CN115247010A - 一种发热涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发热涂料及其制备方法，所述发热涂料包括以下重量份数的原料：碳纳米管浆料38～45份、石墨烯15～25份、碳纤维粉末20～30份、丙烯酸改性树脂7～10份、水5～12份。本发明中的发热涂料，具有绝缘性好、升温快、附着性优异、发热效率高及使用寿命长等优点，同时不含甲苯、二甲苯等对环境及人体健康存在威胁的成分，应用前景广泛，可用于建筑行业的保温采暖，还可用于医药、木材加工、食品、造纸、纺织、印染等行业的低温烘干。本发明中的发热涂料的制备方法，原料来源广泛，成本低廉，制备工艺简单、安全、环保。
Description
技术领域
本发明涉及发热涂料技术领域，具体涉及一种发热涂料及其制备方法。
背景技术
发热涂料是一种新型的功能性涂料，其在通电后能将电能转化为热能，达到供暖效果。现有发热涂料存在以下问题：1、附着力差，长时间加热使用后，存在脱落等风险；2、成本高、绝缘性能差、发热效率低；3、现有发热涂料内添加有大量的甲苯、二甲苯等有机溶剂作为稀释剂，不仅在生产使用过程中会对环境造成危害，而且生产和使用过程中还会危害身体健康。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足，提供了一种发热涂料，具有绝缘性好、升温快、附着性优异、发热效率高及使用寿命长等优点，同时不含甲苯、二甲苯等环境及人体健康存在威胁的成分，应用前景广泛，可用于建筑行业的保温采暖，还可用于医药、木材加工、食品、造纸、纺织、印染等行业的低温烘干；此外，本发明还提供了上述一种发热涂料的制备方法，原料来源广泛，成本低廉，制备工艺简单、安全、环保。
为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种发热涂料，包括以下重量份数的原料：碳纳米管浆料38～45份、石墨烯15～25份、碳纤维粉末20～30份、丙烯酸改性树脂7～10份、水5～12份。
优选地，所述发热涂料包括以下重量份数的原料：碳纳米管浆料42份、石墨烯18份、碳纤维粉末22份、丙烯酸改性树脂9份、水10份。
优选地，所述发热涂料包括以下重量份数的原料：碳纳米管浆料40份、石墨烯21份、碳纤维粉末25份、丙烯酸改性树脂8份、水6份。
进一步地，所述发热涂料还包括消泡剂。
优选地，所述消泡剂的重量份数为0.05～0.15份。
优选地，所述消泡剂的重量份数为0.1份。
优选地，所述碳纤维粉末的目数为400～1200目。
优选地，所述碳纤维粉末由1000目的碳纤维粉末和500目的碳纤维粉末组成。
本发明第二方面提供了上述一种发热涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取配方量的碳纳米管浆料、石墨烯、碳纤维粉末、丙烯酸改性树脂、水；
S2、将碳纳米管浆料、石墨烯、碳纤维粉末、丙烯酸改性树脂、水加入至搅拌分散容器内，搅拌分散均匀，即得发热涂料。
优选地，步骤S2中，搅拌分散速率为300～1500r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明中的发热涂料，具有绝缘性好、升温快、附着性优异、发热效率高及使用寿命长等优点，同时不含甲苯、二甲苯等对环境及人体健康存在威胁的成分，应用前景广泛，可用于建筑行业的保温采暖，还可用于医药、木材加工、食品、造纸、纺织、印染等行业的低温烘干。
2、本发明中的发热涂料的制备方法，原料来源广泛，成本低廉，制备工艺简单、安全、环保。
附图说明
图1为本发明中实施例3中的发热涂料的发热温度折线图；
图2为本发明中实施例4中的发热涂料的发热温度折线图；
图3为本发明中实施例5中的发热涂料的发热温度折线图；
图4为本发明中实施例6中的发热涂料的发热温度折线图；
图5为实施例7中的发热地板的结构示意图；
图6为实施例8中的发热地板的结构示意图。
各标记与部件名称对应关系如下：
基底层1、保温层2、第一绝缘层3、导电铜带4、第二绝缘层5、保护层6、装饰层7、发热涂料层8。
具体实施方式
为了使发明实现的技术手段、为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本实施例公开了一种发热涂料，包括以下重量的原料：碳纳米管浆料38kg、石墨烯15kg、碳纤维粉末20kg、丙烯酸改性树脂7kg、消泡剂0.1kg、水5kg。
其中，本实施例中的所述碳纤维粉末由1000目的碳纤维粉末和500目的碳纤维粉末组成。其中，1000目的碳纤维粉末和500目的碳纤维粉末的质量比为18～20:4～5，优选地，本实施例中的1000目的碳纤维粉末和500目的碳纤维粉末的质量比为18:4。
本实施例中的碳纳米管浆料为佳兆业(广东)新材料有限公司生产的多壁碳纳米管浆料。
本实施例中的石墨烯为深圳穗衡石墨烯科技有限公司生产的高纯石墨烯。
本实施例中的碳纤维粉末采用日本东丽高模量高强度碳纤维短切丝为原料，经过研磨、筛选、烘干而得。
本实施例中的丙烯酸改性树脂为青岛大洋海得润生产的丙烯酸改性树脂。
本实施例中的水为自来水或纯水。
本实施例中的消泡剂为许氏化工科技有限公司生产的牌号为DT-135的消泡剂。
本实施例中的发热涂料通过以下方法制备而成：
S1、称取配方量的碳纳米管浆料、石墨烯、碳纤维粉末、丙烯酸改性树脂、水；
S2、将碳纳米管浆料和石墨烯加入至搅拌分散容器内，然后再加入水，然后在400r/min的搅拌转速下搅拌分散至碳纳米管浆料和石墨烯完全溶解，调整搅拌转速至800r/min，继续搅拌分散10min，调整搅拌转速至500r/min，搅拌分散5min，停止搅拌，加入碳纤维粉末，在800r/min的搅拌转速下搅拌分散10min，调整搅拌转速至1500～2000r/min，继续搅拌分散20min，停止搅拌，加入丙烯酸改性树脂，搅拌至分散均匀，加入消泡剂，搅拌分散均匀，即得上述发热涂料。
实施例2
本实施例公开了一种发热涂料，包括以下重量的原料：碳纳米管浆料45kg、石墨烯25kg、碳纤维粉末30kg、丙烯酸改性树脂10kg、消泡剂0.1kg、水12kg。
其中，本实施例中的所述碳纤维粉末由1000目的碳纤维粉末和500目的碳纤维粉末组成。其中，1000目的碳纤维粉末和500目的碳纤维粉末的质量比为18～20:4～5，优选地，本实施例中的1000目的碳纤维粉末和500目的碳纤维粉末的质量比为20:5。
本实施例中的碳纳米管浆料为佳兆业(广东)新材料有限公司生产的多壁碳纳米管浆料。
本实施例中的石墨烯为深圳穗衡石墨烯科技有限公司生产的高纯石墨烯。
本实施例中的碳纤维粉末采用日本东丽高模量高强度碳纤维短切丝为原料，经过研磨、筛选、烘干而得。
本实施例中的丙烯酸改性树脂为青岛大洋海得润生产的丙烯酸改性树脂。
本实施例中的水为自来水或纯水。
本实施例中的消泡剂为许氏化工科技有限公司生产的牌号为DT-135的消泡剂。
本实施例中的发热涂料通过以下方法制备而成：
S1、称取配方量的碳纳米管浆料、石墨烯、碳纤维粉末、丙烯酸改性树脂、水；
S2、将碳纳米管浆料和石墨烯加入至搅拌分散容器内，然后再加入水，然后在400r/min的搅拌转速下搅拌分散至碳纳米管浆料和石墨烯完全溶解，调整搅拌转速至800r/min，继续搅拌分散10min，调整搅拌转速至500r/min，搅拌分散5min，停止搅拌，加入碳纤维粉末，在800r/min的搅拌转速下搅拌分散10min，调整搅拌转速至1500～2000r/min，继续搅拌分散20min，停止搅拌，加入丙烯酸改性树脂，搅拌至分散均匀，加入消泡剂，搅拌分散均匀，即得上述发热涂料。
实施例3
本实施例公开了一种发热涂料，包括以下重量的原料：碳纳米管浆料42kg、石墨烯18kg、碳纤维粉末22kg、丙烯酸改性树脂9kg、水10kg、消泡剂0.1kg。
其中，本实施例中的所述碳纤维粉末由1000目的碳纤维粉末和500目的碳纤维粉末组成。其中，1000目的碳纤维粉末和500目的碳纤维粉末的质量比为18～20:4～5，优选地，本实施例中的1000目的碳纤维粉末和500目的碳纤维粉末的质量比为18:4。
本实施例中的碳纳米管浆料为佳兆业(广东)新材料有限公司生产的多壁碳纳米管浆料。
本实施例中的石墨烯为深圳穗衡石墨烯科技有限公司生产的高纯石墨烯。
本实施例中的碳纤维粉末采用日本东丽高模量高强度碳纤维短切丝为原料，经过研磨、筛选、烘干而得。
本实施例中的丙烯酸改性树脂为青岛大洋海得润生产的丙烯酸改性树脂。
本实施例中的水为自来水或纯水。
本实施例中的消泡剂为许氏化工科技有限公司生产的牌号为DT-135的消泡剂。
本实施例中的发热涂料通过以下方法制备而成：
S1、称取配方量的碳纳米管浆料、石墨烯、碳纤维粉末、丙烯酸改性树脂、水；
S2、将碳纳米管浆料和石墨烯加入至搅拌分散容器内，然后再加入水，然后在400r/min的搅拌转速下搅拌分散至碳纳米管浆料和石墨烯完全溶解，调整搅拌转速至800r/min，继续搅拌分散10min，调整搅拌转速至500r/min，搅拌分散5min，停止搅拌，加入碳纤维粉末，在800r/min的搅拌转速下搅拌分散10min，调整搅拌转速至1500～2000r/min，继续搅拌分散20min，停止搅拌，加入丙烯酸改性树脂，搅拌至分散均匀，加入消泡剂，搅拌分散均匀，即得上述发热涂料。
实施例4
本实施例公开了一种发热涂料，包括以下重量的原料：碳纳米管浆料40kg、石墨烯21kg、碳纤维粉末25kg、丙烯酸改性树脂8kg、水6kg、消泡剂0.1kg。
其中，本实施例中的所述碳纤维粉末由1000目的碳纤维粉末和500目的碳纤维粉末组成。其中，1000目的碳纤维粉末和500目的碳纤维粉末的质量比为18～20:4～5，优选地，本实施例中的1000目的碳纤维粉末和500目的碳纤维粉末的质量比为20:5。
本实施例中的碳纳米管浆料为佳兆业(广东)新材料有限公司生产的多壁碳纳米管浆料。
本实施例中的石墨烯为深圳穗衡石墨烯科技有限公司生产的高纯石墨烯。
本实施例中的碳纤维粉末采用日本东丽高模量高强度碳纤维短切丝为原料，经过研磨、筛选、烘干而得。
本实施例中的丙烯酸改性树脂为青岛大洋海得润生产的丙烯酸改性树脂。
本实施例中的水为自来水或纯水。
本实施例中的消泡剂为许氏化工科技有限公司生产的牌号为DT-135的消泡剂。
本实施例中的发热涂料通过以下方法制备而成：
S1、称取配方量的碳纳米管浆料、石墨烯、碳纤维粉末、丙烯酸改性树脂、水；
S2、将碳纳米管浆料和石墨烯加入至搅拌分散容器内，然后再加入水，然后在400r/min的搅拌转速下搅拌分散至碳纳米管浆料和石墨烯完全溶解，调整搅拌转速至800r/min，继续搅拌分散10min，调整搅拌转速至500r/min，搅拌分散5min，停止搅拌，加入碳纤维粉末，在800r/min的搅拌转速下搅拌分散10min，调整搅拌转速至1500～2000r/min，继续搅拌分散20min，停止搅拌，加入丙烯酸改性树脂，搅拌至分散均匀，加入消泡剂，搅拌分散均匀，即得上述发热涂料。
实施例5
本实施例公开了一种发热涂料，包括以下重量的原料：碳纳米管浆料40kg、石墨烯21kg、碳纤维粉末25kg、丙烯酸改性树脂8kg、水6kg、消泡剂0.1kg。
其中，本实施例中的所述碳纤维粉末为1000目的碳纤维粉末。
本实施例中的碳纳米管浆料为佳兆业(广东)新材料有限公司生产的多壁碳纳米管浆料。
本实施例中的石墨烯为深圳穗衡石墨烯科技有限公司生产的高纯石墨烯。
本实施例中的碳纤维粉末采用日本东丽高模量高强度碳纤维短切丝为原料，经过研磨、筛选、烘干而得。
本实施例中的丙烯酸改性树脂为青岛大洋海得润生产的丙烯酸改性树脂。
本实施例中的水为自来水或纯水。
本实施例中的消泡剂为许氏化工科技有限公司生产的牌号为DT-135的消泡剂。
本实施例中的发热涂料通过以下方法制备而成：
S1、称取配方量的碳纳米管浆料、石墨烯、碳纤维粉末、丙烯酸改性树脂、水；
S2、将碳纳米管浆料和石墨烯加入至搅拌分散容器内，然后再加入水，然后在400r/min的搅拌转速下搅拌分散至碳纳米管浆料和石墨烯完全溶解，调整搅拌转速至800r/min，继续搅拌分散10min，调整搅拌转速至500r/min，搅拌分散5min，停止搅拌，加入碳纤维粉末，在800r/min的搅拌转速下搅拌分散10min，调整搅拌转速至1500～2000r/min，继续搅拌分散20min，停止搅拌，加入丙烯酸改性树脂，搅拌至分散均匀，加入消泡剂，搅拌分散均匀，即得上述发热涂料。
实施例6
本实施例公开了一种发热涂料，包括以下重量的原料：碳纳米管浆料40kg、石墨烯21kg、碳纤维粉末25kg、丙烯酸改性树脂8kg、水6kg、消泡剂0.1kg。
其中，本实施例中的所述碳纤维粉末为500目的碳纤维粉末组成。
本实施例中的碳纳米管浆料为佳兆业(广东)新材料有限公司生产的多壁碳纳米管浆料。
本实施例中的石墨烯为深圳穗衡石墨烯科技有限公司生产的高纯石墨烯。
本实施例中的碳纤维粉末采用日本东丽高模量高强度碳纤维短切丝为原料，经过研磨、筛选、烘干而得。
本实施例中的丙烯酸改性树脂为青岛大洋海得润生产的丙烯酸改性树脂。
本实施例中的水为自来水或纯水。
本实施例中的消泡剂为许氏化工科技有限公司生产的牌号为DT-135的消泡剂。
本实施例中的发热涂料通过以下方法制备而成：
S1、称取配方量的碳纳米管浆料、石墨烯、碳纤维粉末、丙烯酸改性树脂、水；
S2、将碳纳米管浆料和石墨烯加入至搅拌分散容器内，然后再加入水，然后在400r/min的搅拌转速下搅拌分散至碳纳米管浆料和石墨烯完全溶解，调整搅拌转速至800r/min，继续搅拌分散10min，调整搅拌转速至500r/min，搅拌分散5min，停止搅拌，加入碳纤维粉末，在800r/min的搅拌转速下搅拌分散10min，调整搅拌转速至1500～2000r/min，继续搅拌分散20min，停止搅拌，加入丙烯酸改性树脂，搅拌至分散均匀，加入消泡剂，搅拌分散均匀，即得上述发热涂料。
试验例1
对实施例3—6中所制得的发热涂料的发热性能进行检测。
将上述制备得到的发热涂料刷至基底层上，其中，基底层内装有铜带导电物；发热涂料共涂刷三遍，每遍刷完，完全干燥后再进行下一步，发热涂料总厚度为2mm，发热涂料完全固化后对其附着力进行检测(检测标准：GB/T 1720-1979(1989))，检测结果如表1所示，固化后24V电压下通电发热90min，每隔10分钟对其表面温度进行检测，检测结果如图1-图4所示。
表1
参照图1-图2所示，实施例3和实施例4中的发热涂料具有发热均匀、温升迅速、发热温度高的特点。实施例5中的发热涂料与实施例4中的发热涂料的区别在于，实施例5中的中的碳纤维粉末为1000目的碳纤维粉末，实施例6中的碳纤维粉末为500目的碳纤维粉末；由图2、图3及图4可知，采用混合目数的碳纤维粉末时，本发明中的发热涂料的发热温度和发热效果均优于采用单一目数的碳纤维粉末制备的发热涂料，实施例5中的发热涂料的发热速度优于实施例6中的发热涂料的发热速度，实施例6中的发热涂料的发热温度高与实施例5中的发热涂料的发热温度。
实施例7
参照图5所示，本实施例公开了一种发热地板，包括从下至上依次层叠设置的基底层1、保温层2、第一绝缘层3、导电铜带4、第二绝缘层5、保护层6、装饰层7。
其中，导电铜带4朝向第二绝缘层5的一侧设有发热涂料层8；本实施例中的发热涂料层为实施例4中发热涂料制成。
其中，基底层1和装饰层7均为瓷砖层，本实施例中的基底层1和装饰层7还可以为乳胶漆层，需要注意地是，本实施例中的基底层和装饰层并不局限于上述选择，本领域技术人员可以根据现有技术、本领域公知常识、常规技术手段等进行合理设置。
其中，本实施例中的保护层6的作用相当于找平层，用于改善发热地板整体结构的平整度。
实施例8
参照图6所示，本实施例公开了一种发热地板，包括从下至上依次层叠设置的基底层1、保温层2、第一绝缘层3、导电铜带4、第二绝缘层5、保护层6、装饰层7。
其中，导电铜带4两侧均设有发热涂料层8；本实施例中的发热涂料层为实施例4中发热涂料制成。
其中，基底层1和装饰层7均为瓷砖层，本实施例中的基底层1和装饰层7还可以为乳胶漆层，需要注意地是，本实施例中的基底层和装饰层并不局限于上述选择，本领域技术人员可以根据现有技术、本领域公知常识、常规技术手段等进行合理设置。
其中，本实施例中的保护层6的作用相当于找平层，用于改善发热地板整体结构的平整度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种发热涂料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：碳纳米管浆料38～45份、石墨烯15～25份、碳纤维粉末20～30份、丙烯酸改性树脂7～10份、水5～12份。
2.如权利要求1所述的一种发热涂料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：碳纳米管浆料42份、石墨烯18份、碳纤维粉末22份、丙烯酸改性树脂9份、水10份。
3.如权利要求1所述的一种发热涂料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：碳纳米管浆料40份、石墨烯21份、碳纤维粉末25份、丙烯酸改性树脂8份、水6份。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种发热涂料，其特征在于，还包括消泡剂。
5.如权利要求4所述的一种发热涂料，其特征在于，所述消泡剂的重量份数为0.05～0.15份。
6.如权利要求5所述的一种发热涂料，其特征在于，所述消泡剂的重量份数为0.1份。
7.如权利要求5所述的一种发热涂料，其特征在于，所述碳纤维粉末的目数为400～1200目。
8.如权利要求7所述的一种发热涂料，其特征在于，所述碳纤维粉末由1000目的碳纤维粉末和500目的碳纤维粉末组成。
9.一种如权利要求1所述的发热涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、称取配方量的碳纳米管浆料、石墨烯、碳纤维粉末、丙烯酸改性树脂、水；
S2、将碳纳米管浆料、石墨烯、碳纤维粉末、丙烯酸改性树脂、水加入至搅拌分散容器内，搅拌分散均匀，即得发热涂料。
10.如权利要求9所述的一种发热涂料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，搅拌分散速率为300～1500r/min。
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