[发明专利]具有温度传感功能的多重异质界面结构热电基阻燃涂层、其制备方法及其应用

说明书

本发明涉及阻燃涂料领域，特别是一种具有温度传感功能的多重异质界面结构热电基阻燃涂层、其制备方法及其应用，该制备方法首先通过模板法合成了异质热电材料，然后将其与导电纳米材料、有机粘合剂混合分散于溶剂中制成混合涂料，再通过一步共组装法在易燃基材上制备了具有温度传感功能的多重异质界面结构热电基阻燃涂层。本发明所制备的涂层具有灵敏、精准而可重复的温度传感功能和优异的阻燃性能；同时，涂层表现出良好的粘附力及稳定性，可通过流延、刷涂、喷涂和浸涂等便捷的方法应用在薄膜、织物和发泡材料等各种易燃基材上。因此，本发明在电气设备、交通运输和物联网等对火灾安全性要求较高的领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及阻燃涂料领域，特别是涉及一种具有温度传感功能的多重异质界面结构热电基阻燃涂层、其制备方法及其应用。

背景技术

近年来，随着高分子材料在各行各业中的应用越来越广泛，由其引发的火灾也越来越频繁，特别是在电气领域。例如2020年1～10月，全国接报火灾19.6万起，其中电气火灾占比最大，达32.1％，在较大火灾中占比更是高达56.0％。这归因于高分子材料在电气领域的广泛应用，以及电气设备频繁发生的短路或过载等问题。特别是随着柔性电气设备的快速发展，电子材料趋向于结构复杂化以及应变频繁化，导致了电气故障的提升。因此，提高电气用高分子材料的阻燃性能，并对电气材料高危险区域进行温度监控及高温预警，对于降低电气火灾的发生率具有重要意义。

在高分子材料表面制备具有温度传感功能的阻燃涂层被认为是解决上述问题的有效方法。但是，火灾的极端环境对温度传感材料的热稳定性以及温度响应的范围、准确性和灵敏性提出了严苛要求，特别是应用于柔性电子材料时还需兼顾柔韧性，因此如何赋予阻燃涂层可靠的温度传感功能成为一大难题。当前应用于阻燃涂层的温度传感机制主要有热阻响应和热致变色，但这两种机制在实际应用中存在以下不足：(1)两种机制皆为化学反应，且反应速度依赖于温度，导致较低温度(200℃)下响应不灵敏，难以对火灾发生前的升温阶段进行有效监测；(2)反应具有不可逆性，因此不可重复响应，无法对火灾中的复燃等情况进行预警；(3)难以通过电阻大小和颜色准确判断出温度大小，因此不具备精准温度传感功能；(4)需要图像识别技术或电源等设备辅助将颜色信号和电阻信号转化为电信号才能触发预警，增加了预警系统的复杂性和不稳定性；(5)热阻响应型涂层需要电路中所有热阻材料充分发生热反应才能触发预警，导致应用于大面积制品时难以保证稳定触发，只适用于小面积制品。这些不足限制了热致变色和热阻响应机制在火灾预警方面的实际推广应用，因此阻燃涂层的火灾预警功能迫切需要从响应机制上进行改变。

发明内容

为解决当前温度传感火灾预警系统复杂、低温不灵敏、不可重复响应和有效监测面积小等技术问题，本发明提供一种灵敏、精准而可重复的具有温度传感功能的多重异质界面结构热电基阻燃涂层。

本发明还提供一种具有温度传感功能的多重异质界面结构热电基阻燃涂层的制备方法及应用，制备工艺简单，容易控制，对生产设备要求低，适用于各种电气用高分子材料。