[发明专利]一种新型水性PTC电热涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型水性PTC电热涂料及其制备方法，该水性PTC电热涂料由导电碳材料、聚合物微粉、助剂、水性粘结树脂及水组成，其中所述聚合物微粉为低玻璃化温度热塑性聚合物粉末。其制备方法包括：将聚合物微粉在分散剂的辅助下，通过高速剪切在粘结树脂体系中形成均匀稳定的树脂分散浆料，接着将经过研磨分散的纳米碳导电浆料及各种助剂与其混合、消泡后获得成品涂料。本发明利用低玻璃化温度聚合物热循环中的凝固‑软化转变，已经体积膨胀，带动纳米碳导电网络的变化，从而改变涂层内部的电阻，获得正温度电阻（PTC）效应，实现对电加热涂料功率的调控。

技术领域

本发明涉及一种水性电热油墨，特别涉及一种新型水性PTC电热涂料及其制备方法。

背景技术

导电碳材料随着温度的上升其电阻有下降的趋势，这即是负温度系数效应（NTC），在电加热部件中具有极大危害，严重影响着其使用安全性。如何克服其NTC效应不仅能提高其使用安全性，还能改善加热均匀性，实现功率自适应调控。PTC(Positive TemperatureCoefficient) 效应，即正温度系数效应，是指此材料的电阻会随温度的升高而增加。PTC效应在电加热原件中可以有效保护发热体，随着温度升高，电阻增大，功率下降，可实现对温度的自适应调控，是一种安全可靠的过热保护手段。

可印刷电热油墨是面状电加热部件的核心材料，采用涂布印刷工艺的面状发热膜由于具有发热均匀、热能利用率高、辐射面积大、电流密度低、电磁辐射低等特点，成为新一代的高效电加热技术。大面积印刷涂布对电热膜的发热均匀性要求更高，必须要求克服导电碳材料的NTC效应。中国发明专利201410217613.0公开了一种双控温PTC导电印刷油墨及其制备方法，采用两种树脂：结晶型树脂和非结晶型树脂，通过互配调整油墨的PTC效应。中国发明专利201310504189.3公开了一种调节功率的导电油墨及其制备方法和应用，直接采用聚烯烃类树脂为粘结剂，借鉴PTC电阻的原理，通过聚烯烃材料升温降温循环的结晶融化实现PTC功能。随着我国对环保要求越来越高，水性电热油墨技术已经成为迫切需求，但迄今为止水性PTC尚鲜有报道，具有PTC功能的水性电热油墨更是成为迫切所需。

本发明利用低玻璃化温度聚合物热循环中的凝固-软化转变，已经体积膨胀，带动纳米碳导电网络的变化，从而改变涂层内部的电阻，获得正温度电阻（PTC）效应，实现对电加热涂料功率的调控。本发明的全水性PTC电热涂料具有制备加工简单、绿色环保，具有功率自调控能力，可广泛应用于各类电加热面状发热膜，具有广阔应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型水性PTC电热涂料及其制备方法，以克服现有技术的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种新型水性PTC电热涂料，由导电碳材料、聚合物微粉、助剂、水性粘结树脂及水组成，其基本组成及重量百分比为：

导电碳材料 1-20%

聚合物微粉 2-15%

助剂 1-10%

水性粘结树脂 10-30%

水 余量。

进一步的，其特征在于：所述导电碳材料是至少含碳纳米管、石墨烯、纳米碳纤维等一种或任意组合，且可同时添加导电炭黑、石墨粉等导电碳材料。

一种新型水性PTC电热涂料，其特征在于：所述聚合物微粉是低玻璃化温度热塑性聚合物粉末，玻璃化温度低于40℃，粒径200纳米-5微米，可以是聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚丙烯酸树脂（PAA）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、热塑性弹性体材料（TPE）、热塑性聚氨酯弹性（TPU）等的任意一种及组合，可采用液氮、液氦或干冰下高能球磨获得相应聚合物微米。