[发明专利]一种碳基电导热材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于导热导电供暖装置的碳基电导热材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)聚苯硫醚树脂涂层的制备：

将聚苯硫醚树脂铺设于基体表面，然后于300-350℃加热保温30-60min，得到聚苯硫醚树脂涂层；

(2)电导热填料的制备：

将碳纤维纳米粒子和石墨纳米粒子混合，得到电导热填料；

(3)碳基电导热材料的制备：

将聚苯硫醚树脂粉末、聚全氟乙丙烯树脂和步骤(2)的电导热填料经过混合预处理后，得到前驱体材料，将前驱体材料铺设于步骤(1)的聚苯硫醚树脂涂层表面，再于300-350℃加热保温30-60min，得到碳基电导热材料；

所述步骤(2)中碳纤维纳米粒子的电阻率为1.5×10^-3Ω/cm，拉伸强度≥4900GPa，石墨纳米粒子的粒径为180-200目，碳纤维纳米粒子和石墨纳米粒子质量比为3-7：1-4；

所述步骤(1)和所述步骤(3)的聚苯硫醚树脂均为介电常数4.3的高阻燃聚苯硫醚树脂粉末；所述步骤(3)中聚全氟乙丙烯树脂的纯度为100％、拉伸强度≥25MPa；且聚苯硫醚树脂粉末与聚全氟乙丙烯树脂、电导热填料的质量比为63-75：5：20-32；

导热导电供暖装置包括：

若干碳基电导热材料(1)和对称设置的导电片(2)，所述碳基电导热材料(1)并排设置于所述导电片(2)之间，所述导电片(2)通过导线(3)电性连接；

所述导电片(2)之间、所述碳基电导热材料(1)的顶部和底部分别涂覆有绝缘层。

2.根据权利要求1所述的用于导热导电供暖装置的碳基电导热材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的基体为金属基体，其包括铁质基体、铜质基体、铝质基体。

3.根据权利要求1所述的用于导热导电供暖装置的碳基电导热材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中铺设方法为静电喷涂法或涂覆法；

所述步骤(1)中静电喷涂法的具体操作条件为：将聚苯硫醚树脂采用压力为0.5-0.8MPa的压缩空气进行送料，喷枪口与接地端间静电电压为50-70kV，喷枪口距离试样距离为80-120mm；

涂覆法的具体操作条件为：将聚苯硫醚树脂溶解于无水乙醇中并形成浆料，然后将浆料均匀涂覆于所述金属基体上。

4.根据权利要求1所述的用于导热导电供暖装置的碳基电导热材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中铺设方法为静电喷涂法或涂覆法；

使用静电喷涂法的混合预处理方式为：将聚苯硫醚树脂粉末、聚全氟乙丙烯树脂粉末和电导热填料混合后，经研磨、搅拌混合、烘干、继续搅拌混合、干燥，得到粉料前驱体材料；

使用涂覆法的混合预处理方式为：将聚全氟乙丙烯树脂乳液溶解于无水乙醇中，得到混合液；将聚苯硫醚树脂粉末和电导热填料经共同研磨、烘干后，得到混合料；将混合料加入至混合液中并搅拌均匀，得到浆料前驱体材料；

其中，聚全氟乙丙烯树脂乳液与无水乙醇的质量比为1：4-7。

5.根据权利要求4所述的用于导热导电供暖装置的碳基电导热材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中静电喷涂法的具体操作条件为：将粉料前驱体材料采用压力为0.5-0.8MPa的压缩空气进行送料，喷枪口与接地端间静电电压为50-60kV，喷枪口距离试样距离为100-150mm；

涂覆法的具体操作条件为：将浆料前驱体材料均匀涂覆于所述聚苯硫醚树脂涂层上；

加热后前驱体材料的厚度为20-50μm。

6.一种权利要求1-5任一项所述制备方法制得的碳基电导热材料，其特征在于，所述碳基电导热材料的厚度为0.1-1mm。

7.根据权利要求1所述的用于导热导电供暖装置的碳基电导热材料的制备方法，其特征在于，所述导电片(2)包括铜片、铝片、电阻丝；所述绝缘层的绝缘材料包括聚苯硫醚树脂、乙烯三氟氯乙烯共聚物树脂、聚四氟乙烯树脂。