一种导电组合物、导电油墨、导电膜、制备方法及应用与流程

文档序号:13761661阅读:484来源:国知局
一种导电组合物、导电油墨、导电膜、制备方法及应用与流程

本发明涉及一种碳发热膜发热体及其应用,具体涉及碳发热膜发热体在电子烟雾化器中的应用。



背景技术:

近几年电热膜作为加热元件的产品不断问世,其具有较为明显的优点,如热效率高、节能省电、寿命长、外型可选择性强、适用范围广、加工工艺简单、结构简单、成本低、无明火、安全可靠等。现有技术中主要用金属系,碳系材料作膜的导电填料,金属系材料虽然电导率高,但其具有如下明显的缺点:使用贵金属做膜材料成本高,使用贱金属做膜材料抗氧化性不好,不能持续稳定工作。因此,人们逐渐将目光转移到价格便宜,导电性较好,不易氧化,性能稳定,耐酸、碱和溶剂腐蚀的碳系材料中。目前大多数碳发热膜都是以碳导电粒子结合高分子树脂固化成膜方式。如,公开号为CN101624468A的中国专利文献公开了一种高分子聚合物涂层导电膜,主要组份为芳香族聚氨酯树脂和导电炭黑,由离型纸转移涂层法制备而成,其中涂层所用浆料的配方如下,以重量份计:芳香族聚氨酯树脂100;甲苯120~160;二甲基甲酰胺50~140;导电炭黑8~20;分散剂0.5~2。该现有技术由于采用了树脂为粘结剂,限制了导电膜的使用温度。

公开号为CN 103146260 A公开了一种导电油墨组合物,包括组分:导电微粒,丙烯酸类树脂粘结剂,有机溶剂和添加剂;所述导电油墨组合物包括以下质量分数的组分:所述导电微粒为导电石墨与导电炭黑的混合物;所述添加剂包括流平剂、抗氧化剂、粘结力促进剂、流变助剂中的至少一种。

现有技术中,存在着发热膜使用温度的限制,一般不能超过250℃;一般电导率比金属膜差两到三个数量级等缺点。



技术实现要素:

为解决现有现有的碳系发热膜(导电膜)使用温度低,导电性差的缺陷,本发明的目的在于提供一种导电组合物(导电填料);还提供了包含该导电组合物的导电油墨及其制备方法。

此外,本发明还提供了由该导电油墨制得的导电膜及该导电膜的应用。

一种导电组合物,按重量份计,包含

所述的石墨为鳞片状石墨,粒径为1um~80um。

所述炭黑为粒径1um~60um的球状微米炭黑和/或粒径30nm~200nm的球状纳米炭黑。

作为优选,所述炭黑由球状微米炭黑和球状纳米炭黑混合而成,球状微米炭黑和球状纳米炭黑的重量份比10~20∶3~10。

钛化物导电粒子优选为氮化钛和/或二硼化钛。

本发明采用低熔点玻璃粉,作为优选,所述的玻璃粉熔化温度为400℃~500℃。

本发明中由于采用鳞片状微米石墨,球状微米炭黑,球状纳米炭黑,高导电钛化物粒子这几种不同形状,不同粒径大小的导电组合物相混合,在后续烧结成导电膜后,大粒子起到链的作用,小粒子起到填充大粒子的空隙作用,从而形成紧密的导电通道,有利于增加制得的导电膜的导电性能。

本发明还提供了一种导电油墨(导电碳浆料),包含所述的导电组合物。

按导电油墨重量份计,所述导电油墨包含20~40重量份的微米石墨、10~20重量份的微米炭黑、3~10重量份的纳米炭黑、5~10重量份的钛化物导电粒子、5~20重量份的玻璃粉和30~60重量份的有机载体。

作为优选,所述的导电油墨还包含有机载体;以导电油墨重量百分数100%计,有机载体的重量百分数为30%~60%。

所述有机载体包含溶剂、增稠剂、触变剂、流动控制剂和表面活性剂;其中,溶剂、增稠剂、触变剂、流动控制剂和表面活性剂的质量份比例为86-94∶2-8∶8-14∶1-4∶1-4。

本发明中,所述的溶剂选自松油醇、柠檬酸三丁脂、领苯二甲酸二丁酯中的至少一种。

作为优选,所述的溶剂为松油醇。

本发明中,所述的增稠剂选自乙基纤维素、硝化纤维素、聚异乙烯中的至少一种。

作为优选,所述的增稠剂为乙基纤维素。

本发明中,所述的触变剂为氢化蓖麻油、油酸、硅酸钙中的至少一种。

作为优选,所述的触变剂为氢化蓖麻油。

本发明中,所述的流动控制剂为糠酸、对苯二甲酸、硫酸铵中的至少一种。

作为优选,所述的流动控制剂为对苯二甲酸。

本发明中,所述的表面活性剂为乙醇、甲苯、环己酮中的至少一种。

作为优选,所述的表面活性剂为乙醇。

作为优选,所述的有机载体包含松油醇,乙基纤维素,氢化蓖麻油,对苯二甲酸和乙醇。该优选有机载体下,松油醇、乙基纤维素、对苯二甲酸、乙醇和氢化蓖麻油的质量份比例为90-93∶3-5∶1-3∶1-3∶8-12。

更进一步优选,按重量份计,所述有机载体为92份松油醇、4份乙基纤维素、2份对苯二甲酸、2份乙醇和10份氢化蓖麻油的组成。

本发明中,通过所述不同结构和粒径的各物料的相互结合,可有效提高使用该导电组合物制备的材料的导电性能,在协同配合所述熔化温度的玻璃粉,可有效提高导电油墨制得的导电膜的使用温度。

本发明还提供了一种所述的导电油墨的制备方法,包括以下步骤:

步骤(1):石墨、炭黑预处理;

步骤(2):预处理后的炭黑球磨后与石墨、钛化物导电粒子混合后再球磨,得粉料1;

步骤(3):将粉料1和玻璃粉混合球磨,得粉料2;

步骤(4):粉料2与有机载体混合制得导电油墨。

本发明方法采用分步球磨混合,大大的减少了炭黑粒子的团聚现象,同时使不同的导电填料混合更均匀,分散性更好,从而有助于增加后续制得的导电膜的电导率。

步骤(1)中,石墨、炭黑的分别预处理,其中预处理方法相同。

预处理方法例如为:将石墨或炭黑置于50℃~100℃的碱性化合物的水溶液(例如NaOH水溶液)中并搅拌,搅拌时间为10min~60min,搅拌结束后用去离子水冲洗石墨、炭黑至中性,抽滤,于60℃~100℃真空干燥0.5h~3h。

碱性化合物的水溶液的浓度选取5%~25%。例如,预处理过程采用重量浓度为5%~25%的NaOH水溶液。

步骤(2)中,先将炭黑颗粒球磨。所述的炭黑为球状,包含所述重量份比的微米炭黑和纳米炭黑。

炭黑球磨过程可为:将预处理后的球状微米炭黑和球状纳米炭黑混合,投加至现有通用的球磨设备中(例如氧化锆球磨罐),球料比例如为2∶1,随后加入一定的球磨溶剂(例如乙醇)进行球磨,球磨结束后抽滤,收集的固体部分再经烘干脱除球磨溶剂,

球磨过程中,转速为300-500r/min;球磨时间为6-10h。

本发明中,通过所述的分次球磨,可将不同粒径的物料混合均匀,有助于进一步减少团聚现象,发挥各物料的相互协同作用;从而使后续烧结成导电膜后,大粒子起到链的作用,小粒子起到填充大粒子的空隙作用,有助于形成致密的导电通道。

炭黑球磨、干燥后与石墨、钛化物导电粒子混合后继续进行球磨处理,球磨处理方式可与炭黑球磨方法相同,球磨后抽滤、干燥得到粉料1。

作为优选,步骤(2)中,石墨、炭黑和钛化物导电粒子的重量份比例为20~40∶13~30∶5~10。

钛化物导电粒子为氮化钛和/或二硼化钛,优选二硼化钛。

将球磨得到的粉料1继续和玻璃粉混合球磨,得粉料2;步骤(3)的球磨方法可借鉴炭黑球磨方法。

步骤(3)中,所述的玻璃粉熔化温度为400℃~500℃,优选450℃熔点玻璃粉。

本发明方法中,将所述的玻璃粉球磨混合至导电组合物中,相比大多现状中的碳系导电填料与树脂固化成的膜,本发明的导电油墨烧结成的膜的使用温度能大大的提高。

步骤(3)球磨、干燥后过筛网,分离球磨后的球与料,过筛的筛网例如为80目,收集80目以下颗粒即为粉料2。

步骤(4)中,将粉料2与有机载体混合制得导电油墨。

将粉料2与有机载体物料采用现有设备研磨混匀,例如三辊研磨机。

所述的导电油墨粘度值优选为10000cp~40000cp。

本发明还提供了一种采用所述导电油墨固化制得的导电膜(碳发热膜发热体)。

将所述的导电油墨喷涂和/或印刷在载体基片上,固化即得导电膜。

以酸蚀涂布为例,将载体基片经过酸蚀处理后将所述导电碳浆料喷涂在石英玻璃基片上形成一定的导电回路,经干燥、烧结,得到碳发热膜发热体。

作为优选,所述的载体基片为石英玻璃、陶瓷或树脂基板。

作为优选,所述的载体基片优选为石英玻璃。采用预处理过的石英玻璃有利增加膜与基体的结合强度。

所述的酸蚀过程采用现有常规方法,以石英玻璃为例,将石英玻璃基片依次用丙酮,去离子水各超声洗涤5min~30min,然后干燥,再用一定浓度的HF水溶液腐蚀0.5min~15min,然后用去离子水洗涤至中性,干燥。HF水溶液中,HF浓度选取为5%~40%。

喷涂过程可采用现有设备(例如手动喷枪)。其载气为工业N2,工作气压设定为0.2MPa~0.4MPa,喷涂次数为6~30次。

喷涂完成后,进行程序升温固化,固化在真空氛围下进行。作为优选,真空固化过程中,以2℃/min~10℃/min升温速率到150℃~200℃,保温5min~30min,然后以2℃/min~10℃/min升温速率到500℃~600℃,保温10min~60min。

本发明中,一种优选的导电膜(碳发热膜发热体)制备方法,包括以下步骤:

步骤a:将炭黑和石墨分别置于在50℃~100℃的的NaOH水溶液搅拌,然后用去离子水冲洗至中性,抽滤,真空干燥;

所述的炭黑为球形粒径1um~60um的微米炭黑和粒径30nm~200nm的纳米炭黑;微米炭黑和球状纳米炭黑的重量份比10~20∶3~10;

所述石墨为鳞片状,粒径为1um~80um;

步骤b:先将所述的炭黑在溶剂中球磨、过滤、干燥后与所述的石墨和钛化物导电粒子在溶剂中球磨、过滤、干燥得粉料1;

步骤c:将粉料1与玻璃粉在溶剂中球磨、过滤、干燥、过筛得粉料2;

其中,石墨、炭黑、钛化物导电粒子、玻璃粉的投加重量份比为20~40∶13~30∶5~10∶5~20;

步骤d:将粉料2与有机载体混合制得导电油墨;其中,所述的有机载体包含松油醇、乙基纤维素、氢化蓖麻油、对苯二甲酸和乙醇;有机载体占导电油墨重量的30%~60%;

步骤e:将所述的导电油墨喷涂在酸蚀后的石英玻璃基片上形成导电回路,干燥,真空烧结,得到碳发热膜发热体;真空烧结过程中,以2℃/min~10℃/min升温速率到150℃~200℃,保温5min~30min,然后以2℃/min~10℃/min升温速率到500℃~600℃,保温10min~60min。

步骤b和步骤c球磨过程方法相同,球料比也相同,球磨溶剂也相同,例如为乙醇。

本发明还包括一种所制得的导电膜的应用,将所述的导电膜应用于电子烟雾化器。

本发明所设计和制备的导电膜的使用温度可大于等于300℃。

本发明的有益效果:

(1)本发明由于采用鳞片状微米石墨,球状微米炭黑,球状纳米炭黑,高导电钛化物粒子这几种不同形状,不同粒径大小的导电填料相混合,在烧结成膜后,大粒子起到链的作用,小粒子起到填充大粒子的空隙作用,从而形成紧密的导电通道,则导电性大大的增加。

(2)本发明在混合导电填料时由于采用了分步球磨混合,大大的减少了炭黑粒子的团聚现象,同时使不同的导电填料混合更均匀,分散性更好,从而使成膜后的电导率大大增加。

(3)本发明采用碳系导电填料与低熔点玻璃进行低温烧结成膜,相比大多现状中的碳系导电填料与树脂固化成的膜,大大的提高了膜的使用温度。

(4)本发明对基体石英玻璃采取轻微腐蚀处理,有利增加膜与基体的结合强度。

附图说明

图1为本发明所述碳发热膜发热体的制备流程图;

图2为本发明碳发热膜的导电通道的示意图;

图3为本发明一种碳发热膜发热体的喷涂制膜示意图。

具体实施方式

以下实施例按上述操作方法实施:

以下实施例采用图1所示的制备流程。

图2为本发明碳发热膜的导电通道的示意图,本发明的碳发热膜的导电通道分别由鳞片状微米石墨(a),球状微米炭黑(b),球状纳米炭黑(c)组成,可以看出该发热膜由几种不同形状,不同粒径大小的导电填料相混合,在烧结成膜后,大粒子起到链的作用,小粒子起到填充大粒子的空隙作用,从而形成紧密的导电通道,则导电性大大的增加。

从图3中可以看出本发明气枪喷涂涂膜方式,1为喷枪,2为基材,采用石英玻璃基片。

实施例1:

将微米石墨、微米炭黑、纳米炭黑分别做如下预处理:在80℃的10%NaOH溶液中电磁搅拌15min,然后用去离子水冲洗至中性,抽滤,于80℃真空干燥箱中烘干1h。原料预处理后,取17g微米炭黑和3g纳米炭黑混合放入氧化锆球磨罐中,球料比2∶1,然后加入一定量的无水乙醇,以300r/min的速度球磨8h,球磨完后,抽滤,再放入真空干燥箱中80℃干燥2h,然后取出再与40g微米石墨和5g二硼化钛按上述的球磨干燥方式得到混合粉料1,接着将得到的混合粉料1与5g熔点为450℃玻璃粉按上述球磨干燥方式得到混合粉料2,然后过80目筛子。

按松油醇∶乙基纤维素∶对苯二甲酸∶乙醇∶氢化蓖麻油重量份比为92∶4∶2∶2∶10配制本实验所需的有机载体。将取30g有机载体与上述过筛后的混合粉料2混合搅拌2h,再用三辊研磨机反复研磨5次得到导电碳浆料。

将石英玻璃基片依次用丙酮,去离子水各超声洗涤5min,然后放入鼓风干燥箱中80℃干燥1h,再用5%HF腐蚀15min,然后用去离子水洗涤至中性,放入鼓风干燥箱中80℃干燥1h。

将处理过的石英玻璃基片平放在实验台上,以工业N2为载气,气压设为0.4MPa,采用手动喷枪将上述得到的导电碳浆料喷涂在基片上,循环喷涂6次,然后放入真空干燥箱中80℃干燥1h。干燥后,取出样品放入真空炉中按如下工艺烧结:以2℃/min升温速率到180℃,保温10min,然后以2℃/min升温速率到550℃,保温30min。

将实施例中制得的一种碳发热膜发热体进行电阻率测试,其结果表现具有优良的导电性,其电阻率为1.6×10-4Ω·cm;经耐热性分析试验测试,其结果表现使用温度至少超过300℃;经附着牢度测定,膜的与基体的附着度为1级,表现出膜与基体结合强度高。

实施例2:

将微米石墨、微米炭黑、纳米炭黑分别做如下预处理:在100℃的5%NaOH溶液中电磁搅拌10min,然后用去离子水冲洗至中性,抽滤,于80℃真空干燥箱中烘干1h。原料预处理后,取20g微米炭黑和10g纳米炭黑混合放入氧化锆球磨罐中,球料比2∶1,然后加入一定量的无水乙醇,以300r/min的速度球磨8h,球磨完后,抽滤,再放入真空干燥箱中80℃干燥2h,然后取出再与20g微米石墨和5g二硼化钛按上述的球磨干燥方式得到混合粉料1,接着将得到的混合粉料1与8g熔点为500℃玻璃粉按上述球磨干燥方式得到混合粉料2,然后过80目筛子。

按松油醇∶乙基纤维素∶对苯二甲酸∶乙醇∶氢化蓖麻油重量份比为91∶5∶3∶1∶10制本实验所需的有机载体。将取37g有机载体与上述过筛后的混合粉料2混合搅拌2h,再用三辊研磨机反复研磨5次得到导电碳浆料。

将石英玻璃基片依次用丙酮,去离子水各超声洗涤20min,然后放入鼓风干燥箱中80℃干燥1h,再用20%HF腐蚀5min,然后用去离子水洗涤至中性,放入鼓风干燥箱中80℃干燥1h。

将处理过的石英玻璃基片平放在实验台上,以工业N2为载气,气压设为0.3MPa,采用手动喷枪将上述得到的导电碳浆料喷涂在基片上,循环喷涂10次,然后放入真空干燥箱中80℃干燥1h。干燥后,取出样品放入真空炉中按如下工艺烧结:以5℃/min升温速率到200℃,保温10min,然后以5℃/min升温速率到600℃,保温10min。

将实施例中制得的一种碳发热膜发热体进行电阻率测试,其结果表现具有优良的导电性,其电阻率为3.6×10-4Ω·cm;经耐热性分析试验测试,其结果表现使用温度至少超过300℃;经附着牢度测定,膜的与基体的附着度为1级,表现出膜与基体结合强度高。

实施例3:

将微米石墨、微米炭黑、纳米炭黑分别做如下预处理:在50℃的25%NaOH溶液中电磁搅拌15min,然后用去离子水冲洗至中性,抽滤,于80℃真空干燥箱中烘干1h。原料预处理后,取12g微米炭黑和5g纳米炭黑混合放入氧化锆球磨罐中,球料比2∶1,然后加入一定量的无水乙醇,以300r/min的速度球磨8h,球磨完后,抽滤,再放入真空干燥箱中80℃干燥2h,然后取出再与20g微米石墨、5g二硼化钛、5g氮化钛按上述的球磨干燥方式得到混合粉料1,接着将得到的混合粉料1与20g熔点为400℃玻璃粉按上述球磨干燥方式得到混合粉料2,然后过80目筛子。

按松油醇∶乙基纤维素∶对苯二甲酸∶乙醇∶氢化蓖麻油重量份比为93∶3∶2∶2∶12配制本实验所需的有机载体。将取33g有机载体与上述过筛后的混合粉料2混合搅拌2h,再用三辊研磨机反复研磨5次得到导电碳浆料。

将石英玻璃基片依次用丙酮,去离子水各超声洗涤30min,然后放入鼓风干燥箱中80℃干燥1h,再用40%HF腐蚀0.5min,然后用去离子水洗涤至中性,放入鼓风干燥箱中80℃干燥1h。

将处理过的石英玻璃基片平放在实验台上,以工业N2为载气,气压设为0.25MPa,采用手动喷枪将上述得到的导电碳浆料喷涂在基片上,循环喷涂15次,然后放入真空干燥箱中80℃干燥1h。干燥后,取出样品放入真空炉中按如下工艺烧结:以2℃/min升温速率到150℃,保温30min,然后以2℃/min升温速率到500℃,保温60min。

将实施例中制得的一种碳发热膜发热体进行电阻率测试,其结果表现具有优良的导电性,其电阻率为3.0×10-4Ω·cm;经耐热性分析试验测试,其结果表现使用温度至少超过300℃;经附着牢度测定,膜的与基体的附着度为1级,表现出膜与基体结合强度高。

实施例4:

将微米石墨、微米炭黑、纳米炭黑分别做如下预处理:在60℃的15%NaOH溶液中电磁搅拌60min,然后用去离子水冲洗至中性,抽滤,于80℃真空干燥箱中烘干1h。原料预处理后,取10g微米炭黑和3g纳米炭黑混合放入氧化锆球磨罐中,球料比2∶1,然后加入一定量的无水乙醇,以300r/min的速度球磨8h,球磨完后,抽滤,再放入真空干燥箱中80℃干燥2h,然后取出再与20g微米石墨和5g二硼化钛按上述的球磨干燥方式得到混合粉料1,,接着将得到的混合粉料1与5g熔点为480℃玻璃粉按上述球磨干燥方式得到混合粉料2,然后过80目筛子。

按松油醇∶乙基纤维素∶对苯二甲酸∶乙醇∶氢化蓖麻油重量份比为90∶4∶3∶3∶8配制本实验所需的有机载体。将取57g有机载体与上述过筛后的混合粉料2混合搅拌2h,再用三辊研磨机反复研磨5次得到导电碳浆料。

将石英玻璃基片依次用丙酮,去离子水各超声洗涤10min,然后放入鼓风干燥箱中80℃干燥1h,再用5%HF腐蚀10min,然后用去离子水洗涤至中性,放入鼓风干燥箱中80℃干燥1h。

将处理过的石英玻璃基片平放在实验台上,以工业N2为载气,气压设为0.2MPa,采用手动喷枪将上述得到的导电碳浆料喷涂在基片上,循环喷涂30次,然后放入真空干燥箱中80℃干燥1h。干燥后,取出样品放入真空炉中按如下工艺烧结:以2℃/min升温速率到180℃,保温10min,然后以2℃/min升温速率到580℃,保温30min。

将实施例中制得的一种碳发热膜发热体进行电阻率测试,其结果表现具有优良的导电性,其电阻率为5.4×10-4Ω·cm;经耐热性分析试验测试,其结果表现使用温度至少超过300℃;经附着牢度测定,膜的与基体的附着度为1级,表现出膜与基体结合强度高。

对比例1

将微米石墨、微米炭黑、纳米炭黑分别做如下预处理:在80℃的10%NaOH溶液中电磁搅拌15min,然后用去离子水冲洗至中性,抽滤,于80℃真空干燥箱中烘干1h。原料预处理后,取17g微米炭黑和3g纳米炭黑混合放入氧化锆球磨罐中,球料比2∶1,然后加入一定量的无水乙醇,以300r/min的速度球磨8h,球磨完后,抽滤,再放入真空干燥箱中80℃干燥2h,然后取出再与40g微米石墨按上述的球磨干燥方式得到混合粉料1,接着将得到的混合粉料1与5g熔点为450℃玻璃粉按上述球磨干燥方式得到混合粉料2,然后过80目筛子。

按松油醇∶乙基纤维素∶对苯二甲酸∶乙醇∶氢化蓖麻油重量份比为80∶8∶6∶6∶12配制本实验所需的有机载体。将取30g有机载体与上述过筛后的混合粉料2混合搅拌2h,再用三辊研磨机反复研磨5次得到导电碳浆料。

将石英玻璃基片依次用丙酮,去离子水各超声洗涤5min,然后放入鼓风干燥箱中80℃干燥1h,再用5%HF腐蚀15min,然后用去离子水洗涤至中性,放入鼓风干燥箱中80℃干燥1h。

将处理过的石英玻璃基片平放在实验台上,以工业N2为载气,气压设为0.4MPa,采用手动喷枪将上述得到的导电碳浆料喷涂在基片上,循环喷涂6次,然后放入真空干燥箱中80℃干燥1h。干燥后,取出样品放入真空炉中按如下工艺烧结:以2℃/min升温速率到180℃,保温10min,然后以2℃/min升温速率到550℃,保温30min。

将对比例中制得的一种碳发热膜发热体进行电阻率测试,其结果表现为一般的导电性,其电阻率为5.2×10-3Ω·cm;经耐热性分析试验测试,其结果表现使用温度至少超过300℃;经附着牢度测定,膜的与基体的附着度为I级,表现出膜与基体结合强度高。

对比例2

将微米石墨、微米炭黑分别做如下预处理:在80℃的10%NaOH溶液中电磁搅拌15min,然后用去离子水冲洗至中性,抽滤,于80℃真空干燥箱中烘干1h。原料预处理后,取20g微米炭黑,40g微米石墨,5g二硼化钛混合放入氧化锆球磨罐中,球料比2∶1,然后加入一定量的无水乙醇,以300r/min的速度球磨8h,球磨完后,抽滤,再放入真空干燥箱中80℃干燥2h得到混合粉料1,接着将得到的混合粉料1与5g熔点为450℃玻璃粉按上述球磨干燥方式得到混合粉料2,然后过80目筛子。

按松油醇∶乙基纤维素∶对苯二甲酸∶乙醇∶氢化蓖麻油重量份比为80∶8∶6∶6∶12配制本实验所需的有机载体。将取30g有机载体与上述过筛后的混合粉料2混合搅拌2h,再用三辊研磨机反复研磨5次得到导电碳浆料。

将石英玻璃基片依次用丙酮,去离子水各超声洗涤5min,然后放入鼓风干燥箱中80℃干燥1h,再用5%HF腐蚀15min,然后用去离子水洗涤至中性,放入鼓风干燥箱中80℃干燥1h。

将处理过的石英玻璃基片平放在实验台上,以工业N2为载气,气压设为0.4MPa,采用手动喷枪将上述得到的导电碳浆料喷涂在基片上,循环喷涂6次,然后放入真空干燥箱中80℃干燥1h。干燥后,取出样品放入真空炉中按如下工艺烧结:以2℃/min升温速率到180℃,保温10min,然后以2℃/min升温速率到550℃,保温30min。

将对比例中制得的一种碳发热膜发热体进行电阻率测试,其结果表现为一般的导电性,其电阻率为8.2×10-3Ω·cm;经耐热性分析试验测试,其结果表现使用温度至少超过300℃;经附着牢度测定,膜的与基体的附着度为I级,表现出膜与基体结合强度高。

对比例3

将微米石墨、微米炭黑、纳米炭黑分别做如下预处理:在80℃的10%NaOH溶液中电磁搅拌15min,然后用去离子水冲洗至中性,抽滤,于80℃真空干燥箱中烘干1h。原料预处理后,取17g微米炭黑和3g纳米炭黑混合放入氧化锆球磨罐中,球料比2∶1,然后加入一定量的无水乙醇,以300r/min的速度球磨8h,球磨完后,抽滤,再放入真空干燥箱中80℃干燥2h,然后取出再与40g微米石墨和5g二硼化钛按上述的球磨干燥方式得到混合粉料1,然后过80目筛子。

按松油醇∶乙基纤维素∶对苯二甲酸∶乙醇∶氢化蓖麻油重量份比为70∶26∶2∶2∶10配制本实验所需的有机载体。将取30g有机载体与上述过筛后的混合粉料1混合搅拌2h,再用三辊研磨机反复研磨5次得到导电碳浆料。

将石英玻璃基片依次用丙酮,去离子水各超声洗涤5min,然后放入鼓风干燥箱中80℃干燥1h,再用5%HF腐蚀15min,然后用去离子水洗涤至中性,放入鼓风干燥箱中80℃干燥1h。

将处理过的石英玻璃基片平放在实验台上,以工业N2为载气,气压设为0.4MPa,采用手动喷枪将上述得到的导电碳浆料喷涂在基片上,循环喷涂6次,然后放入真空干燥箱中120℃固化干燥1h。

将对比例中制得的一种碳发热膜发热体进行电阻率测试,其结果表现为较差导电性,其电阻率为4.8×10-2Ω·cm;经耐热性分析试验测试,其结果表现使用温度不超过160℃;经附着牢度测定,膜的与基体的附着度为III级,表现出膜与基体结合强度不高。

从实施例1-4可以看出本发明的碳发热膜导电性好,膜使用环境温度高,附着强度高等优点。

从实施例1和对比例1-2可以看出若非采用本发明中鳞片状石墨与不同粒径的球状炭黑及钛化物相混合组成的导电粒子,以及并非采用本发明的有机载体比例配方,则形成的发热膜导电性能差的缺点;对比例3中可以明显看出碳发热膜若非采用本发明中使用的低熔点玻璃烧结成膜的方式,形成的膜使用环境温度受到大大限制,而且与基材的附着强度严重下降。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这些仅是举例说明,在阅读了本发明的上述内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

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