[发明专利]一种MXene基电热油墨及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种MXene基电热油墨及其制备方法和应用，属于电热油墨技术领域。该电热油墨包括MXene纳米片、黄原胶和水，其中：MXene质量分数为5～35％，MXene与黄原胶的质量比为(300～200):(1～10)。通过首先将黄原胶粉末加入到水中充分混合，配置成粘结基材；然后将MXene粉末充分分散到粘结基材中制备得到。该MXene基电热油墨稳定性好，固含量低，绿色环保，成本低廉，用于丝网印刷时，固化温度低，所得丝网印刷电热薄膜可以在X波段下屏蔽99.99％的电磁波，电磁屏蔽特性优异；且在较低的驱动电压下就能实现稳定的升温，可以在严寒环境下有效的工作，达到保温的效果，具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于电热油墨技术领域，具体涉及一种MXene基电热油墨及其制备方法和应用。

背景技术

随着电子行业的快速发展，电热油墨在印刷电子技术中的应用越来越广泛，在无线射频识别系统、辐射发热膜、柔性印制电路板和电磁屏蔽等领域得到人们的广泛关注。

导电发热油墨是一种功能性导电涂料，能将电能直接转化为热能，是影响电热性能的关键因素。现有具备电热特性的油墨分为三大类别：金属导电油墨、高分子导电油墨和碳系导电油墨。金属导电油墨是一种具有一定导电性质、用导电金属粉末制成的导电油墨，它分为熔融金属和纳米金属油墨两种。它们都拥有优良的低压发热性能，但是存在价格昂贵、不耐腐蚀，不利于大规模生产等问题；高分子系导电发热油墨是指以高分子导电聚合物为填料的导电油墨，常见的有聚苯胺、聚乙炔导电油墨。但是高分子材料的制备相对困难，成本较高且工艺复杂，电热性能不理想，使其发展受到了极大的限制；碳基油墨存在电热性能不稳定，驱动电压较高等问题。

因此开发新型导电油墨，兼备长期稳定性、驱动电压低、升温速率和降温速率快、绿色环保等多功能为一体的导电油墨，已迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MXene基电热油墨及其制备方法和应用。该MXene基电热油墨稳定性好，固含量低，绿色环保，成本低廉，用于丝网印刷时，固化温度低，所得丝网印刷电热薄膜具有优良的焦耳热特性和优秀的电磁屏蔽特性，而且在较低的驱动电压下就能实现稳定的升温，具有潜在的应用前景。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

提供一种MXene基电热油墨，包括MXene纳米片、黄原胶和水，其中：MXene的质量分数为5～35％，MXene与黄原胶的质量比为(300～200):(1～10)。优选地，MXene的质量分数为15～30％。更优选地，MXene的质量分数为20～25％。

按上述方案，所述MXene纳米片的横向粒径为0.5-2.5微米，厚度为1-6纳米。

按上述方案，所述MXene为Ti₃C₂T_x、Ti₂CT_x或Ti₃CNT_x。其中T_x代表羟基或F离子等官能团。

提供一种MXene基电热油墨的制备方法，包括以下步骤：

1)将黄原胶粉末加入到水中充分混合，配置成粘结基材；

2)将MXene粉末加入到步骤1)制备得到的粘结基材中，使MXene粉末与粘结基材充分混合，即得MXene基电热油墨。

按上述方案，其中MXene的质量分数为5～35％，MXene与黄原胶的质量比为(300～200):(1～10)。

按上述方案，所述步骤2)中，采用行星搅拌仪器或高速剪切机使MXene纳米片与粘结基材充分混合，混合时间为60-180min。

按上述方案，所述步骤2)中，MXene粉末的制备包括以下步骤：