CN110093059A - 一种碳纳米结构增强导电导热粉末涂料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导电导热性能良好的碳纳米结构导电导热表面涂层材料及其制备方法，具体为一种导电炭黑等碳材料混合环氧树脂生成粉末涂料及其制备方法。所述碳纳米结构导电导热涂层材料的特征在于包含了40%以上的纳米碳材料。本发明在特定的硅烷类环氧助剂中添加改性碳材料，通过熔融过程使材料充分混合，再经过粉碎、过筛等传统工艺制成环氧粉末涂料成品，成功制备了不同导电导热能力的环氧树脂类粉末涂料。本发明应用在导电导热膜工艺基础上提高了节能减排，升温速度，结合稳定性等相关能力，从根本上解决我国在取暖节能方面的相对弱势，能有效的应用在加点产品，工业加热保温，大范围地暖加热等领域。

Description

一种碳纳米结构增强导电导热粉末涂料的制备方法
技术领域
本发明公开了一种碳纳米结构增强到电导热粉末涂料的制备方法，具体为一种导电碳材料增强导电导热性能涂料及其制备方法。
背景技术
发热涂层是用绝缘环氧树脂跟导电材料以及助剂一起混合挤出得到的粉末通过静电喷涂技术使材料附着在基底表面的一种发热元件，是今年以来新兴的一种取暖方式。本发明技术吸取传统电取暖的方式，主要应用方向在室内取暖和器件加热保温上。解决传统工艺上电能转化热能过程中流失大，升温慢，易剥落的问题，从而达到更好的效果。
发明内容
本项目采用新型碳纳米材料混杂填料来改善环氧树脂基体。将石墨烯等纳米碳材料经过了表面修饰，加入助分散剂，改进传统粉末涂料制备工艺，将添加碳材料的助剂充分分散到环氧树脂浆料当中，非常适合改性环氧树脂的生产应用，效果显著，制备出碳纳米结构增强导电导热粉末涂料，提高粉末涂层的导电导热性能。
可以通过以下技术加以实现：
a.碳材料改性：根据碳材料的性质添加不同的改性剂对材料进行改性，将碳材料进行密封保存等待处理；
b.材料混合：称取包括环氧树脂，固化剂，流平剂，安息香，抗氧化剂，导电碳材料在内的材料进行混合，低速搅拌混合均匀；
c.熔融挤出：采用两段双螺杆挤出机将聚酯混料加热熔融挤出；
d.压片粉碎：用万能粉碎机进行机械混合、粗粉碎、微粉碎 (主要用球磨或气流粉碎)、过筛，制成环氧-聚酯类粉末涂料成品;
e.烘烤固化：用过烤箱或者流水线烘烤的方式，在高温（120℃-200℃）下进行烘烤（10min-30min）固化材料。
相比于其他涂料，本发明有以下特点：
本案采用专业石墨烯改性环氧树脂三级研磨分散技术和环氧助剂添加技术，在研磨分散混合过程中保证了石墨烯等碳材料纳米粉体极大的比表面积和较高的表面能，有效增强石墨烯与聚合物链之间的相互作用，大大提升了其改性效果，实现了石墨烯粉体材料的有效应用。石墨烯的加入可以提高静电喷涂的上粉率，降低损耗。纳米复合材料可以提高力学性质，但是影响流平性能，而二维材料可以提高流平遮盖作用。通过导电粉末的加入，提高了粉末涂层的导电导热性能。降低了在加热过程中的能源的损耗，形成的二维平面网络，提高了力、电、热的传导。
具体实施案例
以下结合实施例，对本发明来进一步说明，但并不限制本发明。所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没
有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
第一步：称量底料，底料包括60%的环氧树脂，石墨烯15%，导电炭黑15%，pva10%，以及适量的填料硫酸钡，光亮剂，安息香；
第二步：混合，将密封袋封口，尽力摇晃，使底料混合在一起；
第三步：熔融挤出，将底料加入到热熔机中，经过混合挤出的过程，获得片状材料；
第四步：研磨过筛，将材料经过粉碎机粉碎，获得粉末，过筛（100目），获得可用于静电喷涂的材料；
第五步：静电喷涂，将材料倒入进料口，对基材进行预处理（清洗，打磨），喷涂，厚度由喷涂次数控制；
第六步：烘烤，将喷好的基材放入200℃烘箱中高温烘烤10分钟；
检测结果为表面电阻值为240Ω，喷涂面积9m2/kg，导热系数：1.1W/m·K，耐腐蚀盐雾时间1800h；抗冲击性180kg·cm。
实施例2
第一步：称量底料，底料包括60%的环氧树脂，10%的导电金属混合粉末，导电炭黑15%，以及适量的填料硫酸钡，光亮剂，安息香；
第二步：混合，将密封袋封口，尽力摇晃，使底料混合在一起；
第三步：熔融挤出，将底料加入到热熔机中，经过混合挤出的过程，获得片状材料；
第四步：研磨过筛，将材料经过粉碎机粉碎，获得粉末，过筛（100目），获得可用于静电喷涂的材料；
第五步：静电喷涂，将材料倒入进料口，对基材进行预处理（清洗，打磨），喷涂，厚度由喷涂次数控制；
第六步：烘烤，将喷好的基材放入200℃烘箱中高温烘烤10分钟；
检测结果为表面电阻值为200Ω，喷涂面积8m2/kg，导热系数：1.6W/m·K，耐腐蚀盐雾时间1800h；抗冲击性180kg·cm。
实施例3：
第一步：称量底料，底料包括60%的环氧树脂，碳纳米管15%，导电炭黑15%，乙烯-醋酸乙烯共聚物5%以及适量的填料硫酸钡，光亮剂，安息香；
第二步：混合，将密封袋封口，尽力摇晃，使底料混合在一起；
第三步：熔融挤出，将底料加入到热熔机中，经过混合挤出的过程，获得片状材料；
第四步：研磨过筛，将材料经过粉碎机粉碎，获得粉末，过筛（100目），获得可用于静电喷涂的材料；
第五步：静电喷涂，将材料倒入进料口，对基材进行预处理（清洗，打磨），喷涂，厚度由喷涂次数控制；
第六步：烘烤，将喷好的基材放入200℃烘箱中高温烘烤10分钟；
检测结果为表面电阻值为100Ω，喷涂面积8m2/kg，导热系数：0.8W/m·K，耐腐蚀盐雾时间1600h；抗冲击性150kg·cm。

Claims (12)

1.一种碳纳米结构增强导电导热粉末涂料的制备方法特征在于按照以下途径进行制作：
a.碳材料改性：根据碳材料的性质添加不同的改性剂对材料进行改性，将碳材料进行密封保存等待处理；
b.材料混合：称取包括环氧树脂，固化剂，流平剂，安息香，抗氧化剂，导电碳材料在内的材料进行混合，低速搅拌混合均匀；
c.熔融挤出：采用两段双螺杆挤出机将聚酯混料加热熔融挤出；
d.压片粉碎：用万能粉碎机进行机械混合、粗粉碎、微粉碎 (主要用球磨或气流粉碎)、过筛，制成环氧-聚酯类粉末涂料成品;
e.烘烤固化：用过烤箱或者流水线烘烤的方式，在高温（120℃-200℃）下进行烘烤（10min-30min）固化材料。
2.根据权利要求1中所述的碳纳米增强导电导热粉末涂料的改性剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物，聚二甲基硅氧烷( PDMS)等。
3.根据权利要求1 中所述的一种碳纳米结构增强导电导热粉末涂料，在合成碳纳米材料过程中使用导电炭黑和碳纳米管按照一定的质量比混合，其中导电炭黑：碳纳米管为（2:1）-（5:1）。
4.根据权利要求1 中所述的一种碳纳米结构增强导电导热粉末涂料，所述碳纳米管为多壁碳纳米管，单壁碳纳米管的不同质量组合。
5.根据权利要求1 中所述的一种碳纳米结构增强导电导热粉末涂料，采用的固化剂品种有酸酐、双氰胺、酚醛树脂化合物等，为聚酯和环氧物料质量总量的7~10%。
6.根据权利要求1 中所述的一种碳纳米结构增强导电导热粉末涂料，其特征在于：用于制作粉末涂料的环氧树脂的软化点，一般不低于60℃，不高于95℃，而以85-95℃为宜，常用SJ4ET环氧树脂，软化点85-95℃。
7.根据权利要求1 中所述的一种碳纳米结构增强导电导热粉末涂料，其特征在于：所述的填料包括端竣基聚酯粉末涂料采用8007硫酸钡。
8.根据权利要求1 中所述的一种碳纳米结构增强导电导热粉末涂料，其特征在于流平剂包括聚二甲基硅氧烷﹑聚醚聚酯改性有机硅氧烷﹑烷基改性有机硅氧烷和聚甲基苯基硅氧烷等，正常用量为配方总量的0.3%~0.7%。
9.根据权利要求1 所述的制备方法，其特征在于步骤(1)磁力搅拌或者机械搅拌，保持转速600~800r/min。
10.根据权利要求1 所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中混炼挤出的双螺杆挤出机温度区间为115~120℃和105~110℃。
11.根据权利要求1所述的制备方法，磨粉过筛提取冷却破碎片料，按需求目数（筛网100，150，200，250）设定磨粉粒径参数研磨取粉。
12.一种碳纳米结构增强防爆表面材料，其特征在于，按质量分数计，包括如下重量配比的
组份：
原料 质量份
环氧树脂 300-400
固化剂 20-30
填料 0-100
安息香2-4
助剂 0.1~5
混杂碳材料 40-80
光亮剂 2-5
流平剂 10-15。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110769528A (zh) * 2019-10-11 2020-02-07 深圳天元羲王材料科技有限公司 石墨烯水性发热膜导电浆料

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