[发明专利]一种低温辐射电热膜及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及对一种低温辐射电热膜及其制备方法，属于电热材料技术。具体的，涉及一种碳纳米导电油墨的配方、制造工艺和相关电热膜的制造方法，属于电热材料技术领域。

背景技术

使用电热膜取暖具有节水、节地、省材及便于调节、计量等优点。低温辐射电热膜用于住宅取暖，作为替代水暖的重要方式，可以用于我国北方农村或者南方冬季取暖，及需要控制污染源的北方大城市集中供暖。市场上常见的电热膜是由导电油墨印刷、金属电极条经加工、热压在绝缘聚酯薄膜间制成。形成电热涂层的导电油墨是这类产品的技术关键。

专利CN01124036.9公布了一种添加银粉的碳系电热印刷油墨；专利CN200510202542.9公布了一种纳-微级石墨和导电炭黑为导电材料的电热涂料；专利CN201010219932.7 公布了一种碳系的水性电热涂料，可以适应多种涂覆方式；专利CN201210160997.8公布了一种添加红外发射材料的碳系电热涂料。上述专利所公布的电热油墨或电热涂料产品，以及目前市售的电热油墨为了满足电性能设计要求（电热功率约200至300W/m²），都需要添加质量分数约50％的碳系导电材料；为了保证足够的剥离强度，导电油墨中必须添加一定量的树脂做粘合剂。这些电热油墨的固含量较大，粘度偏高，印刷工艺适应窗口比较窄。所以现有电热油墨制备的低温辐射电热膜存在剥离强度不够理想、印刷质量难以控制、产品电热功率密度不够均匀等问题。

碳纳米管具有优异的力学和电学性能。少量的碳纳米管均匀分散在基体内部就会形成导电网络。专利CN201010246953.8公布了一种包含碳纳米管的碳系电热涂料。专利CN200780043467.2 和CN201110333623.7公布了包含碳纳米管做导电材料的导电油墨，它们均有可能被用于制造电热器件。然而上述导电油墨中的碳纳米管在印刷干燥后无法保持油墨中同样的均匀分散状态，树脂、残留的表面活性剂等成分也会降低电热涂层的导电性能。目前碳纳米管做导电材料用于电热油墨存在导电性能不理想而价格成本偏高的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种碳纳米导电油墨。

为达到上述目的，本发明提供一种碳纳米导电油墨，所述碳纳米导电油墨的质量百分比组成为：碳纳米管1～5%、溶剂94～98％和表面活性剂0.2～2％，该油墨印刷形成碳纳米管层，作为低温辐射电热膜的电热涂层的一部分。

作为上述一种碳纳米导电油墨的优选方案，其中所述碳纳米管的电阻率为0.2欧姆·米以下。具体的碳纳米管的质量百分比为1-5%；优选地，为2-4%。碳纳米管依结构特征可以分为扶手椅形纳米管，锯齿形纳米管和手性纳米管，它们的导电性能差异很大；按照是否含有管壁缺陷可以分为：完善碳纳米管（单壁）和含缺陷碳纳米管（多壁），直径小的单壁碳纳米管导电性较好；按照外形的均匀性和整体形态，可分为：直管型、碳纳米管束、Y型等，直管型碳纳米管导电性能较好。考虑价格成本，本发明的技术方案中选用的是深圳市格莱菲特电池材料有限公司出售的电阻率0.2欧姆.米的多壁碳纳米管，使用前未经任何预处理。显然，只要电阻率小于或接近上述产品，本发明的技术方案可以采用任何的其他种类的碳纳米管，也包括经过预处理而提纯或改善分散性能的碳纳米管。

作为上述一种碳纳米导电油墨的优选方案，其中所述溶剂为具有二或三个碳原子的一元醇；考虑到安全、环境影响、成本和干燥效果，可选低分子量一元醇，包括乙醇、正丙醇、异丙醇。优选地，溶剂为乙醇，质量百分比为94～98％。更优选地，溶剂为工业乙醇，质量百分比为95-97％。为促进微量水分的干燥，需要加入质量百分比为2～6%的乙酸乙酯或丙酮作为干燥促进剂。