一种水性导电发热油墨及其制备方法与流程

本发明涉及导电材料及其制备方法技术领域，尤其涉及一种水性导电发热油墨及其制备方法。

背景技术：

导电油墨是指能够通过各种喷涂方法涂于绝缘基材上，使之具有传导电流及排除积累静电荷能力的一种新型功能性涂料，目前导电涂料根据导电机理及组成可分为结构型导电涂料和掺合型导电涂料两种。结构型导电涂料因存在工艺复杂、价格昂贵等问题，致使掺合型导电涂料成为导电涂料的研究开发和工业化的重点，然而掺合型导电涂料成本高、密度大、污染严重等问题仍有待于进一步解决。

也有人们使用石墨烯来制备导电油墨，但现在市面上石墨烯导电油墨多为油性油墨，在生产过程中，油性油墨挥发大量有害物质，气味大，污染严重且电热转化效率低，随着国民经济的发展和科技的进步，改善民生、保护环境、节约资源、节能减排、发展循环经济已成为我国的基本国策。

技术实现要素：

本发明提供一种水性导电发热油墨及其制备方法，以解决现有技术中油性油墨挥发大量有害物质，气味大，污染严重和电热转化效率低的问题，本发明的内容如下：

本发明的第一个目的在于提供一种水性导电发热油墨，其技术点在于：按重量份数计，所述水性导电发热油墨包括10-20重量份的水性丙烯酸乳液、20-30重量份的水性聚氨酯乳液、3-5重量份的导电炭黑、3-5重量份的石墨烯、0.5-2重量份的分散剂、0.5-2重量份的增稠剂、0.5-2重量份的流平剂、20-30重量份的水和20-30重量份的酒精。

在本发明的有的实施例中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中水性丙烯酸乳液的ph值为7-9，和/或所述水性丙烯酸乳液在25℃时粘度为100-1000mpa.s，和/或所述水性丙烯酸乳液的固含量为30-45wt.％。

在本发明的有的实施例中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中水性聚氨酯乳液的ph值为7-9，和/或所述水性聚氨酯乳液在25℃时粘度为10-20mpa.s，和/或所述水性聚氨酯乳液的固含量为29-31wt.％。

在本发明的有的实施例中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中导电炭黑为乙炔黑、炉黑、焦炭和科琴黑中的至少一种。

在本发明的有的实施例中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中石墨烯的中值粒径为3-5μm。

在本发明的有的实施例中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中分散剂为改性聚丙烯酸和乙烯基共聚物的混合物，所述改性聚丙烯酸和乙烯基共聚物的质量比为1：(1-3)，该分散剂拥有多功能锚定基团，适合水性涂料体系的分散剂，拥有良好的耐水性。

在本发明的有的实施例中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中增稠剂为由丙烯酸聚合物组成，所述增稠剂的固含量为29-31wt.％。

在本发明的有的实施例中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中流平剂为有机硅类流平剂。

本发明的第二个目的在于提供一种水性导电发热油墨的制备方法，其技术点在于：包括以下步骤：

步骤一，精确称取水性导电发热油墨各组分，10-20重量份的水性丙烯酸乳液、20-30重量份的水性聚氨酯乳液、3-5重量份的导电炭黑、3-5重量份的石墨烯、0.5-2重量份的分散剂、0.5-2重量份的增稠剂、0.5-2重量份的流平剂、20-30重量份的水和20-30重量份的酒精；

步骤二，将步骤一中称取的水性导电发热油墨各组分混合均匀后，置于16kw分散机中分散0.5-2h，所述16kw分散机的转速设置为800-1200rmp。

本发明实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本发明提供了一种水性导电发热油墨及其制备方法，本发明的水性导电发热油墨的配方体系中包括了水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液、导电炭黑、石墨烯、分散剂、增稠剂、流平剂、水和酒精，本发明的水性导电发热油墨配发体系中采用水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液作为树脂体系能够大大提高水性导电发热油墨的导电效率、耐揉搓性和附着性。本发明的水性导电发热油墨配发体系中的纳米导电炭黑使得水性导电发热油墨具有更低电阻率的，从而使得电热转化效率高，并且能够有效激发红外辐射。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，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

一种水性导电发热油墨包括15kg的水性丙烯酸乳液、25kg的水性聚氨酯乳液、4kg的导电炭黑、4kg的石墨烯、1kg的分散剂、1kg的增稠剂、1kg的流平剂、25kg的水和25kg的酒精。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中水性丙烯酸乳液的ph值为8，和/或所述水性丙烯酸乳液在25℃时粘度为500mpa.s，和/或所述水性丙烯酸乳液的固含量为35wt.％。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中水性聚氨酯乳液的ph值为8，和/或所述水性聚氨酯乳液在25℃时粘度为15mpa.s，和/或所述水性聚氨酯乳液的固含量为30wt.％。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中导电炭黑为乙炔黑。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中石墨烯的中值粒径为4μm。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中分散剂为改性聚丙烯酸和乙烯基共聚物的混合物，所述改性聚丙烯酸和乙烯基共聚物的质量比为1：2，该分散剂拥有多功能锚定基团，适合水性涂料体系的分散剂，拥有良好的耐水性。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中增稠剂为由丙烯酸聚合物组成，所述增稠剂的固含量为30wt.％。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中流平剂为有机硅类流平剂。

按照上述配方，本发明的一种水性导电发热油墨的制备方法包括以下步骤：

步骤一，精确称取水性导电发热油墨各组分，15kg的水性丙烯酸乳液、25kg的水性聚氨酯乳液、4kg的导电炭黑、4kg的石墨烯、1kg的分散剂、1kg的增稠剂、1kg的流平剂、25kg的水和25kg的酒精；

步骤二，将步骤一中称取的水性导电发热油墨各组分混合均匀后，置于16kw分散机中分散1h，所述16kw分散机的转速设置为1000rmp。

将本实施例制备得到的水性导电发热油墨均匀涂布出厚度为10μm的涂层，用方阻仪测试电阻小于100ω，且耐揉搓，耐水水洗，表面均匀，无印刷异常现象，测试本本实施例制备的水性导电发热油墨均细度小于15μm。

实施例2

一种水性导电发热油墨包括10kg的水性丙烯酸乳液、20kg的水性聚氨酯乳液、3kg的导电炭黑、3kg的石墨烯、0.5kg的分散剂、0.5kg的增稠剂、0.5kg的流平剂、20kg的水和20kg的酒精。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中水性丙烯酸乳液的ph值为7，和/或所述水性丙烯酸乳液在25℃时粘度为100mpa.s，和/或所述水性丙烯酸乳液的固含量为30wt.％。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中水性聚氨酯乳液的ph值为7-9，和/或所述水性聚氨酯乳液在25℃时粘度为10-20mpa.s，和/或所述水性聚氨酯乳液的固含量为29wt.％。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中导电炭黑为炉黑。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中石墨烯的中值粒径为3μm。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中分散剂为改性聚丙烯酸和乙烯基共聚物的混合物，所述改性聚丙烯酸和乙烯基共聚物的质量比为1：1，该分散剂拥有多功能锚定基团，适合水性涂料体系的分散剂，拥有良好的耐水性。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中增稠剂为由丙烯酸聚合物组成，所述增稠剂的固含量为29wt.％。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中流平剂为有机硅类流平剂。

按照上述配方，本发明的一种水性导电发热油墨的制备方法包括以下步骤：

步骤一，精确称取水性导电发热油墨各组分，10kg的水性丙烯酸乳液、20kg的水性聚氨酯乳液、3kg的导电炭黑、3kg的石墨烯、0.5kg的分散剂、0.5kg的增稠剂、0.5kg的流平剂、20kg的水和20kg的酒精；

步骤二，将步骤一中称取的水性导电发热油墨各组分混合均匀后，置于16kw分散机中分散0.5h，所述16kw分散机的转速设置为800rmp。

将本实施例制备得到的水性导电发热油墨均匀涂布出厚度为10μm的涂层，用方阻仪测试电阻小于100ω，且耐揉搓，耐水水洗，表面均匀，无印刷异常现象，测试本本实施例制备的水性导电发热油墨均细度小于15μm。

实施例3

一种水性导电发热油墨包括20kg的水性丙烯酸乳液、30kg的水性聚氨酯乳液、5kg的导电炭黑、5kg的石墨烯、2kg的分散剂、2kg的增稠剂、2kg的流平剂、30kg的水和30kg的酒精。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中水性丙烯酸乳液的ph值为9，和/或所述水性丙烯酸乳液在25℃时粘度为1000mpa.s，和/或所述水性丙烯酸乳液的固含量为45wt.％。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中水性聚氨酯乳液的ph值为9，和/或所述水性聚氨酯乳液在25℃时粘度为20mpa.s，和/或所述水性聚氨酯乳液的固含量为31wt.％。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中导电炭黑为焦炭。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中石墨烯的中值粒径为5μm。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中分散剂为改性聚丙烯酸和乙烯基共聚物的混合物，所述改性聚丙烯酸和乙烯基共聚物的质量比为1：3，该分散剂拥有多功能锚定基团，适合水性涂料体系的分散剂，拥有良好的耐水性。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中增稠剂为由丙烯酸聚合物组成，所述增稠剂的固含量为31wt.％。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中流平剂为有机硅类流平剂。

按照上述配方，本发明的一种水性导电发热油墨的制备方法包括以下步骤：

步骤一，精确称取水性导电发热油墨各组分，20kg的水性丙烯酸乳液、30kg的水性聚氨酯乳液、5kg的导电炭黑、5kg的石墨烯、2kg的分散剂、2kg的增稠剂、2kg的流平剂、30kg的水和30kg的酒精；

步骤二，将步骤一中称取的水性导电发热油墨各组分混合均匀后，置于16kw分散机中分散2h，所述16kw分散机的转速设置为1200rmp。

将本实施例制备得到的水性导电发热油墨均匀涂布出厚度为10μm的涂层，用方阻仪测试电阻小于100ω，且耐揉搓，耐水水洗，表面均匀，无印刷异常现象，测试本本实施例制备的水性导电发热油墨均细度小于15μm。

实施例4

一种水性导电发热油墨包括12kg的水性丙烯酸乳液、22kg的水性聚氨酯乳液、3.5kg的导电炭黑、3.5kg的石墨烯、1.5kg的分散剂、1.5kg的增稠剂、1.5kg的流平剂、22kg的水和22kg的酒精。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中水性丙烯酸乳液的ph值为8，和/或所述水性丙烯酸乳液在25℃时粘度为800mpa.s，和/或所述水性丙烯酸乳液的固含量为42wt.％。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中水性聚氨酯乳液的ph值为8，和/或所述水性聚氨酯乳液在25℃时粘度为18mpa.s，和/或所述水性聚氨酯乳液的固含量为30wt.％。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中导电炭黑为科琴黑。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中石墨烯的中值粒径为3.5μm。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中分散剂为改性聚丙烯酸和乙烯基共聚物的混合物，所述改性聚丙烯酸和乙烯基共聚物的质量比为1：2，该分散剂拥有多功能锚定基团，适合水性涂料体系的分散剂，拥有良好的耐水性。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中增稠剂为由丙烯酸聚合物组成，所述增稠剂的固含量为30wt.％。

其中，上述的水性导电发热油墨的配发体系中流平剂为有机硅类流平剂。

按照上述配方，本发明的一种水性导电发热油墨的制备方法包括以下步骤：

步骤一，精确称取水性导电发热油墨各组分，12kg的水性丙烯酸乳液、22kg的水性聚氨酯乳液、3.5kg的导电炭黑、3.5kg的石墨烯、1.5kg的分散剂、1.5kg的增稠剂、1.5kg的流平剂、22kg的水和22kg的酒精；

步骤二，将步骤一中称取的水性导电发热油墨各组分混合均匀后，置于16kw分散机中分散1h，所述16kw分散机的转速设置为800rmp。

将本实施例制备得到的水性导电发热油墨均匀涂布出厚度为10μm的涂层，用方阻仪测试电阻小于100ω，且耐揉搓，耐水水洗，表面均匀，无印刷异常现象，测试本本实施例制备的水性导电发热油墨均细度小于15μm。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。