[发明专利]一种电热油墨及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种电热油墨及其制备方法和应用，所述电热油墨各组分按质量份包括导电填料2‑10份、分散剂1‑9.9份、树脂30‑50份、溶剂30‑55份；其中，所述导电填料为含有石墨烯成分的导电炭黑，且所述导电填料中含有功能性元素；其中，所述石墨烯的碳氧质量比为(20‑60):1，所述功能性元素至少包含Fe、Si和Al。本发明提供的电热油墨具有电热转换率高、电热辐射转换率高，导电性能稳定，功率衰减小，且使用寿命长的优点，其中，电阻可调，最小为5Ω/□，电热辐射转换率最高可达80％，功率衰减最小可达到0.5％，使用寿命最长可达100000h以上，最高工作温度可达400℃。

技术领域

本发明属于发热油墨技术领域，涉及一种电热油墨及其制备方法和应用。

背景技术

电热油墨是指油墨固化后，当电流通过时，油墨层可以将电能转化为热能，目前被广泛用于电热领域。以油墨中主要的导电剂分类，包括金属系电热油墨和碳系电热油墨。金属系电热油墨导电性能好，电阻低，但容易氧化，价格昂贵，不可再生。相比于金属系电热油墨，其中碳系电热油墨具有电热转化效率高，价格低廉，对人体无毒无害等优点，是目前市场前景广阔的一种功能性油墨，广泛应用于日常生活、农业培育、建筑保暖和工业生产等领域。

碳系电热油墨由于具有电热转换效率高、成本低、不易氧化等优点，是众多研究者研究的热点。但普遍存在电热性能不稳定、粘结性不好、易开裂、使用寿命较短等问题。为了解决电热油墨存在的问题，使其更适用于电热采暖，研究一种发热均匀、电热性能优良、附着力强、寿命长的碳系电热油墨具有重要意义。

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有优异的电热性和柔韧性。但是石墨烯具有片层结构，片与片之间的接触电阻较大，单独以石墨烯为导电剂制备的电热油墨容易团聚，因此分散性差、电阻大、电热性能较差。

CN108250844A公开了一种水性石墨烯高导电油墨的制备方法，所述的水性导电油墨以质量百分比包括如下组分：石墨烯分散液0.1-40％，树脂混合液10-60％，溶剂5-30％，所述石墨烯分散液包括石墨烯粉体、石墨烯纳米片和高导炭黑，所述树脂分散液选自如下树脂的混合液：水性环氧树脂、水性丙烯酸酯树脂、水性醇酸树脂、水性饱和聚酯树脂与水性氨基树脂或改性胺潜伏型固化剂，所述混合助剂选自润湿分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂中的至少一种，所述水性石墨烯高导电油墨体积电导率较低，但是石墨烯分散液稳定性较差，仍然存在易团聚的现象且树脂耐热性较差，容易影响其导电稳定性。CN103275552A公开了一种碳系电热油墨及其制备方法，碳系电热油墨的质量百分比组成：碳纳米管0-2％，超导电炭黑4-12％，导电石墨15-30％，树脂10-25％，溶剂40-60％和助剂0.2-6％，制备方法包括：将树脂中的颗粒状聚酯树脂粉碎至平均粒径0.5mm以下，然后与碳纳米管、超导电炭黑、导电石墨、溶剂、助剂及树脂中的其余组分混合均匀后经三辊研磨机研磨至细度低于50微米，再用磨砂机研磨至细度低于20微米，过滤，所述碳系电热油墨粘度范围是40-100Pa·S，本发明所述碳系电热油墨具有较低的固含量，对印刷工艺适应性好，但是其热稳定性仍然较差，会影响其导电稳定性。

因此，需要开发一种电热转换效率较高，导电性能稳定，使用寿命长的电热油墨，以满足应用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电热油墨及其制备方法和应用，本发明提供的电热油墨具有电热转换率高、电热辐射转换率高，导电性能稳定，功率衰减小，且使用寿命长的优点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种电热油墨，所述电热油墨各组分按质量份包括导电填料2-10份、分散剂1-9.9份、树脂30-50份、溶剂30-55份。

其中，所述导电填料为含有石墨烯成分的导电炭黑，且所述导电填料中含有功能性元素。