[发明专利]一种复合石墨烯地暖浆料及其制备方法

说明书

本发明属于地暖浆料技术领域，具体涉及一种复合石墨烯地暖浆料及其制备方法；其中，复合石墨烯地暖浆料，按重量份计，包含：碳纤维/石墨烯/碳微球粉体0.1～30，基体粘结料0.1～70、分散剂0.1～5、流平剂0.1～5，防沉淀剂0.1～5，消泡剂0.1～1。本发明采用碳纤维/石墨烯/碳微球复合粉体制备的复合石墨烯地暖浆料具有附着力好、高导电性、耐水、耐醇等特性；还具有优异的导电均匀性、使用抗衰减特性。

技术领域

本发明属于地暖浆料技术领域，具体涉及一种复合石墨烯地暖浆料及其制备方法。

背景技术

随着冬季取暖政策的大力推广，越来越多的研究者专注于碳材料导电油墨印刷制电热产品的开发及应用，这是基于碳材料具有优异的导电和传热性能。其中，印刷制备的地暖电热膜被广泛应用于北方采暖；传统地暖膜使用的油墨为普通碳晶电热油墨，市面上的碳晶地暖是一种改性提纯碳素颗粒发热产品，以短碳纤维改性后进行球磨处理，制成微晶颗粒后，再加入远红外发射剂，以特殊工艺合成制作成加热元件，其工作原理是在电的引发激励下，通过碳分子团产生“布朗运动”，由碳分子间的互相撞击和摩擦从而产生热能，生成大量的红外线辐射，其电能与热能转换率达98％以上；但是，使用现有碳晶电热油墨制成的电热膜，存在功率衰减的不足之处，从而导致膜产品的使用寿命短，增加了后期维护的成本。

发明内容

基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种复合石墨烯地暖浆料及其制备方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种复合石墨烯地暖浆料，按重量份计，包含：碳纤维/石墨烯/碳微球粉体0.1～30，基体粘结料0.1～70、分散剂0.1～5、流平剂0.1～5，防沉淀剂0.1～5，消泡剂0.1～1。

作为优选方案，所述碳纤维/石墨烯/碳微球粉体为碳纤维与碳微球的表面气相沉积生长石墨烯。

作为优选方案，所述基体粘结料为分子量为50000-100000的聚氨酯和/或环氧树脂，所述防沉淀剂为气相二氧化硅；所述复合石墨烯地暖浆料的方阻为40～4000Ω/□，粘度为3000～30000cps，粒度为5～10μm。

本发明还提供一种复合石墨烯地暖浆料的制备方法，包括如下步骤：

(1)碳纤维/石墨烯/碳微球粉体的制备；

(2)将碳纤维/石墨烯/碳微球粉体、基体粘结料、分散剂、流平剂、防沉淀剂、消泡剂按预设比例混合，经过研磨、搅拌后制得复合石墨烯地暖浆料。

作为优选方案，所述步骤(1)包括如下步骤：

(11)将预氧化的碳纤维原丝切成目标长度的短纤；以煤沥青为原料，在反应釜内采用中温热聚合法生成碳微球混合物，并以有机溶剂一分离萃取，得到碳微球粉末；

(12)将短纤、碳微球粉末机械分散于有机溶剂二中，接着添加九水硝酸铁，机械混合后干燥成粉末，转至氧化铝坩埚进行高温碳化，并在高温气相沉积炉中气相沉积石墨烯得到碳纤维/石墨烯/碳微球粉体，最后通过粉体收集器收集碳纤维/气相碳管复合粉体。

作为优选方案，所述预氧化的碳纤维原丝的规格为1～12K；所述短纤的长度为1～6mm；所述煤沥青为中温煤沥青；所述有机溶剂一为甲苯和正己烷；所述中温热聚合法的反应条件为：温度为300～400℃，搅拌速度100～700r/min、压力1.0MPa、时间0.1～8h。

作为优选方案，所述预氧化的碳纤维原丝的规格为1～3K；所述短纤的长度为1～3mm。