[发明专利]一种自分散水性电热浆料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种自分散水性电热浆料及其制备方法,所述电热浆料包括水性助分散树脂、导电纳米炭黑、导电石墨、石墨烯、成膜剂、消泡剂、流平剂、去离子水的成分。制备过程中引入锚固基团和亲水基能有效增加碳材料的分散程度，无需在额外添加分散剂，就能获得分散均匀、高填充率的水性电热浆料，因其形成稳定的水性体系，浆料在后续的储存过程中不存在分层、沉降、絮凝等风险；且通过添加水就能实现调节粘度，无需重新考虑分散剂的占比和效果，具有便捷性及可操作性强的优点。总体上解决碳材料在水性浆料中易团聚、难分散，难以获得高的体积填充率，导致导电率差的问题，以及需要添加分散剂导致制备繁杂的问题。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种自分散水性电热浆料及其制备方法。

背景技术

导电性发热浆料，又称电热浆料，是在导电浆料基础上开发出的具有优异电热特性的一种新型功能性浆料。目前，电热浆料大多采用在基础粘结树脂中填充高辐射率、高热导率无机材料的方式，以获得同时具有高辐射率和高热导率的浆料，所使用的无机材料大部分是一些碳纳米材料，如碳纳米管、石墨烯、纳米碳球、纳米导电炭黑等。但这些纳米碳材料在浆料中易团聚、难分散，尤其在水性体系中难以获得高的体积填充率，故难以形成高效的导电导热通道，其对导电率的贡献并未达到理论预期效果。通常情况下，要依靠外加分散剂来对碳纳米材料进行助分散，而过多的分散剂会影响浆料的导电性，严重时甚至导致浆料不导电。同时，添加分散剂的浆料在后续储存过程中存在分层、沉降、絮凝等风险；在对浆料稀释过程中，又得重新考虑分散剂的占比和效果，操作繁琐。现有技术中，对电热纳米碳浆的分散研究都只停留在外加分散剂层面,而采用自分散技术制备和用水对其自稀释技术极少。

如专利号为CN105820634A的专利公开了一种石墨烯_炭黑复合导电涂料及其制备方法和应用。又如专利号为CN108250844A公开了一种水性石墨烯高导电油墨的制备方法。但上述方案不能使得碳材料在水性体系中获得较高的体积填充率。

综合上，现有技术中仍然存在碳材料在水性浆料中易团聚、难分散，尤其在水性体系中难以获得高的体积填充率，导致导电率差的问题；或者现有技术中需要添加分散剂，导致浆料在后续储存过程中存在分层、沉降、絮凝等风险，增加制备工艺的复杂程度。

发明内容

本发明提出了一种自分散水性电热浆料及其制备方法以解决碳材料在水性浆料中易团聚、难分散，尤其在水性体系中难以获得高的体积填充率，导致导电率差的问题，以及需要添加分散剂的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自分散水性电热浆料，其包括以下重量百分比的成分：10～35％水性助分散树脂、5～25％导电纳米炭黑、10～20％导电石墨、2～6％石墨烯、1～10％成膜剂、0.1～3％消泡剂、0.1～3％流平剂、20～50％去离子水。

可选地，所述水性助分散树脂为非离子型聚醚-聚氨酯树脂、端甲基丙烯酸聚醚-聚氨酯梳状聚合物、端聚醚-聚氨酯聚合物中的一种或多种。

可选地，所述非离子型聚醚-聚氨酯树脂分子结构式为：

其中，R为脂肪族或芳香族聚氨酯残基，A-B-A嵌段共聚物，x+y+z＝15～40。

可选地，所述端甲基丙烯酸聚醚-聚氨酯梳状聚合物树脂分子结构式为：

其中，R为脂肪族或芳香族聚氨酯残基或环氧残基，x+y+z＝15～40。

可选地，所述端聚醚-聚氨酯聚合物分子结构式为：

其中，R为脂肪族或芳香族聚氨酯残基，A-B-A嵌段共聚物，一端为聚醚链，一端为PU-醇胺官能团，x+y＝13～38。