CN111726897A - 一种发热浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发热浆料及其制备方法，本发明的发热浆料包括以下质量百分比的制备原料：石墨15‑20％；石墨烯1‑5％；立方体磷酸锆0.5‑1.25％；纳米托玛琳粉0.5‑1.25％；蜡粉0‑0.5％；有机载体55‑65％；固化剂0.5‑1％；助剂0.1‑1％；有机溶剂A 10‑15％。本发明的发热浆料，制备方法简单，操作方便，配方合理，以高性能的石墨为原料，适当添加石墨烯，内阻大，粒度分布均匀，易于涂覆浆料印刷形成面向，具有优良的面内散热，整体发热效果很好。

Description

一种发热浆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及电阻浆料的技术领域，尤其涉及一种发热浆料及其制备方法。

背景技术

厚膜发热元件是指在基体上，将发热材料制成厚膜，进行通电发热的发热元件。现在广泛使用的厚膜电阻加热元件，外形美观、功率高、加热效果明显、耐压更高、工艺成熟、使用寿命明显提高，已经得到广泛的应用，取代原来造型单一的管状发热器，加热范围更广，弥补了原来PTC(Positive Temperature Coefficient)加热元件加热范围窄的问题。厚膜电阻作为新一代的电阻，以其显著的优势，正被广泛地应用。

传统厚膜电阻浆料由三种成分组成，即功能相、粘结相和作为溶剂的有机载体。功能相是体现浆料特性的关键，是主要研究对象；粘结相，起到粘接的作用，经过高温处理后，有机载体挥发，粘结相熔化成液态，冷却后，不仅将功能相的粉体粘接在一起，也将厚膜与基片粘接在一起；有机载体是在丝网印刷工艺中必须使用的部分。

传统的厚膜发热元器件主要是用贵金属作为功能相，成本较高，因此成本居高不下。目前厚膜发热元件的售价都非常高，难以广泛推广，在此技术已经成熟的情况下，如果要继续发展下去，必须寻找更廉价的替代材料，以求得进一步的发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种发热浆料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种发热浆料，所述发热浆料包括以下质量百分比的制备原料：

石墨15-20％；

石墨烯1-5％；

立方体磷酸锆0.5-1.25％；

纳米托玛琳粉0.5-1.25％；

蜡粉0-0.5％；

有机载体55-65％；

固化剂0.5-1％；

助剂0.1-1％；

有机溶剂A 10-15％。

作为本发明所述的发热浆料的优选实施方式，所述有机载体包括有机载体A和有机载体B；

所述有机载体A的制备方法为：将带苯环结构直链聚酯树脂，聚氯乙烯和有机溶剂B混合，使聚酯树脂完全溶解，得到有机载体A；

所述有机载体B的制备方法为：将环氧树脂与带羟基脂肪族活性稀释剂混合得到有机载体B。

作为本发明所述的发热浆料的优选实施方式，所述聚酯树脂的分子量为8000-1000，玻璃化温度为70-85℃；所述环氧树脂为脂环族环氧树脂；所述稀释剂为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、乙二醇单丁醚、醇酯十二或丙二醇苯醚。

作为本发明所述的发热浆料的优选实施方式，所述有机载体A中各组分的质量百分比为：聚酯树脂25％，聚氯乙烯5％，有机溶剂B 70％；所述有机载体B中各组分的质量百分比为：环氧树脂70％，稀释剂30％。

作为本发明所述的发热浆料的优选实施方式，所述有机载体A和有机载体B的质量比为有机载体A：有机载体B＝4：1。

作为本发明所述的发热浆料的优选实施方式，所述固化剂为异氰酸酯和阳离子引发剂。

作为本发明所述的发热浆料的优选实施方式，所述有机溶剂A为二元酸酯混合物DBE、二乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、松油醇、丁基卡必醇、乙二醇单丁醚、醇酯十二和丙二醇苯醚中的至少一种。

作为本发明所述的发热浆料的优选实施方式，所述助剂包括分散剂、偶联剂、流平剂和消泡剂。

作为本发明所述的发热浆料的优选实施方式，所述分散剂为BYK-431、BYK-163和分散剂983中的至少一种；所述偶联剂为KH-560、Z-6040和TEGO410中的至少一种；所述流平剂为BYK-354、Silok355和DC-51中的至少一种；所述消泡剂为BYK-066N、DC62和DC163中的至少一种。

本发明还提供所述的发热浆料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)无机填料的制备：取石墨烯、石墨、立方体磷酸锆、纳米托玛琳粉、蜡粉和助剂，混合分散均匀；

(2)将步骤(1)中制备得到的无机填料，加入有机载体后混合均匀，研磨至浆料细度小于10μm，形成均匀的混合相，加入有机溶剂A调到粘度合适后即得浆料。

本发明的有益效果：本发明提供的一种发热浆料及其制备方法，制备方法简单，操作方便，配方合理，以高性能的石墨为原料，适当添加石墨烯，内阻大，粒度分布均匀，易于涂覆浆料印刷形成面向，具有优良的面内散热，整体发热效果很好，立方体磷酸锆具有自吸附功能含能量高，且有杀菌效果、纳米托玛琳粉自发远红外线以及热致红外线对身体有益。

具体实施方式

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

表1发热浆料的原料质量百分比

一种发热浆料，其制备方法如下：

(1)无机填料的制备

按照表1的质量百分比，取石墨烯(粒径5μm)、石墨、立方体磷酸锆、纳米托玛琳粉、蜡粉、分散剂BYK-431(德国毕克)、偶联剂KH-560(南京能德新材料技术有限公司)、流平剂BYK-354(德国毕克)和消泡剂BYK-066N(德国毕克)，在分散机内分散均匀。

(2)有机载体A的制备

按照表1的质量百分比，将分子量在8000-1000之间、玻璃化温度(TG)在70-85℃之间的带苯环结构直链高羟值聚酯树脂，混合聚氯乙烯，同时加入高沸点有机溶剂B，装入烧瓶中，加热至60-70℃，先只搅拌溶剂区不接触树脂使树脂溶胀，继续搅拌直到树脂完全溶解，得到30％固含树脂载体。

其中有机载体A中各组分的质量百分比为：聚酯树脂25％，聚氯乙烯5％，高沸点有机溶剂B 70％。

(3)有机载体B的制备

环氧树脂选择脂环族环氧树脂大赛璐的2021P，与带羟基脂肪族活性稀释剂三羟甲基丙烷三缩水甘油醚混合。

有机载体B中各组分的质量百分比为：大赛璐的2021P 70％，带羟基脂肪族活性稀释剂三羟甲基丙烷三缩水甘油醚30％。

(4)固化剂，选择异氰酸酯，阳离子引发剂。可以常温储存，潜伏期长。

(5)将上述步骤中制备得到的无机填料、有机载体(有机载体A和有机载体B)按表1的质量百分比用混料机混合均匀，在三辊机中研磨，研磨至浆料细度小于10μm，使之形成均匀的混合相，加入有机溶剂A二元酸酯混合物DBE调粘度合适后即得浆料，将浆料涂覆或者印刷在基材上面，烘干制备成薄膜，然后测量其电阻。

实施例2

一种发热浆料，其制备方法与实施例1相同，不同之处仅在于各原料的质量百分比不同，本实施例中各原料的质量百分比如表2所示。

表2发热浆料的原料质量百分比

其中有机载体A：聚酯树脂25％，聚氯乙烯5％，有机溶剂B 70％。有机载体B：大赛璐的2021P 70％，带羟基脂肪族活性稀释剂30％。

实施例3

一种发热浆料，其制备方法与实施例1相同，不同之处仅在于各原料的质量百分比不同，本实施例中各原料的质量百分比如表3所示。

表3发热浆料的原料配比

其中有机载体A：聚酯树脂25％，聚氯乙烯5％，有机溶剂B 70％。有机载体B：大赛璐的2021P 70％，带羟基脂肪族活性稀释剂30％。

实施例4

一种发热浆料，其制备方法与实施例1相同，不同之处仅在于各原料的质量百分比不同，本实施例中各原料的质量百分比如表4所示。

表4发热浆料的原料质量百分比

其中有机载体A：聚酯树脂25％，聚氯乙烯5％，有机溶剂B 70％。有机载体B：大赛璐的2021P 70％，带羟基脂肪族活性稀释剂30％。

实施例5

一种发热浆料，其制备方法与实施例1相同，不同之处仅在于各原料的质量百分比不同，本实施例中各原料的质量百分比如表5所示。

表5发热浆料的原料质量百分比

其中有机载体A：聚酯树脂25％，聚氯乙烯5％，有机溶剂B 70％。有机载体B：大赛璐的2021P 70％，带羟基脂肪族活性稀释剂30％。

对比例1

一种发热浆料，其制备方法与实施例1相同，不同之处仅在于各原料的质量百分比不同，且对比例1的各原料的质量百分比不落在本发明要保护的范围内，对比例1中各原料的质量百分比如表5所示。

表6发热浆料的原料质量百分比

其中有机载体A：聚酯树脂25％，聚氯乙烯5％，有机溶剂B 70％。有机载体B：大赛璐的2021P 70％，带羟基脂肪族活性稀释剂30％。

测试例1浆料性能测试

将实施例1～3制备好的浆料，丝网印制成150方长方体图案，印刷基材为致密性柔韧布料，测试电阻、附着力、硬度。

表7碳胶厚膜电阻浆料的性能测试

通过测试，本发明中，实施例2综合性能最佳，可实现方阻在15-17Ω之间可调，便于印刷，在布料上附着性能良好，硬度适中，可满足制备布料发热片的要求。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种发热浆料，其特征在于，所述发热浆料包括以下质量百分比的制备原料：

石墨15-20％；

石墨烯1-5％；

立方体磷酸锆0.5-1.25％；

纳米托玛琳粉0.5-1.25％；

蜡粉0-0.5％；

有机载体55-65％；

固化剂0.5-1％；

助剂0.1-1％；

有机溶剂A 10-15％。

2.根据权利要求1所述的发热浆料，其特征在于，所述有机载体包括有机载体A和有机载体B；

所述有机载体A的制备方法为：将带苯环结构直链聚酯树脂，聚氯乙烯和有机溶剂B混合，使聚酯树脂完全溶解，得到有机载体A；

所述有机载体B的制备方法为：将环氧树脂与带羟基脂肪族活性稀释剂混合得到有机载体B。

3.根据权利要求2所述的发热浆料，其特征在于，所述聚酯树脂的分子量为8000-1000，玻璃化温度为70-85℃；所述环氧树脂为脂环族环氧树脂；所述稀释剂为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、乙二醇单丁醚、醇酯十二或丙二醇苯醚。

4.根据权利要求2所述的发热浆料，其特征在于，所述有机载体A中各组分的质量百分比为：聚酯树脂25％，聚氯乙烯5％，有机溶剂B 70％；所述有机载体B中各组分的质量百分比为：环氧树脂70％，稀释剂30％。

5.根据权利要求2所述的发热浆料，其特征在于，所述有机载体A和有机载体B的质量比为有机载体A：有机载体B＝4：1。

6.根据权利要求1所述的发热浆料，其特征在于，所述固化剂为异氰酸酯和阳离子引发剂。

7.根据权利要求1所述的发热浆料，其特征在于，所述有机溶剂A为二元酸酯混合物DBE、二乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、松油醇、丁基卡必醇、乙二醇单丁醚、醇酯十二和丙二醇苯醚中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的发热浆料，其特征在于，所述助剂包括分散剂、偶联剂、流平剂和消泡剂。

9.根据权利要求8所述的发热浆料，其特征在于，所述分散剂为BYK-431、BYK-163和分散剂983中的至少一种；所述偶联剂为KH-560、Z-6040和TEGO410中的至少一种；所述流平剂为BYK-354、Silok355和DC-51中的至少一种；所述消泡剂为BYK-066N、DC62和DC163中的至少一种。

10.一种权利要求1～9任一所述的发热浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)无机填料的制备：取石墨烯、石墨、立方体磷酸锆、纳米托玛琳粉、蜡粉和助剂，混合分散均匀；

(2)将步骤(1)中制备得到的无机填料，加入有机载体后混合均匀，研磨至浆料细度小于10μm，形成均匀的混合相，加入有机溶剂A调到粘度合适后即得浆料。