CN105244117A - 一种石墨烯改性增强远红外导电浆料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯改性增强远红外导电浆料的制备方法，其制作步骤为：首先，配制石墨烯导电复合浆料；其次，制备石墨烯远红外复合浆料；最后，将石墨烯导电浆料和石墨烯远红外复合浆料按55-95wt％：5-45wt％比例进行混合，经过2000-3000转/分高速搅拌分散1小时，形成混合料。该远红外导电浆料制备工艺简单，可应用在电热膜、柔性电热布、电热板和其他电采暖产品上，具有制成品更耐热，使电性能更稳定，长久正常使用电导体功率不衰减，升温迅速不聚温，绝无电磁波辐射，高热转换效率大量释放远红外线等优点，同时可以改善人体微循环、提高人体免疫力。
Description
技术领域：
本发明属于导电浆料制备方法领域，特别涉及了一种石墨烯改性增强远红外导电浆料的制备方法。
背景技术：
石墨烯又称单层石墨，是一种由碳原子组成的平面薄膜。具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。在石墨烯中，每个碳原子都有一个未成键的p电子，这些p电子可以在晶体中自由移动，且运动速度高达光速的1/300，赋予了石墨烯良好的导电性。石墨烯是新一代的透明导电材料，在可见光区，四层石墨烯的透过率与传统的ITO薄膜相当，在其它波段，四层石墨烯的透过率远远高于ITO薄膜。
石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约1Ω·m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。
由于石墨烯具有以上特殊性能，已经成为世界上导电性最好的材料。现有对石墨烯的研究主要集中在新能源电池、太阳能电池板等领域的应用。对在导电浆料中加入远红外复合浆料制成的电暖产品，因具有导体功率不衰减、升温迅速不聚温、无电磁波辐射、改善人体微循环、提高人体免疫力等功能，已经成为一个全新的研究领域。
发明内容：
本发明针对以上现有技术的不足，提供了一种石墨烯改性增强远红外导电浆料的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了
一种石墨烯改性增强远红外导电浆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)配制石墨烯导电复合浆料，将石墨烯、AZO纳米导电粉、ATO纳米导电粉、导电石墨、导电碳黑、载体树脂、分散助剂、溶剂的混合物浆料倒入搅拌器中进行充分预搅拌混合1小时，经过2000-3000转/分高速搅拌分散1小时，再使用三辊研磨机进行分散处理，三辊研磨机进行5次研磨后，经300目网过滤最终得到外观细腻的石墨烯导电复合浆料。
优先的，各种浆料成份按以下比例进行配制：石墨烯微片：0.5-10wt％，AZO纳米导电粉0.8-15wt％，ATO纳米导电粉0.8-10wt％，导电石墨2.5-15wt％，导电碳黑5～15wt％，载体树脂15-35wt％，分散助剂0.1-5wt％，溶剂10-20wt％。
(2)制备石墨烯远红外复合浆料，将高辐射率远红外复合氧化物粉体：泗滨砭石粉、远红外釉粉、托玛琳粉、麦饭石粉、氧化锆粉、氧化镧、石墨烯微片、载体树脂、分散助剂、溶剂的混合物浆料倒入搅拌器中进行充分预搅拌混合1小时，经过2000-3000转/分高速搅拌分散1小时，再使用三辊研磨机进行分散处理，三辊研磨机进行5次研磨后，经300目网过滤最终得到外观细腻的石墨烯远红外复合浆料。
优选的，各种浆料成份按以下比例进行配制：泗滨砭石粉5-15wt％、远红外釉粉5-15wt％、托玛琳粉5-15wt％、麦饭石粉5-10wt％、氧化锆粉2-6wt％、氧化镧0.5-3wt％、石墨烯微片0.5-8wt％、载体树脂10-15wt％、分散助剂0.1～5wt％，溶剂10～15wt％。
(3)将(1)和(2)制备的浆料进行复配：将石墨烯导电浆料和石墨烯远红外复合浆料按55-95wt％∶5-45wt％混合搅拌组成。在常温常压下，将石墨烯导电浆料和石墨烯远红外复合浆料按所需比例进行混合，经过2000-3000转/分高速搅拌分散1小时，形成混合料。
优选地，技术方案中，所述的载体树脂为高分子树脂，包括：聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂一种或两种混合。
优选地，技术方案中，分散助剂为聚乙烯基吡咯烷酮。
优选地，技术方案中，所述的溶剂丙二醇甲醚醋酸酯。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
该浆料制备工艺简单，可应用在电热膜、柔性电热布、电热板和其他电采暖产品上，具有制成品更耐热，使电性能更稳定，长久正常使用电导体功率不衰减，升温迅速不聚温，绝无电磁波辐射，高热转换效率大量释放远红外线等优点，同时可以改善人体微循环、提高人体免疫力。制成品采用石墨烯增强远红外技术，经检测法向全发射率为88％-95％，释放远红外线，其远红外波长范围为2-15微米，辐射峰值波长范围为8-10微米，法向全发射率为86％-96％。峰值在8-11微米(调整石墨烯导电浆料和远红外复合浆料的添加量可改变红外辐射的峰值范围)，远红外线具有较强的渗透性，它能够渗透到人体皮下约2-6厘米处，远红外线峰值8-11微米频率与生物细胞中水分子振动频率相同，极易被吸收，从而由内向外辐射热能活化细胞组织，具有显著理疗保健功效。另外，石墨烯改性增强远红外导电浆料可以应用在所有电采暖远红外系列产品中。
具体实施方式：
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
制作步骤为：
(1)配制石墨烯导电复合浆料：
分别称重，石墨烯微片：8克，AZO纳米导电粉5克，ATO纳米导电粉5克，导电石墨15克，导电碳黑10克，聚氨酯树脂35克，聚乙烯基吡咯烷酮2克，丙二醇甲醚醋酸酯20克；然后将这些混合物倒入搅拌器中进行充分预搅拌混合1小时，经过2000-3000转/分高速搅拌分散1小时，再使用三辊研磨机进行分散处理，三辊研磨机进行5次研磨后，经300目网过滤最终得到外观细腻的石墨烯导电复合浆料，制备的石墨烯导电复合浆料备用。
(2)制备石墨烯远红外复合浆料：
分别称重，泗滨砭石粉15克、远红外釉粉10克、托玛琳粉10克、麦饭石粉10克、氧化锆粉5克、氧化镧2克、石墨烯微片5克、聚氨酯树脂20克、聚乙烯基吡咯烷酮3克、丙二醇甲醚醋酸酯20克；然后将这些混合物倒入搅拌器中进行充分预搅拌混合1小时，经过2000-3000转/分高速搅拌分散1小时，再使用三辊研磨机进行分散处理，三辊研磨机进行5次研磨后，经300目网过滤最终得到外观细腻的石墨烯远红外复合浆料，制备的石墨烯远红外复合浆料备用。
(3)将(1)和(2)制备的浆料进行复配：将石墨烯导电复合浆料和石墨烯远红外复合浆料按55-95wt％∶5-45wt％混合搅拌组成。
本发明专利选用石墨烯微片、AZO纳米导电粉、ATO纳米导电粉均为片状结构，有效减少了导电颗粒间的间隙，从而提高导电涂层的堆积密度，增加粒子间的接触面积，降低了涂层的收缩力，提高了浆料的导电能力；采用比重极低的石墨烯微片和低比重AZO纳米导电粉、ATO纳米导电粉，这种轻的石墨烯微片和AZO纳米导电粉、ATO纳米导电粉，在有机载体中混合不容易沉降，与其他通用型导电填料如：碳黑、乙炔黑或导电石墨也具很好的相溶性，可提高导电浆料的稳定性。
实施例1
一种石墨烯改性增强远红外导电浆料按质量分数计包括：
石墨烯导电复合浆料：85％
石墨烯远红外复合浆料：15％
将上述混合物倒入搅拌器中进行充分混合半小时，经过2000-3000转/分高速搅拌分散1小时，再使用三辊研磨机进行3-5次研磨，直至体系均匀、稳定，最终得到本发明的石墨烯改性增强远红外导电浆料。本实施例中，作为混合浆料体系各参数为：粘度350P，固含量80％，电阻率85欧姆/sq，(涂布在PET膜上，35微米厚，)做成电热膜通电后温度在45摄氏度时，经检测产生的远红外辐射波长为2-15微米，法向全发射率为85％-90％，辐射峰值波长范围为8-10微米。
实施例2
一种石墨烯改性增强远红外导电浆料按质量分数计包括：
石墨烯导电复合浆料：75％
石墨烯远红外复合浆料：25％
将上述混合物倒入搅拌器中进行充分混合半小时，经过2000-3000转/分高速搅拌分散1小时，再使用三辊研磨机进行3-5次研磨，直至体系均匀、稳定，最终得到本发明的石墨烯改性增强远红外导电浆料。本实施例中，作为混合浆料体系各参数为：粘度350P，固含量80％，电阻率125欧姆/sq，(涂布在PET膜上，35微米厚，)做成电热膜通电后温度在45摄氏度时，经检测产生的远红外辐射波长为2-15微米，法向全发射率为87％-92％，辐射峰值波长范围为9-10.5微米。
实施例3
一种石墨烯改性增强远红外导电浆料按质量分数计包括：
石墨烯导电复合浆料：65％
石墨烯远红外复合浆料：35％
将上述混合物倒入搅拌器中进行充分混合半小时，经过2000-3000转/分高速搅拌分散1小时，再使用三辊研磨机进行3-5次研磨，直至体系均匀、稳定，最终得到本发明的石墨烯改性增强远红外导电浆料。本实施例中，作为混合浆料体系各参数为：粘度350P，固含量80％，电阻率250欧姆/sq，(涂布在PET膜上，35微米厚，)做成电热膜通电后温度在45摄氏度时，经检测产生的远红外辐射波长为4-16微米，法向全发射率为88％-94％，辐射峰值波长范围为9-11微米。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (4)
1.一种石墨烯改性增强远红外导电浆料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤
(1)配制石墨烯导电复合浆料，将石墨烯、AZO纳米导电粉、ATO纳米导电粉、导电石墨、导电碳黑、载体树脂、分散助剂、溶剂的混合物浆料倒入搅拌器中进行充分预搅拌混合1小时，经过2000-3000转/分高速搅拌分散1小时，再使用三辊研磨机进行分散处理，三辊研磨机进行5次研磨后，经300目网过滤最终得到外观细腻的石墨烯导电复合浆料；
优先的，各种浆料成份按以下比例进行配制：石墨烯微片：0.5-10wt％，AZO纳米导电粉0.8-15wt％，ATO纳米导电粉0.8-10wt％，导电石墨2.5-15wt％，导电碳黑5～15wt％，载体树脂15-35wt％，分散助剂0.1-5wt％，溶剂10-20wt％；
(2)制备石墨烯远红外复合浆料，将高辐射率远红外复合氧化物粉体：泗滨砭石粉、远红外釉粉、托玛琳粉、麦饭石粉、氧化锆粉、氧化镧、石墨烯微片、载体树脂、分散助剂、溶剂的混合物浆料倒入搅拌器中进行充分预搅拌混合1小时，经过2000-3000转/分高速搅拌分散1小时，再使用三辊研磨机进行分散处理，三辊研磨机进行5次研磨后，经300目网过滤最终得到外观细腻的石墨烯远红外复合浆料；
优选的，各种浆料成份按以下比例进行配制：泗滨砭石粉5-15wt％、远红外釉粉5-15wt％、托玛琳粉5-15wt％、麦饭石粉5-10wt％、氧化锆粉2-6wt％、氧化镧0.5-3wt％、石墨烯微片0.5-8wt％、载体树脂10-15wt％、分散助剂0.1～5wt％，溶剂10～15wt％；
(3)将(1)和(2)制备的浆料进行复配：将石墨烯导电浆料和石墨烯远红外复合浆料按55-95wt％：5-45wt％混合搅拌组成。在常温常压下，将石墨烯导电浆料和石墨烯远红外复合浆料按所需比例进行混合，经过2000-3000转/分高速搅拌分散1小时，形成混合料。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性增强远红外导电浆料的制备方法，其特征在于：所述的载体树脂为高分子树脂，包括：聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂一种或两种混合。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性增强远红外导电浆料的制备方法，其特征在于：所述的分散助剂为聚乙烯基吡咯烷酮。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性增强远红外导电浆料的制备方法，其特征在于：所述的溶剂丙二醇甲醚醋酸酯。
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