[发明专利]水性电热纳米涂料用组合物及涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种水性电热纳米涂料用组合物，该组合物包括水性树脂和含有导电纳米微粒的水分散液；所述含有导电纳米微粒的水分散液为含有羧基化改性的碳纳米管的水分散液或含有石墨烯的水分散液，或者所述含有导电纳米微粒的水分散液包括含有羧基化改性的碳纳米管的水分散液和含有石墨烯的水分散液。本发明还公开了一种水性电热纳米涂料及其制备方法和应用。本发明的水性导电导热纳米涂料解决了现有技术中采用油性有机树脂作为粘结剂，有机溶剂作为溶剂对环境不利的缺陷；同时，附着力更好，电阻率更低、发热更快、发热量更大、发热性能更稳定。

技术领域

本发明涉及导电发热涂料领域，具体的，涉及一种水性电热纳米涂料用组合物，一种水性电热纳米涂料及其制备方法和应用。

背景技术

电热涂料是在导电涂料基础上开发出的具有优异电热特性的一种新型功能材料，当给这型电阻材料通电时，涂层即可产生焦耳发热现象。电热涂料作为一种新型功能涂料具有广泛的应用前景。如可用于建筑物的室内外加热取暖，可制成自控温电热餐桌、电热水器和工业上的中低温烘烤电炉等，在电发热材料及其电器元器件、电路成型材料和电采暖等领域都具有重要的实用价值。

目前，处于国际领先地位的美国Acme chemicals&Insulating、英国的RDFShielding LT(RFS)、日本的昭和电工等涂料公司研制成功的电热涂料，其缺点是涂层发热温度不高，易脱落，导电填料易氧化和涂层结构常出现裂纹，导致涂层在使用过程中存在质量恶化等问题。国内电热涂料主要是采用贵重金属填料和合成树脂以及各种助剂经机械混合制成的，因原材料成本昂贵和自身性质不佳等一系列问题，使得其在实际使用方面受到制约；此外，处于国内领先地位的天津市某硅酸盐研究所研制成的无机电热涂料，因其较差的附着力、复杂的成膜工艺和高的固化操作温度也使其难以广泛推广应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述缺陷，提供了一种附着力好、发热温度高且稳定、耐热性好、不易老化的水性电热纳米涂料其制备方法和应用。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种水性电热纳米涂料用组合物，其中，所述涂料用组合物包括水性树脂和含有导电纳米微粒的水分散液；所述含有导电纳米微粒的水分散液为含有羧基化改性的碳纳米管的水分散液或含有石墨烯的水分散液，或者所述含有导电纳米微粒的水分散液包括含有羧基化改性的碳纳米管的水分散液和含有石墨烯的水分散液。

优选地，所述含有导电纳米微粒的水分散液包括含有羧基化改性的碳纳米管的水分散液和含有石墨烯的水分散液。

优选地，所述涂料用组合物还包括含有导电辅料和/或填料的水分散液。更优选地，所述涂料用组合物还包括至少一种助剂，所述助剂选自分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂和流变助剂中的一种或多种。

优选地，所述羧基化改性的碳纳米管为羧基化改性的多壁碳纳米管。

优选地，所述石墨烯的水分散液为通过如下的方法制备得到石墨烯的水分散液：(1)将氧化石墨在真空度为-0.1MPa至0MPa，温度为180-220℃的条件下处理40-55小时；(2)将步骤(1)中得到的物料与水混合，并在80-120℃的条件下回流40-60小时，然后将得到的回流物料固液分离，得到水溶性石墨烯；(3)将步骤(2)得到的水溶性石墨烯与表面活性剂接触，得到所述石墨烯的水分散液。

另一方面，本发明还提供了一种水性电热纳米涂料，该涂料是将如上所述的涂料用组合物中的各组分混合而得到的。

再一方面，本发明还提供了一种如上所述的水性电热纳米涂料的制备方法，其中，该方法包括：将水性树脂、含有导电纳米微粒的水分散液、可选的含有导电辅料和/或填料的水分散液混合。

优选地，该方法包括：

(1)将第一部分分散剂、润湿剂和第一部分消泡剂在水中混合，得到混合物1；