水性电热纳米涂料用组合物及水性电热纳米涂料及其制备方法和应用_3

文档序号:9299966阅读:来源:国知局
份,所述第二部分消泡 剂的用量可以为〇. 7-1. 5重量份,所述成膜助剂的用量可以为6. 5-8重量份。
[0060] 根据本发明,为了进一步该方法制备的涂料组合物的性能,在步骤(2)中加入的填 料以及可选的导电辅料的粒度不大于50 μ m,优选为20-40 μ m。根据本发明,可以在加入前 将所述填料和导电辅料研磨至所述粒度,也可以加入后将所得到的混合物研磨至该粒度。 本发明优选后者。
[0061] 第四方面,本发明还提供了如上所述的涂料用组合物以及由如上所述的涂料在制 备电热材料中的应用。
[0062] 根据本发明,使用所述涂料组合物时,可以采用刷涂、滚涂、浸涂、刮涂、喷涂等工 艺将其涂覆在电热载体上,比如玻璃纤维板、玻毡、混凝土、耐热塑料、纸张、木质基材上,形 成电热涂层;待其干燥后在其表面布铜线或铜箔,将导热的玻璃纤维板、导热有机硅橡胶、 耐热塑料等压紧压实,接通电源后,利用涂膜传导电流的能力将电能转换成热能,可用来制 造温辐射电热膜、融雪防覆冰装置、电热壁画、电热墙纸、电热地板等,可广泛用于家庭、宾 馆等需要加热的场所。图1和图2分别示出了由本发明的涂料组合物制备成的电热材料。
[0063] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中,
[0064] 行星研磨机购自北京鸿睿天维科技有限责任公司,型号为KQM-X4。
[0065] 制备例
[0066] 含有碳纳米管的水分散液1 :将IOg多壁碳纳米管进行超声处理,所述超声处理的 温度为25°c,频率为53KHZ,时间为15min。然后将处理后的多壁碳纳米管分散在400ml混 酸溶液(浓硫酸:浓硝酸=3:1))中,水浴加热6h,进行羧基化改性,接枝亲水溶性基团,然 后超声分散,超声处理的温度为25°C,频率为53KHz,时间为30min,经离心沉降分离、干燥 后获得改性碳纳米管粉体,取IOg改性碳纳米管粉体加入〇. 95g十六烷基三甲基溴化铵和 189. 05g水制得5%碳纳米管分散液。然后将所述分散液在25°C、频率为53KHz的条件下超 声30min,得到所述含有碳纳米管的水分散液1。
[0067] 含有碳纳米管的水分散液2 :按照含有碳纳米管的水分散液1的制备方法进行含 有碳纳米管的水分散液2的制备,不同的是,得到5%的碳纳米管分散液,不再进行后续处 理。
[0068] 含有石墨烯的水分散液1 :将IOg氧化石墨置于真空烘箱中,抽真空至真空度 至-0. lMPa,200°C下保持48h。将上述制得的石墨烯置于圆底烧瓶中,然后加入300mL的去 离子水,油浴加热到l〇〇°C,冷凝回流下搅拌48h,然后8000r/min离心10min,除去多余未分 散的石墨烯,取上层滤液。用纤维素滤膜将上层滤液通过真空(真空度为-0.1 MPa)过滤,然 后用220mL丙酮清洗溶解滤膜,得到水溶性石墨烯。将IOg水溶性石墨烯溶于188g水,并 加入Ig磺酸盐型表面活性剂,制备出改性石墨烯浆料,将此浆料放入行星研磨机研磨2小 时,然后加入Ig磺酸盐型表面处理剂,高速搅拌30min,静置24h后制得5%的含有石墨烯的 水分散液1。
[0069] 含有石墨烯的水分散液2 :按照含有石墨烯的水分散液1的制备方法进行含有石 墨烯的水分散液2的制备,不同的是,省去真空烘箱的步骤。
[0070] 实施例1
[0071] 本实施例用于说明本发明的水性电热纳米涂料。
[0072] 将30g水、I. 2g分散剂SN5027、1. 2g润湿剂BYK180、0. 8g消泡剂BYK1610加入搅拌 釜中,并使用胺中和剂DME将得到混合物液的pH值调节值8,以300rpm的转速搅拌IOmin 后,加入IOg导电炭黑、IOg非导电钛白粉、以2000rpm的转速搅拌2h后,将料放入锥形磨中 进行研磨,调节细度小于50 μ m。研磨后加入60g水性聚氨酯树脂()、1.0 g分散剂SN5027、 〇. 6g消泡剂BYK024、4. 4g成膜助剂Texanol,0. 6g流变助剂RM8W、30g含有石墨烯的水分散 液l,50g含有碳纳米管的水分散液1,以1200rpm的转速搅拌30min后出料,即得本发明的 性电热纳米涂料组合物Al。
[0073] 实施例2
[0074] 本实施例用于说明本发明的水性电热纳米涂料。
[0075] 将24g水、L 8g分散剂SN5029、0. 96g润湿剂BYK349、L 2g消泡剂BYK065加入搅 拌釜中,并使用胺中和剂DME将得到混合物液的pH值调节值7,以500rpm的转速搅拌5min 后,加入6g石墨、18g高岭土、以1000 rpm的转速搅拌I. 5h后,将料放入锥形磨中进行研磨, 调节细度小于50μπι。研磨后加入60g水性环氧树脂(使用前按照10:7的重量比改性多元 胺环氧树脂固化剂混合,具体可参照"水性环氧树脂多元胺固化剂的合成与活性研究",华 南理工大学硕士学位论文,简丹)、〇. 84g分散剂SN5040、0. 9g消泡剂BYK028、3. 9g成膜助剂 Texan〇l、0. 42g流变助剂RM5000, 20g含有石墨烯的水分散液1,100g含有碳纳米管的水分 散液1,以2000rpm的转速搅拌40min后出料,即得本发明的性电热纳米涂料组合物A2。
[0076] 实施例3
[0077] 本实施例用于说明本发明的水性电热纳米涂料。
[0078] 将36g水、0· 96g分散剂PA30、I. 8g润湿剂A1080、0. 66g消泡剂BYK030加入搅拌 釜中,并使用氨水将得到混合物液的PH值调节值8,以IOOrpm的转速搅拌15min后,加入 12g导电氧化锌、6g滑石粉、以3000rpm的转速搅拌2. 5h后,将料放入锥形磨中进行研磨, 调节细度小于50 μ m。研磨后加入60g水性丙烯酸树脂、I. 2g分散剂731A、0. 42g消泡剂 BYK028、4. Sg成膜助剂乙二醇丁醚、0. 9g流变助剂羟乙基纤维素醚,40g含有石墨烯的水分 散液1,20g含有碳纳米管的水分散液1,以500rpm的转速搅拌20min后出料,即得本发明的 性电热纳米涂料组合物A3。
[0079] 实施例4
[0080] 本实施例用于说明本发明的水性电热纳米涂料。
[0081] 按照实施例1所述的方法进行水性电热纳米涂料组合物A4的制备,不同的是,将 所述含有碳纳米管的水分散液1替换为含有碳纳米管的水分散液2。
[0082] 实施例5
[0083] 本实施例用于说明本发明的水性电热纳米涂料。
[0084] 按照实施例1所述的方法进行水性电热纳米涂料组合物A5的制备,不同的是,将 所述含有石墨烯的水分散液1替换为含有石墨烯的水分散液2。
[0085] 实施例6
[0086] 本实施例用于说明本发明的水性电热纳米涂料。
[0087] 按照实施例1所述的方法进行水性电热纳米涂料组合物A6的制备,不同的是,不 加入含有碳纳米管的水分散液,而是替换为加入80g的含有石墨烯的水分散液1。
[0088] 实施例7
[0089] 本实施例用于说明本发明的水性电热纳米涂料。
[0090] 按照实施例1所述的方法进行水性电热纳米涂料组合物A7的制备,不同的是,不 加入含有石墨烯的水分散液,而是替换为加入80g的含有碳纳米管的水分散液1。
[0091] 实施例8
[0092] 本实施例用于说明本发明的水性电热纳米涂料。
[0093] 按照实施例1所述的方法进行水性电热纳米涂料组合物A8的制备,不同的是,将 实施例中的各物质按照其比例一次性直接混合得到。
[0094] 对比例1
[0095] 本对比例用于说明参比的水性电热纳米涂料。
[0096] 按照实施例1所述的方法进行水性电热纳米涂料Dl的制备,不同的是,加入的导 电微粒不是水分散液的形式,而是直接加入商购获得的3g石墨烯粉末(购自炭美科技,货 号石墨烯粉G250)和Ig羧基化氧化纳米管粉末(购自连云港纳萨环保材料有限公司,NASA DISPER-01)以及等量的用于制备实施例1的导电微粒浆液的溶剂。
[0097] 对比例2
[0098] 本对比例用于说明参比的水性电热纳米涂料。
[0099] 按照实施例1所述的方法进行水性电热纳米涂料组合物D2的制备,不同的是,将 所加入的含有羧基化的碳纳米管的水分散液1替换为商购获得的Ig非羧基化的碳纳米管 (购自上海卡吉特,MWCNT-4)以及等量的用于制备实施例1的含有羧基化的碳纳米管的
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