[发明专利]一种高倍率自控温石墨烯粉末、自控温油墨和石墨烯自控温发热涂层

说明书

本发明提供了一种高倍率自控温石墨烯粉末、低电阻自控温油墨和石墨烯自控温发热涂层，属于控温材料技术领域。本发明包含自控温低分子聚合物乳液的制备；石墨烯自控温浆料的制备；石墨烯自控温浆料的的干燥；高倍率自控温石墨烯粉末的热处理；高倍率自控温石墨烯粉末的筛选。本发明处理后的高倍率自控温石墨烯粉末具有分散性良好，不易团聚，耐电压冲击，由此粉末制成的油墨及发热涂层减弱了NTC效应，减弱了它对的自控温强度和起始功率的影响。同时由此粉末制成的油墨及发热涂层初始电流稳定。

技术领域

本发明涉及控温材料技术领域，尤其涉及一种高倍率自控温石墨烯粉末、自控温油墨和石墨烯自控温发热涂层。

背景技术

近五年来，相关法律政策相继出台，电热企业的技术研发水平不断提高，促使电热行业市场规模从2014年的212.5亿元增长至2020年的548.5亿元，年复合增长率高达14.5％。未来五年，预计中国电热行业市场规模将以12.8％的增长率持续增长，并于2023年达到829亿元左右的市场规模。

石墨烯由于比表面积大，拥有高导电性能，高效的电热转换率和一定的理疗作用等优点被广泛应用在电热产品。但是，任何发热产品都有温度叠加效应，这种温度叠加会引起安全隐患。而自控温技术就是在发热产品温度因叠加快速升高的情况下，发热膜中的自控温低分子聚合物粉末体积受热膨胀，导电填料形成的导电网络被分开、破坏，电阻率逐渐上升，从而发热膜功率自动下降，保持控制在一定的温度之下。和普通电热膜相比，自控式电热膜更加安全、节能，寿命长达50年，且产品的采暖效果、升温速度、防水性能等方面有了更大的突破和改善。

目前，国内外的柔性自控温材料都存在如下亟待解决的问题：1.石墨烯、纳米超导炭黑直径较小，表面润湿性低，分散性能差，容易发生团聚附聚，由此导致其导电网络的不稳定且不耐电压冲击；2.存在NTC效应，导致自控温强度衰减；3.起始电阻变大导致通电时电流变大，容易发生安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高倍率自控温石墨烯粉末、低电阻自控温油墨和石墨烯自控温发热涂层，以解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高倍率自控温石墨烯粉末的制备方法，包含如下步骤：

(1)将自控温低分子聚合物粉末、不饱和脂肪酰胺分散剂、非离子型乳化剂和高碳醇类消泡剂混合至油相全部融化后与水混合，得到自控温低分子聚合物乳液；

(2)将所得自控温低分子聚合物乳液与石墨烯粉末、纳米超导炭黑粉末、非导电填料混合，得到石墨烯自控温浆料；

(3)将所得石墨烯自控温浆料顺次进行干燥和热处理，得到高倍率自控温石墨烯粉末。

优选的，所述步骤(1)中自控温低分子聚合物粉末、不饱和脂肪酰胺分散剂、非离子型乳化剂和高碳醇类消泡剂的质量比为(50～70):(8～10):(7～9):(2～4)；

所述自控温低分子聚合物粉末包含聚四氟乙烯粉末、聚乙烯粉末、聚氯乙烯粉末、氯丁橡胶粉末和聚丙烯粉末中的一种或几种；

所述不饱和脂肪酰胺分散剂包含油酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺和脂肪酸二乙醇酰胺中的一种或多种；

所述非离子型乳化剂包含聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、环氧乙烷、多元醇脂肪酸酯和聚乙烯醇中的一种或多种。

优选的，所述步骤(1)中混合至油相全部融化的混合条件为：400～600r/min，70～80℃；

油相全部融化后与80～85℃的水混合，所述水与自控温低分子聚合物粉末的质量比为(800～1000):(50～70)；

油相全部融化后与水混合的混合条件为：2500～3500r/min，时间为0.5～2h，温度为70～80℃。