[0001]
本发明涉及一种高导电高热辐射的碳晶发热板，属于供暖材料技术领域。
技术背景
[0002]
随着经济的快速发展，现代社会对采暖的品质越来越高，而在采暖的工艺当中最关键的一步就对导电浆料的研发。导电碳材料与银导电材料相比，成本低廉、性价比高、性能稳定，所以得到了及广泛的应用。
[0003]
石墨烯是目前世界上电阻率最小的材料，高导电性、碳材料本质的稳定性以及纳米片层结构等特点都决定了石墨烯可作为优质导电功能单元制备石墨烯碳晶发热材料，但是由于石墨烯本身的憎水性，使得简单的将石墨烯混合在碳晶粉中的工艺会导致碳晶粉制备成的碳浆中的石墨烯难以均匀分散，这就使得所制备的碳晶发热材料的电热稳定性以及使用性能都不稳定。
[0004]
中国专利cn201410389922.6提供一种高导电、高热辐射碳晶粉及其制备方法，其特征在于所述高导电、高热辐射碳晶粉包含50～75份质量的基体炭材料、10～20份质量的添加剂和15～30份质量的助剂。其中基体炭材料粒度400～4000目，包括(35～65％)石墨、(17～35％)炭黑、(18～30％)炭纤维；添加剂粒度100～1500目，包括(5～30％)碳化硅、(3～18％)氧化锰、(10～40％)氧化铁、(6～30％)氧化铝、(5～25％)氧化镍、(1～15％)氧化锑和(0.5～2％)功能化石墨烯。制备成的发热材料不仅升温速率快、使用功率明显提升，而且更加节能环保，降低了材料自身的工作温度，材料不易出现变质的现象，使用寿命极大增加。
[0005]
但是，由于现存碳晶粉主要以碳的同素异形体为主要导电发热材料，碳材料长期高温使用存在容易被氧化，进而热效率导、电效率下降，因此有必要研发一种持久稳定的碳晶粉。
技术实现要素：
[0006]
二维二硫化钼，具有较高的电子迁移率和独特的直接带隙，这一特性使该材料把电子转变成光子，反之亦然，这个特性让二硫化钼成为光学设备中采用的优质候选对象，这些设备诸如光发射器、激光、光电探测器，甚至还包括太阳能电池。同时，二维二硫化钼具备储量丰富、价格低廉、无毒性等特点，本发明首次将二维二硫化钼用于碳晶领域。
[0007]
为克服现有碳晶粉存在的导电导热持久性差的缺点，本发明合成出具有导电特性的抗氧化聚苯胺树脂粉，辅以有机硼抗氧化剂，提高碳晶粉的抗氧化能力。
[0008]
本发明的目的旨在提供一种持久稳定抗氧化复合碳晶粉及其制备方法。
[0009]
一种持久稳定抗氧化复合碳晶粉，以质量份数计，其组分为：基体炭材料50～60份、抗氧化聚苯胺树脂粉10～15份、二维二硫化钼15～25份、氮化硼5～10份、有机硼抗氧化剂4～8份、分散剂0.1～1.5份、消泡剂0.02～0.2份。
[0010]
所述的抗氧化聚苯胺树脂粉，以质量份数计的制备方法为：通氮气条件下，控制温
度在0～10℃，将0.2～0.6份表面活性剂、4～12份经减压蒸馏的苯胺、0.2～2份0.2～1mol/l盐酸、50～70份水加入到反应器中，高速搅拌分散均匀，然后加入3～5份3-叔丁基-4-羟基-苯胺、4～8份2,6-二叔丁基-4-羟基-苯胺、20～30份引发剂，0～10℃继续反应4～10h，最后经过滤、干燥造粒，即得抗氧化聚苯胺树脂粉。
[0011]
在所述的抗氧化聚苯胺树脂粉的制备过程中，更进一步的，所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、双十二烷基苯基醚二磺酸钠、月桂酸钠中的至少一种；所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、重铬酸钾、碘酸钾、三氯化铁、双氧水中的至少一种。
[0012]
所述的基体炭材料、抗氧化聚苯胺树脂粉、二维二硫化钼、氮化硼、有机硼抗氧化剂的粒度为400目～4000目。
[0013]
所述的基体碳材料为炭黑、石墨、石墨烯、碳纤维、碳纳米管、富勒烯中的至少一种。
[0014]
所述的有机硼抗氧化剂为4-氯苯硼酸、正丙基硼酸、苯乙基硼酸、3-氟苯基硼酸、仲丁基硼酸、对乙基苯硼酸、2-氟吡啶-3-硼酸、4-溴苯硼酸、苯基硼酸4-氟苯基硼酸、3-甲氧基苯基硼酸、正丁基硼酸、2-甲氧基苯基硼酸中的至少一种。
[0015]
所述的分散剂选用聚羧酸型阴离子分散剂、非离子型高分子水性分散剂中的至少一种。
[0016]
所述的消泡剂选用有机硅消泡剂、脂肪酸甘油酯、磷酸酯类、聚醚类非离子表面活性剂中的至少一种。
[0017]
所述的抗氧化复合碳晶粉可用于制作高导电、高热辐射、持久稳定性好的电暖材料。
[0018]
一种持久稳定抗氧化复合碳晶粉的制备方法，包括以下步骤：
[0019]
(1)按各组分的重量配比称取基体炭材料、氮化硼、二维二硫化钼、有机硼抗氧化剂混合研磨，加水调整粘度，超声波处理10～20min；
[0020]
(2)向上述处理过的材料中按比例加入抗氧化聚苯胺树脂粉、分散剂、消泡剂，并用三辊机充分分散均匀，制成粘稠状悬浮液体；
[0021]
(3)在150～200℃条件下烘干6～24h得到高导电、高热辐射的抗氧化复合碳晶粉。
[0022]
相对于现有技术，本发明的优点为：(1)首次将高电子迁移率的二维二硫化钼用于碳晶领域，提高了碳晶粉的导电效率；(2)合成出抗氧化聚苯胺树脂粉，同时加入有机硼抗氧化剂，提高了所述碳晶粉的抗氧化性、持久稳定性。
具体实施方式
[0023]
实施例1
[0024]
一种持久稳定抗氧化复合碳晶粉，以质量份计，其组分为：石墨50份、抗氧化聚苯胺树脂粉15份、二维二硫化钼25份、氮化硼5份、正丙基硼酸4份、非离子型高分子水性分散剂1.5份、脂肪酸甘油酯0.2份。
[0025]
本实施例中所述的抗氧化聚苯胺树脂粉，以质量份数计的制备方法为：通氮气条件下，控制温度在3℃，将0.4份十二烷基硫酸钠、8份经减压蒸馏的苯胺、0.6份0.7mol/l盐酸、58份水加入到反应器中，高速搅拌分散均匀，然后加入4份3-叔丁基-4-羟基-苯胺、5份2,6-二叔丁基-4-羟基-苯胺、20份碘酸钾，3℃继续反应7h，最后经过滤、干燥造粒，即得抗
氧化聚苯胺树脂粉复合物。
[0026]
本实施例中持久稳定抗氧化复合碳晶粉的制备方法，包括以下步骤：
[0027]
按各组分的重量配比称取石墨、氮化硼、二维二硫化钼、正丙基硼酸混合研磨，加水调整粘度，超声波处理15min；向上述处理过的材料中按比例加入抗氧化聚苯胺树脂粉、非离子型高分子水性分散剂、脂肪酸甘油酯，并用三辊机充分分散均匀，制成粘稠状悬浮液体，在150℃条件下烘干24h得到高导电、高热辐射碳晶粉。
[0028]
实施例2
[0029]
一种持久稳定抗氧化复合碳晶粉，以质量份计，其组分为：炭黑60份、抗氧化聚苯胺树脂粉10份、二维二硫化钼15份、氮化硼10份、4-溴苯硼酸8份、聚羧酸型阴离子分散剂0.1份、有机硅消泡剂0.02份。
[0030]
本实施例中所述的抗氧化聚苯胺树脂粉，以质量份数计的制备方法为：通氮气条件下，控制温度在10℃，将0.2份十二烷基苯磺酸钠、12份经减压蒸馏的苯胺、0.2份1mol/l盐酸、50份水加入到反应器中，高速搅拌分散均匀，然后加入5份3-叔丁基-4-羟基-苯胺、4份2,6-二叔丁基-4-羟基-苯胺、30份过硫酸钾，10℃继续反应4h，最后经过滤、干燥造粒，即得抗氧化聚苯胺树脂粉复合物。
[0031]
本实施例中持久稳定抗氧化复合碳晶粉的制备方法，包括以下步骤：
[0032]
按各组分的重量配比称取炭黑、4-溴苯硼酸、氮化硼、二维二硫化钼混合研磨，加水调整粘度，超声波处理10min；向上述处理过的材料中按比例加入抗氧化聚苯胺树脂粉、聚羧酸型阴离子分散剂、有机硅消泡剂，并用三辊机充分分散均匀，制成粘稠状悬浮液体，在200℃条件下烘干6h得到高导电、高热辐射碳晶粉。
[0033]
实施例3
[0034]
一种持久稳定抗氧化复合碳晶粉，以质量份计，其组分为：石墨40份、石墨烯15份、抗氧化聚苯胺树脂粉12份、二维二硫化钼19份、氮化硼8份、3-甲氧基苯基硼酸5份、聚羧酸型阴离子分散剂0.3份、有机硅消泡剂0.05份。
[0035]
本实施例中所述的抗氧化聚苯胺树脂粉，以质量份数计的制备方法为：通氮气条件下，控制温度在0℃，将0.6份双十二烷基苯基醚二磺酸钠、4份经减压蒸馏的苯胺、2份0.2mol/l盐酸、70份水加入到反应器中，高速搅拌分散均匀，然后加入3份3-叔丁基-4-羟基-苯胺、8份2,6-二叔丁基-4-羟基-苯胺、22份过硫酸钾，0℃继续反应10h，最后经过滤、干燥造粒，即得抗氧化聚苯胺树脂粉复合物；其中所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、双十二烷基苯基醚二磺酸钠、月桂酸钠中的至少一种。
[0036]
本实施例中持久稳定抗氧化复合碳晶粉的制备方法，包括以下步骤：
[0037]
按各组分的重量配比称取石墨、石墨烯、氮化硼、二维二硫化钼、3-甲氧基苯基硼酸混合研磨，加水调整粘度，超声波处理20min；向上述处理过的材料中按比例加入抗氧化聚苯胺树脂粉、聚羧酸型阴离子分散剂、有机硅消泡剂，并用三辊机充分分散均匀，制成粘稠状悬浮液体，在180℃条件下烘干12h得到高导电、高热辐射碳晶粉。
[0038]
性能检测：采用等离子辅助化学气相沉积的方法，将实施例1-3中持久稳定抗氧化复合碳晶粉在硬质塑料板的表面沉积约300
±
50nm厚，然后在板的的两表面涂覆耐高温绝缘层，即制得碳晶发热板。按照上述方法制得3.0m
2
碳晶发热板安装于墙面，并与市售碳晶板(对比例)在220v交流电压与其它条件相同时的检测数据如下表：
[0039] 平均功率/w升温时间表面温度/℃实施例13874min86.8实施例23784min84.0实施例33834min85.2对比例4004min80.4