新型电热涂料制备与应用研究技术总结

摘要:电热涂料是当前特种功能涂料领域研究的一个热点，但目前国内外研制成的电热涂料主要存在其表面发热温度不高、涂层易脱落和填料易氧化等缺陷。为了研制出性能优异、用途更广的导电发热涂层，我开展了本论文的研究工作。

关键词：炭系电热涂料；电热炭膜与超薄炭片；电热性能；改性树脂；热致变色

Abstract: the electrothermal paint is the special function in the field of coating a hot, but at home and abroad at present developed the electrothermal paint main existing surface heat temperature is not high, the coating easy to fall off and packing easy oxidation of defects. In order to develop the outstanding performance, more versatile conductive fever coating, I carried out the research work of this paper.

Key words: carbon is electrothermal paint; Electric heating carbon membrane and thin carbon slices. Electric performance; Modified resin; thermochromism

中图分类号：TM924 文献标识码：A 文章编号：

电热涂料是在导电涂料基础上研制出的具有优异电热特性的一种新型功能性涂料。目前，先进工业国家研制成的不同电热涂料，能满足基本工业要求，但其缺点是表面发热温度不高、粘结剂耐热性不强，附着力较差、涂层易脱落，局部点易烧焦、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变质问题。国内的电热涂料因其价格昂贵、附着力较差、成膜工艺复杂和固化操作温度较高以及自身性质不足等问题，使得其在实际使用方面受到制约。为了克服以往电热涂料的缺陷，使电热涂料既具有无机类电热涂料良好的耐热性，而且还具有有机类电热涂料附着力较强和电热性能优良等特点，本人在工作和研究中主要采用炭系填料（石墨、炭黑、炭纤维、碳纳米管和碳化硅粉末等）和改性树脂，经机械混合及加热固化制得性能优异的新型电热涂料。

本人在工作和试验中研究了影响电热涂料电热性能的各种因素，包括填料的类型、含量，粘合剂的种类，等等。由此确定具有一定电热性能的导电填料的最佳配方。

根据多次试验和论证，确定了我的研究方法如下：

(1) 首先选用石墨、炭黑作为导电填料，用酚醛树脂作为粘结剂，分别制成不同填料含量的电热涂料，然后研究导电填料种类和含量对电热涂料的导电性、电热性和抗氧化性等的影响；

(2) 研究复合型炭系填料的不同配方组成对电热涂层导电性的影响，影响电热涂料电热性能的各种因素，包括填料的类型、含量，粘合剂的种类，等等。确定出复合型炭系填料的最佳质量配方，以满足配制的电热涂料能够产生优良的导电性和电热性；

(3) 在其它条件相同的情况下，用酚醛树脂、环氧树脂和自制酚醛改性树脂分别配制不同电热涂料，对比不同树脂配制的电热涂料的电热性能；

(4) 电热涂料对三种基体材料的附着性、耐温性等电热性能的影响。

经过多次反复试验，本人得出如下研究结论：

（1）在安全电压下，复合型炭系电热涂料具有加热迅速、使用安全、热效率高等特点。在填料含量相同时，复合型炭系填料优化配方后较用单一组分填料制得的涂层具有更优良的导电性能；炭系填料与纤维互相匹配后构成的三维空间网络导电粒子链结构，使得导电填料之间联接得更加紧密，这相当于提高了导电填料的含量，更利于导电和发热。研究发现，在80V电压下(室温19±2℃)，持续通电10min，以单一石墨为填料制得的电热涂层(m填料/m磁漆=1/1)表面温度为86℃，而以复合型炭系填料制得的电热涂层(m填料/m改性树脂=1/1)表面温度可达108℃。

（2）采用改性酚醛树脂作为基质成膜物，石墨粉作为主要导电填料，可制得发热功率稳定、温度均匀的新型电热涂料。

（3）通过正交试验设计法优化了复合型炭系填料配方，使得由复合型炭系填

料配制的电热涂料具有适宜的导电性。由本填料配制的复合型炭系电热涂料，在填料含量在60wt%时，以酚醛磁漆为基体的涂料，其体积电阻率为0.20·cm；以改性酚醛树脂为基体的涂料，其体积电阻率为0.15·cm。

（4）酚醛树脂经共混改性后作为基体，结合炭系填料的使用制得的电热涂料，其耐热温度可达290℃左右，提高了常用有机类电热涂层的耐热性。

（5）复合型炭系电热涂层(m复合型炭系填料/m改性树脂=1/1)在一定的电压和电流条件下，其表面发热温度在通电加热一段时间后能保持在一定的温度区间内。这主要是由于涂层长时间通电发热与辐射散热在空气中趋于一个平衡态，即其Q吸＝Q放，温度基本趋于稳定。研究表明，本实验自制的电热壁画在80V电压下（室温19±2℃），通电27min后，电热涂层在随后一段时间内温度能保持在199~203℃的这一温度区间。

（6）采用800目石墨粉、加入适量添加剂A、树脂与石墨质量比为10：8时，制得的电热涂料效果最佳。

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作者简介：吴晓丹、1985.11、女、汉、湖南汨罗、助理工程师、大学本科、建筑材料、2004.09-2008.06 湖南大学 材料科学与工程学院