制備方法為：將水性固體丙烯酸樹(shù)脂(東莞德同新材料科技有限公司，牌號(hào)deto-895)、一乙醇胺、消泡劑和水混合，制得。

33、優(yōu)選地，所述水性丙烯酸樹(shù)脂溶液的制備方法中，混合采用攪拌混合的方式進(jìn)行混合。

34、優(yōu)選地，所述水性丙烯酸樹(shù)脂溶液在25℃測(cè)得的粘度為6000-9000mpa.s。

35、優(yōu)選地，所述水性丙烯酸樹(shù)脂溶液的固含量為30～40％。

36、優(yōu)選地，所述水性導(dǎo)電發(fā)熱漿料是采用絲網(wǎng)印刷的方式成膜。絲網(wǎng)印刷要求水性導(dǎo)電發(fā)熱漿料的粘度較高。

37、本發(fā)明的第二個(gè)方面提供了本發(fā)明第一個(gè)方面所述的水性導(dǎo)電發(fā)熱漿料的制備方法，包括以下步驟：

38、將各原料混合、研磨后制得。

39、優(yōu)選地，所述制備方法包括以下步驟：

40、先將水性樹(shù)脂、分散劑、消泡劑、固化劑、水混合研磨，然后與處理過(guò)的石墨烯、碳納米管、導(dǎo)電炭黑混合研磨，制得；

41、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述制備方法包括以下步驟：

42、先將水性樹(shù)脂、分散劑、消泡劑、固化劑、水以400～600r/min的速率混合研磨，然后與處理過(guò)的石墨烯、碳納米管、導(dǎo)電炭黑以900～1500r/min的速率混合研磨，制得。

43、本發(fā)明的第三個(gè)方面提供了本發(fā)明第一個(gè)方面所述的水性導(dǎo)電發(fā)熱漿料在發(fā)熱電子產(chǎn)品中的應(yīng)用。

44、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明中的水性導(dǎo)電發(fā)熱漿料采用片狀的處理后的石墨烯、線狀的碳納米管和粉末狀的導(dǎo)電炭黑三種導(dǎo)電材料復(fù)配，形成相互交叉纏繞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電炭黑填充入處理后的石墨烯和碳納米管所形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的縫隙內(nèi)，避免導(dǎo)電炭黑團(tuán)聚所引起的沉淀現(xiàn)象，且形成完整密切連接的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而增強(qiáng)導(dǎo)電能力和導(dǎo)電涂層的致密性，因此，本發(fā)明中的水性導(dǎo)電發(fā)熱漿料具有較好的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性、導(dǎo)電性能和發(fā)熱性能。

45、本發(fā)明中的水性導(dǎo)電發(fā)熱漿料采用水作為有機(jī)溶劑，在使用過(guò)程中不產(chǎn)生voc，用水即可清洗設(shè)備和網(wǎng)版，滿足安全綠色環(huán)保生產(chǎn)的要求。此外，本發(fā)明中的水性導(dǎo)電發(fā)熱漿料通過(guò)絲網(wǎng)印刷的方式在pet薄膜、pi薄膜上時(shí)，具有較好的附著力，更有效激發(fā)紅外輻射、壽命長(zhǎng)、常溫下固化慢、易清洗、減少對(duì)環(huán)境的污染及資源的浪費(fèi)，可以應(yīng)用于地暖、墻暖、發(fā)熱裝飾畫、發(fā)熱眼罩等發(fā)熱電子產(chǎn)品中。