[发明专利]一种水性PTC纳米碳电热涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水性PTC纳米碳电热涂料及其制备方法，该水性PTC纳米碳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结晶型热塑性聚合物粉末。其制备方法包括：将聚合物微粉经过亲水化处理，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。本发明利用结晶型热塑性聚合物热循环中的结晶‑软化转变，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，获得安全高效的电加热涂层。本发明的全水性PTC电热涂料具有绿色环保、安全可靠、高效节能的特点。

技术领域

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

背景技术

PTC(Positive Temperature Coefficient) 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。随着近年来电加热产品的不断涌现，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。该类产品的核心技术是印刷油墨，其中以碳材料为主要导电填料的碳系电热油墨成为主流产品。但是碳材料本身是一种NTC（负温度系数）材料，随着温度上升，电阻下降，功率不断上升将给使用安全带来巨大问题。

中国发明专利201410059559.1公开了一种正温度系数电热地膜及其制作方法，其通过外接PTC元器件对加热膜实施调控以实现发热膜的安全使用，并未从油墨本身的配方结构上解决问题。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。但迄今为止水性PTC尚鲜有报道，尤其是随着油墨水性化的大趋势发展，具有PTC功能的水性电热油墨成为迫切所需。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性PTC纳米碳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：一种水性PTC纳米碳电热涂料，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。

进一步的，其特征在于所述聚合物微粉是结晶型的热塑性聚合物粉末，粒径200纳米-5微米，可以是聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚对苯二甲酸乙酯、聚对苯二甲酸丁酯、聚甲醛等的任意一种及组合。

进一步的，其特征在于所述助剂包括分散剂、润湿剂、增稠剂、流平剂、防沉剂、防霉剂等。

进一步的，其特征在于所述分散剂为用于纳米碳材料在水相中的分散剂，可以是各种表面活性剂，包括但不限定为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、辛基酚聚氧乙烯醚、羟甲基纤维素、甲基纤维素钠、乙基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、曲拉通、商业炭黑分散浸润剂中的任意一种或两种以上的组合任意。