低溫遠紅外電熱碳漿的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了低溫遠紅外電熱碳漿，屬于遠紅外電熱碳漿技術領域；它主要由以下百分含量的組分組成：聚氨酯樹脂5～30％；聚酯樹脂10～30％；丙烯酸樹脂5～20％；導電碳粉8～20％；石墨10～30％；遠紅外發(fā)射劑0～5％；固化劑0.5～5％；消泡劑0.5～2％；分散劑0.5～2％；流平劑0.5～2％；溶劑1～30％。它使得電熱碳漿的附著力和柔韌性都大大提高。由于引入聚氨酯的游離羥基和飽和聚酯的高羥基，使其與固化劑固化成膜后，碳膜形成三維網(wǎng)狀結構，交聯(lián)密度大，耐熱性高。
【專利說明】
低溫遠紅外電熱碳漿
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及遠紅外電熱碳漿技術領域，具體涉及低溫遠紅外電熱碳漿。
【背景技術】
[0002]低溫遠紅外電熱碳漿具有極佳的發(fā)熱溫度上升快、熱轉(zhuǎn)換率高以及極佳的覆膜功率穩(wěn)定性和通電發(fā)熱功率穩(wěn)定性，功率不衰減，使用壽命長，已經(jīng)被廣泛應用于印刷柔性遠紅外電熱膜等大量低溫發(fā)熱元件，目前市場上的柔性低溫遠紅外電熱膜是以普通導電碳漿作為發(fā)熱載體，雖然具有導電、電熱功能和遠紅外特征，但是明顯具有通電發(fā)熱溫度上升慢、通電功率衰減大、熱轉(zhuǎn)換了低、遠紅外特征不強以及使用壽命短等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種低溫遠紅外電熱碳漿，該低溫遠紅外電熱碳漿具有極佳的發(fā)熱溫度上升快、熱轉(zhuǎn)換率高以及極佳的覆膜功率穩(wěn)定性和通電發(fā)熱功率穩(wěn)定性，功率不衰減，使用壽命長達30年以上。
[0004]本發(fā)明的低溫遠紅外電熱碳漿，其主要由以下百分含量的組分組成:聚氨酯樹脂5?30% ;聚酯樹脂10?30% ;丙烯酸樹脂5?20% ;導電碳粉8?20% ;石墨10?30% ;遠紅外發(fā)射劑O?5% ;固化劑0.5?5% ;消泡劑0.5?2% ;分散劑0.5?2% ;流平劑0.5?2% ;溶劑I ?30%。
[0005]作為優(yōu)選，所述的聚氨酯樹脂為伸長率650%，拉伸強度8000psi，粘度100-150cps(30% MEK，25 °C)固體改性TPU聚氨酯樹脂，具有優(yōu)異的粘結性、柔韌性、附著力、尤其含有游離羥基，和固化劑固化后能提高電熱碳漿的粘結強度和耐熱性。
[0006]作為優(yōu)選，所述的聚酯樹脂為固體飽和聚酯樹脂，玻璃化溫度-10°C，羥值15-25K0Hmg/g，酸酯小于3K0Hmg/g，高輕值飽和聚酯具有自身較好的成膜性，輕值較高，可與固化劑中使用的甲醚化三聚氰胺樹脂等交聯(lián)形成堅硬耐久的碳膜，碳膜交聯(lián)密度大，使得碳膜更加耐磨、耐熱、耐水。
[0007]作為優(yōu)選，所述的改性丙烯酸樹脂為固含100%，分子量:40，000，酸值(mg/KOH): <
I，玻璃化溫度(°C )98，軟化點(°C ): 200，具有優(yōu)良的耐酸堿性，由于軟化點高，所以具有優(yōu)良的耐熱性。
[0008]作為優(yōu)選，所述的導電碳粉為高結構爐法碳黑，因為高結構碳黑比表面積大，導電性好，添加量少，對樹脂的柔韌性影響小，而且高結構碳黑相比低結構碳黑處于分散狀態(tài)的炭黑粒子或炭黑粒子集合體的密度也越大，粒子間的平均距離越小，相互接觸的幾率越高，炭黑粒子或炭黑粒子集合體形成的導電通路也越多。在高溫時基材隨溫度上升膨脹系數(shù)變大，高結構碳黑形成的碳膜影響小，電阻變化小，以致電熱功率穩(wěn)定性高。
[0009]作為優(yōu)選，所述的鱗片石墨為含碳量99%以上、細度小于15μπι通過率50%微粉鱗片石墨。含碳量越高導電想越好，添加量也越少，對樹脂的柔韌性影響也就越小。
[0010]作為優(yōu)選，所述的遠紅外發(fā)射劑為溶劑型遠紅外發(fā)射增強劑，具有高效的遠紅外發(fā)射功能，發(fā)射率高達90 %以上，固含為30 %，溶劑含量70 %，溶劑為二丙二醇甲醚。
[0011 ]作為優(yōu)選，所述的固化劑為固含60 %，酸酯<2的甲醚化三聚氰胺樹脂，具有低氣味，低溫固化快，交聯(lián)密度高。
[0012]作為優(yōu)選，所述的消泡劑為乙烯醚改性丙烯酸強力消泡劑，活性份75%，消泡劑的溶劑為丙二醇甲醚醋酸酯，少量添加具有消炮和脫泡功能同時兼具流平功能。
[0013]作為優(yōu)選，所述的分散劑為改性胺鹽潤濕分散劑，活性份50%，分散劑帶有顏填的料親和基團，以更加緊密地與顏填料結合使分散體系更加穩(wěn)定。具有防浮色發(fā)花、降低體系粘度、縮短碾磨時間降低成本、增加光澤、分散潤濕防沉的作用。
[0014]作為優(yōu)選，所述的流平劑為有機硅改性聚硅氧烷流平劑，活性份100%，具有防縮孔以及快速流平。
[0015]作為優(yōu)選，所述的溶劑選自酮類、酯類和醚類溶劑中的一種或多種。酮類溶劑(例如)可以為環(huán)己酮、異氟爾酮等，酯類溶劑(例如)可以為醋酸丁酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯等，醚類溶劑可以為乙二醇單丁醚等。
[0016]作為優(yōu)選，所述的低溫遠紅外電熱碳漿在25°C下的粘度(dpa.dO^WOO-SOCKVT-1ME 粘度檢測儀 )。
[0017]本發(fā)明的低溫遠紅外電熱碳漿是單組份碳漿，在使用時無需添加其他固化劑，在80°C左右以上，碳漿中的樹脂和固化劑發(fā)生交聯(lián)固化反應。
[0018]在本發(fā)明中，低溫遠紅電熱碳漿的各組分可以直接從商業(yè)途徑購得。聚氨酯樹脂、聚酯樹脂和丙烯酸樹脂均采用固體樹脂，這樣，可以通過使用合適的溶劑更環(huán)保的溶劑來溶解。另外，在選擇溶劑的時候，可以兼顧印刷類型來選擇，可以更加容易地控制干燥的速度，如果是使用包括快干型溶劑的液體樹脂，則印刷時可能會有不好印刷，特別是對于絲網(wǎng)印刷來說，容易造成堵網(wǎng)和干網(wǎng)，所以三者固體樹脂的選擇可以避免這個缺點。另外，聚氨酯樹脂和聚酯樹脂配合使用可以使電熱碳漿的附著力較強，柔韌性更好，極佳的流動性也使電熱碳漿制造時也更加容易碾磨、潤濕分散，在印刷時有良好的印刷性，可以節(jié)省低溫遠紅外電熱碳漿。
[0019]本發(fā)明的原理為:利用碳元素良好的導電、導熱結構作為顏填料，以特殊溶劑型樹脂為連接料進行碾磨制作，制成超細顆粒后，再加入遠紅外發(fā)射劑、固化劑及其他助劑，以絲網(wǎng)印刷或凹版印刷工藝，然后高溫固化后，經(jīng)過覆膜工藝制作成加熱元件。在通電情況下，碳粉發(fā)出8_15μπι的遠紅外光，近似太陽光譜，其工作原理是在電的引發(fā)激勵下，通過碳粒子團產(chǎn)生“布朗運動”，由碳分子間的互相撞擊和摩擦從而產(chǎn)生熱能，生成大量的紅外線輻射，其電能與熱能轉(zhuǎn)換率極高。
[0020]本發(fā)明的有益效果:使得電熱碳漿的附著力和柔韌性都大大提高。由于引入聚氨酯的游離羥基和飽和聚酯的高羥基，使其與固化劑固化成膜后，碳膜形成三維網(wǎng)狀結構，交聯(lián)密度大，耐熱性高，所以使用本發(fā)明的電熱碳漿制作的柔性電熱膜通電功率穩(wěn)定性極佳無衰減。選擇更加環(huán)保的樹脂和溶劑，使得電熱碳漿也更加環(huán)保。符合歐盟RoHS標準，電熱碳漿經(jīng)140°C烘烤10分鐘后，在PET柔性基材表面具有優(yōu)異的附著力，耐磨擦、柔韌性等性能優(yōu)異。此外，本發(fā)明的低溫遠紅外電熱碳漿的各成分可容易購得，制備也很方便，具有很好的應用前景。
【具體實施方式】
[0021 ]本【具體實施方式】采用以下技術方案:其主要由以下百分含量的組分組成:聚氨酯樹脂5?30% ;聚酯樹脂10?30% ;丙烯酸樹脂5?20% ;導電碳粉8?20% ;石墨10?30% ；遠紅外發(fā)射劑O?5%;固化劑0.5?5%;消泡劑0.5?2%;分散劑0.5?2% ;流平劑0.5?2%;溶劑I?30%。
[0022]本【具體實施方式】的原理為:利用碳元素良好的導電、導熱結構作為顏填料，以特殊溶劑型樹脂為連接料進行碾磨制作，制成超細顆粒后，再加入遠紅外發(fā)射劑、固化劑及其他助劑，以絲網(wǎng)印刷或凹版印刷工藝，然后高溫固化后，經(jīng)過覆膜工藝制作成加熱元件。在通電情況下，碳粉發(fā)出8_15μπι的遠紅外光，近似太陽光譜，其工作原理是在電的引發(fā)激勵下，通過碳粒子團產(chǎn)生“布朗運動”，由碳分子間的互相撞擊和摩擦從而產(chǎn)生熱能，生成大量的紅外線輻射，其電能與熱能轉(zhuǎn)換率極高。
[0023]本【具體實施方式】使得電熱碳漿的附著力和柔韌性都大大提高。由于引入聚氨酯的游離羥基和飽和聚酯的高羥基，使其與固化劑固化成膜后，碳膜形成三維網(wǎng)狀結構，交聯(lián)密度大，耐熱性高，所以使用本發(fā)明的電熱碳漿制作的柔性電熱膜通電功率穩(wěn)定性極佳無衰減。選擇更加環(huán)保的樹脂和溶劑，使得電熱碳漿也更加環(huán)保。符合歐盟RoHS標準，電熱碳漿經(jīng)140°C烘烤10分鐘后，在PET柔性基材表面具有優(yōu)異的附著力，耐磨擦、柔韌性等性能優(yōu)異。此外，本發(fā)明的低溫遠紅外電熱碳漿的各成分可容易購得，制備也很方便，具有很好的應用前景
實施例一(方電阻30 Ω /25.4μπι):
本案例提供了一種低溫遠紅外電熱碳漿，以碳漿的總重量為基準，該碳漿由如下百分比的組分配制成:聚氨酯樹脂，15%;聚酯樹脂，10%;丙烯酸樹脂，10%;導電碳粉，8%;石墨，30 % ;遠紅外發(fā)射劑，2 % ;固化劑，2 % ;消泡劑，0.5 % ;分散劑，2 % ;流平劑，I % ;溶劑，19.5%。
[0024]實施例二(方電阻30(^/25.44111):
本案例提供了一種低溫遠紅外電熱碳漿，以碳漿的總重量為基準，該碳漿由如下百分比的組分配制成:聚氨酯樹脂，20%;聚酯樹脂，20%;丙烯酸樹脂，10%;導電碳粉，5%;石墨，15 % ;遠紅外發(fā)射劑，5 % ;固化劑，3 % ;消泡劑，1.5 % ;分散劑，2 % ;流平劑，I % ;溶劑，17.5%。
[0025]實施例三(方電阻3ΚΩ/25.4μπι)
本案例提供了一種低溫遠紅外電熱碳漿，以碳漿的總重量為基準，該碳漿由如下百分比的組分配制成:聚氨酯樹脂，30%;聚酯樹脂，25%;丙烯酸樹脂，10%;導電碳粉，5%;石墨，10 % ;遠紅外發(fā)射劑，10 % ;固化劑，5 % ;消泡劑，1.5 % ;分散劑，I % ;流平劑，I % ;溶劑，1.5%。
[0026]上述各案例的電熱碳漿的制備方法包括如下步驟:
(1)常溫常壓下加入溶劑，轉(zhuǎn)速為300-400r/min，邊攪拌邊加入聚氨酯樹脂，調(diào)整轉(zhuǎn)速為1000-2000r/min，并將溫度加熱至150°C，攪拌20-30min后，直至樹脂溶液清澈透明即停止，過濾得到聚氨酯樹脂溶液；
(2)常溫常壓下加入溶劑，轉(zhuǎn)速為300-400r/min，邊攪拌邊加入聚酯樹脂，調(diào)整轉(zhuǎn)速為1000-2000r/min，并將溫度加熱至140°C，攪拌20-30min后，直至樹脂溶液清澈透明即停止，過濾得到聚酯樹脂溶液；
(3)常溫常壓下加入溶劑，轉(zhuǎn)速為300-400r/min，邊攪拌邊加入丙烯酸樹脂，調(diào)整轉(zhuǎn)速為1000-2000r/min，并將溫度加熱至140°C，攪拌20-30min后，直至樹脂溶液清澈透明即停止，過濾得到丙烯酸樹脂溶液；
(4)將步驟(I)、(2)和(3)獲得的自然冷卻后的樹脂溶液在500-700r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌均勻后，加入遠紅外發(fā)射劑、固化劑、消泡劑、流平劑，然后再加入碳粉和石墨以及分散劑，在3000-4000r/min的轉(zhuǎn)速下高速攪拌5-8分鐘，但溫度必須控制在60°C以下，以免造成固化反應，影響成品的儲存時間，再使用三輥碾磨機碾磨3-6遍，使電熱碳漿的細度小于15μπι即得成品；
(5)通過調(diào)整樹脂含量和碳黑、石墨含量在碳漿的總重量基準百分比比例，來制做不同電阻、不同功率的低溫遠紅外電熱碳漿。通過高低功率的混合使用來調(diào)整功率大小，如需印制的阻值，應先采用3種中最接近的一款為基本，然后用它來和上下最接近的那一款來作混合，例如要印制比基本的那一款更高阻值的時候，便使用與它最接近的而比它較大阻值的那一款來作混合。
[0027]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.低溫遠紅外電熱碳漿，其特征在于它主要由以下百分含量的組分組成:聚氨酯樹脂5?30% ;聚酯樹脂10?30% ;丙烯酸樹脂5?20% ;導電碳粉8?20% ;石墨10?30% ;遠紅外發(fā)射劑O?5% ;固化劑0.5?5% ;消泡劑0.5?2% ;分散劑0.5?2% ;流平劑0.5?2% ;溶劑I ?30%。2.根據(jù)權利要求1所述的低溫遠紅外電熱碳漿，其特征在于所述的聚氨酯樹脂為伸長率650%，拉伸強度8000psi，粘度100-150cps的固體改性TPU聚氨酯樹脂。3.根據(jù)權利要求1所述的低溫遠紅外電熱碳漿，其特征在于所述的聚酯樹脂為固體飽和聚酯樹脂，玻璃化溫度-1O °C，羥值15-25KOHmg/g。4.根據(jù)權利要求1所述的低溫遠紅外電熱碳漿，其特征在于所述的導電碳粉為高結構爐法碳黑。5.根據(jù)權利要求1所述的低溫遠紅外電熱碳漿，其特征在于所述的鱗片石墨為含碳量99 %以上、細度小于15μπι通過率50 %微粉鱗片石墨。6.根據(jù)權利要求1所述的低溫遠紅外電熱碳漿，其特征在于所述的遠紅外發(fā)射劑為溶劑型遠紅外發(fā)射增強劑。7.根據(jù)權利要求1所述的低溫遠紅外電熱碳漿，其特征在于所述的固化劑為固含60%，酸酯< 2的甲醚化三聚氰胺樹脂。8.根據(jù)權利要求1所述的低溫遠紅外電熱碳漿，其特征在于所述的消泡劑為乙烯醚改性丙烯酸強力消泡劑。9.根據(jù)權利要求1所述的低溫遠紅外電熱碳漿，其特征在于所述的分散劑為改性胺鹽潤濕分散劑。10.根據(jù)權利要求1所述的低溫遠紅外電熱碳漿，其特征在于所述的流平劑為有機硅改性聚硅氧烷流平劑。
【文檔編號】C09D11/03GK106084989SQ201610442554
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】陳勇
【申請人】陳勇